土木工程结构设计安全问题及策略

李中五

摘 要：土木工程作为为国家经济建设提供必要基础设施的重要工程，在经济高速发展的现阶段，其数量不断增多，土木工程结构设计作为整个土木工程建设的重要一环，其安全问题不容忽视，本文针对土木工程结构设计中的安全问题进行了探讨，并提出了几点改进建议，以供参考和借鉴。

关键词：土木工程；结构设计；安全问题；策略

中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）34-166-2

0 引言

土木工程结构设计是确保整个土木工程安全与质量的关键环节，在土木工程建设数量日益增加的今天，人们越来越重视其设计安全问题。所以深入分析土木工程结构设计安全问题，并制定相应的改进措施，对提升土木工程结构的安全性具有重要的现实意义。

1 现代土木工程的特点分析

社会与经济的飞速发展，对土木工程的建设提出了更高、更多元化的要求，为了进一步满足这些需求，大规模、大跨度、超高层、轻型、大型以及精密设备现代化的建筑物逐步成为时代发展的重点，这些建筑物具有高质量、高效益和快施工的基本特点，使得土木工程出现了新的特点，主要包括：

1.1 建筑材料方面

科学技术的发展推动了各项新技术、新材料的研发和应用，土木工程中使用了越来越多的新型高强轻质材料，例如比钢轻的镁合金、玻璃钢（玻璃纤维增强塑料）等。在应用这些新材料时，我们还要注意其各项参数的研究，比如有些材料的弹性模量偏低，还有些材料价格高昂，限制了其应用范围。同时，在提升现用钢材和混凝土的强度和耐久性方面虽然已经取得了一些成果，但为了紧随时代的发展需求，仍需加大研究力度[1]。

1.2 工程地质与地基方面

土木工程结构的设计与施工与施工现场的地质与地基构造以及自然的应力情况和力学性能有着直接的关系。同时这些因素还对工程设施的选择、结构体系以及建筑材料的选取有很大的影响，尤其是地下工程，其影响巨大。现阶段，应用在工程地质和地基勘察的技术主要是现场钻探取样，室内分析实验，这种模式的勘察存在适用于小型建筑的局限性。现代化大型建筑的发展需求要求亟需研发满足时代发展的新型勘察技术与方法。

1.3 工程规划方面

在传统的工程总体规划时，工程经验占据很大成分，但日益扩大的土木工程规模对工程规划有了更严格的要求，所以必须运用系统工程的理论和方法，进一步提升工程规划的科学水平。对于特大型土木工程，比如高大水坝，会对当地的生态平衡以及农业生产产生深远影响，并且会对自然环境起到改变作用，此类工程的社会效益利弊兼存，其总体规划必须全面考虑，趋利避害[2]。

1.4 工程设计

土木工程设计应坚持适用、安全、经济、美观的原则，根据实际情况开展合理的工程设计。目前，在分析确定工程荷载值以及材料强度值时常用的方法是概率统计，对自然因素作用在时间与空间上的分布与统计规律进行科学研究，如风力、地震波、海浪等因素，深入探索反映材料非弹性以及结构大变形、动态、与岩土共同作用，完善并深化结构可靠度极限状态设计法和结构优化设计等理论[3]。另外，还要结合现代化的计算机系统，利用其高效能的计算和设计方法开展工程设计，保障工程设计的科学合理与可操作性。

2 土木工程结构设计存在的主要安全问题分析

2.1 结构设计的稳固性偏低

工程结构设计中的稳固性指的是当工程局部出现破损时，工程的整体安全不会受到巨大的冲击。例如，土木工程受到地震、火灾、爆炸或其他人为事故等灾害时，只有结合工程的地质以及土质承载力，合理论证工程的结构设计，才能保障设计中的延性及冗余度达到最佳状态，进行将建筑的损坏程度降至最低。由于结构的稳固性直接决定了整个工程的安全，所以进行土木工程结构设计的首要前提就是要确保结构的稳固性。但从目前我国的土木工程结构设计现状来看，其稳固性偏低，不符合相关的规定标准，造成灾害来临时伤亡惨重。

2.2 结构设计的规范安全设置较低

目前，我国的土木工程结构设计安全规范还不完善，权威性与约束力较差，导致工程的质量令人堪忧，有的土木工程甚至使用年限仅为几年，使用过程中常出现墙壁开裂、变形等问题。究其原因，就是结构设计的安全规范设置偏低。如与国外对比，我国规定的办公楼楼板承受的活荷载值是200kg/m2，而美国是240kg/m2，英国是250kg/m2，以此为标准建造出来的工程质量显然偏低。

2.3 无法明确区分构造柱和承重柱

土木工程结构设计中若无法准确区分构造柱和承重柱，则会直接影响工程的牢固性，降低工程的安全性。一般构造柱指的是与梁配合，避免墙壁出现裂缝，提高建筑物抗震能力的墙柱。若设计人员将构造柱当成承重墙使用，其强度远不如承重墙，在遇到例如地震等剧烈震动时，就会由于抗震能力不足导致建筑物出现裂缝、沉降等现象，严重时会造成建筑物倒塌。此外，承重柱截面积设计偏小也是影响工程安全的重要问题。为了方便分析受力，在抗震要求不高的工程结构设计中，设计人员会设计偏小的承重柱截面积，这样一来在有外力作用时，会造成柱、梁开裂等问题，极大地降低了建筑的使用寿命[4]。

3 改进土木工程结构设计安全性的有效策略

3.1 制定规范化的标准和体制

土木工程的结构设计必须有完善的、规范化的国家标准和要求，在严格遵守相关法律规定的前提下进行科学合理地设计。建议我国的土木工程结构设计结合我国的实际情况，吸取外国的先进经验，推动规范化设计标准的发展，积极促进土木工程结构设计水平的有效提升[5]。同时，建立健全管理制度、人员规范要求等，严格监督其各项制度的执行效力，提高工程设计行业的规范化、制度化。另外，还要定期对土木工程结构设计进行安全性检查，及时上报并整改不符合安全要求的设计项目。

3.2 强化设计人员专业能力和综合素质的培养

设计人员的专业能力和综合素质直接关系着土木工程结构设计的科学合理性，所以，强化设计人员专业能力和综合素质的培养尤为重要。首先，加强对设计基本知识内容和技能的培训。设计人员应全面、系统化地了解和掌握土木工程项目设计，在结合具体的工程勘察情况进行科学的设计。其次，着重培养设计人员的安全意识，确保工程结构设计的安全性。在进行工程设计时，设计人员要准确识别存在的安全问题，并进行反复的论证后再进行相应的设计。最后，时代的发展推动了各类新型的结构设计技术和方法的层出不穷，应积极组织设计人员进行培训和学习，使其设计成果能够跟上时代的发展需求。

3.3 定期检测土木工程设计中的各项指标

土木工程是一项复杂的工程，涉及的学科众多，这也就决定了结构设计需要很多的参数，各个参数对整个工程的安全有着重要的影响。例如，建筑材料的数量、价格、使用面积等，直接影响着建筑物的结构、安全性及质量。所以，必须严格控制设计中参数的安全积累，确保其符合国家相应的规范和标准，提高土木工程的安全性[6]。此外，土木工程安全对社会有着重要的影响，必须严格监督检测其安全性，所以应建立完善的监督制度以及管理制度，加强制度执行力度，并定期检测土木工程设计中的各项指标，保证土木工程的安全性。

4 结束语

总之，土木工程的结构设计事关我国社会与经济的良好发展，在国内外经济形势不断变化的今天，必须做好土木工程结构的安全设计工作，以优质的土木工程更好地服务我国经济实力的有效提升，促进我国综合国力的显著提高。

参 考 文 献

[1] 赵丽，朱惠琳.土木工程结构设计安全问题及策略探析[A].2015年7月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].建筑科技与管理组委会，2015.

[2] 聂旭东.土木工程结构设计安全问题及策略分析[J].四川水泥，2016（01）：109.

[3] 李强.安全性前提下的土木工程结构设计策略初探[J].赤子（上中旬），2014（24）：240.

[4] 张敏.土木工程结构设计安全问题及策略分析[J].中国高新技术企业，2015（22）：119-120.

[5] 王金红.土木工程结构设计安全问题分析及策略研究[J].江西建材，2015（19）：37+39.

[6] 易理发.土木工程结构设计安全问题及策略分析[J].低碳世界，2016（22）：208-209.