淺談土木工程設(shè)計中的安全性及經(jīng)濟性

劉朝鶴/東北石油大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院

淺談土木工程設(shè)計中的安全性及經(jīng)濟性

劉朝鶴/東北石油大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的加快，各種結(jié)構(gòu)類型的建筑物拔地而起。建筑市場繁榮發(fā)展的背后不得不引起我們對結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟的思考。下文中筆者將從土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性等幾個方面，對該問題進行闡述，諸多不足，還望批評指正，供廣大設(shè)計同仁參考。

土木工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；安全性；經(jīng)濟型

隨著城市化進程的加快，人們對于居住和出行的需求也在不斷增加。建筑行業(yè)的發(fā)展也得到了快速的推進，也使得很多大規(guī)模的土木工程被興建，對我國經(jīng)濟的發(fā)展起到了積極的作用。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性是一個建筑安全性的保障，要想從根本上保障建筑的使用和生命財產(chǎn)的安全，就必須要從設(shè)計之初就保證其安全穩(wěn)固性。盡管隨著科技的發(fā)展，土木工程的技術(shù)也在不斷更新，但是仍然存在許多安全隱患問題。由于建筑工程使用的廣泛性等特點，一旦發(fā)生安全事故，就會造成人員財產(chǎn)的嚴(yán)重傷害。

一、土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的主要問題

（一）在工程設(shè)計的整體牢固性方面出現(xiàn)的問題

工程設(shè)計的整體牢固性肩負著整個建筑物的質(zhì)量，它意味著就算是建筑物在以后的使用過程中，如果出現(xiàn)了部分的損壞，那也不影響整個建筑物的使用，或者說是建筑物的部分損壞了，不至于出現(xiàn)大面積的坍塌，而導(dǎo)致更嚴(yán)重的人身傷亡或經(jīng)濟損失。建筑物的整體的牢固性主要是依靠設(shè)計的結(jié)構(gòu)有這必須的冗余度和優(yōu)秀的延展性，用來對付爆炸、地震、冰雹、雨雪等自然災(zāi)害的荷載，或者是因為人為因素的原因造成的災(zāi)害的后果，可以減輕災(zāi)害的發(fā)生，減少經(jīng)濟損失，這種設(shè)計在地質(zhì)薄弱的地方是更需要的，但是在我國在工程設(shè)計的整體牢固性這方面產(chǎn)生的問題十分嚴(yán)重，很多工程的整個牢固性比較差，因為自然因素、人為因素等產(chǎn)生的問題觸目驚心，設(shè)計時不重視設(shè)計以及設(shè)置前的安全等級，造成的問題十分普遍。

（二）工程設(shè)計規(guī)范的安全水準(zhǔn)比國外較低

對于土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，整個結(jié)構(gòu)的安全性體現(xiàn)在多個方面，如整體結(jié)構(gòu)的承載能力、工程的整體牢固性、工程的整體的耐久性、安全系數(shù)的定位等。在我國，工程設(shè)計規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)比國外要低，這也是導(dǎo)致工程質(zhì)量低的主要原因。

（三）工程涉及的耐久性差

我國幅員遼闊，涉及到的氣候情況也是多樣的，因此在工程設(shè)計的時候要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件選擇耐久性良好的設(shè)計。但是在我國，在設(shè)計的過程中，這種考慮幾乎是沒有的，在相關(guān)的法規(guī)中，也缺少相應(yīng)的規(guī)范制度。

（四）承重柱橫截面積設(shè)計的過小

在設(shè)計的過程中，要求抗震能力低的地區(qū)的建筑，會將承重柱的橫截面積設(shè)計的過小，但是這樣雖然是方便了受力，但是容易導(dǎo)致柱和梁的開裂現(xiàn)象，降低建筑物的使用壽命。如果突然發(fā)生了強大的自然災(zāi)害，建筑物就可能倒塌，造成人員傷亡，從而造成經(jīng)濟損失。

二、提高土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性和耐久性的策略

（一）逐步完善相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，推動了結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計的規(guī)范，想要使設(shè)計出來的工程結(jié)構(gòu)具有足夠高的安全性，就必須在設(shè)計過程中嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。為此，加快制定并逐步完善與土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要，這既是確保高質(zhì)量工程的前提，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計安全的有效保障。一方面國家有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加快土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方面規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的制定，以此來對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行規(guī)范；另一方面結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對國家及行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進行認真學(xué)習(xí)和嚴(yán)格執(zhí)行，確保設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定、持久耐用。

（二）定期全面地對土木工程進行安全檢測

土木工程安全對建筑企業(yè)具有極高的重要性，更會對社會產(chǎn)生重要的影響，因此必須對其安全性進行嚴(yán)格的監(jiān)督檢測，健全相應(yīng)的監(jiān)督制度，加強制度執(zhí)行力度，完善相應(yīng)的管理制度，例如對建筑施工的監(jiān)督制度、檢測制度以及對施工人員的獎懲制度等，只有用獎懲制度激勵建筑施工人員，用監(jiān)督制度督促施工人員，用檢測制度去保證建筑施工的質(zhì)量，才能保證土木工程的安全性。

（三） 轉(zhuǎn)換層的設(shè)計

轉(zhuǎn)換層是建筑中重要的承載結(jié)構(gòu)，合理地轉(zhuǎn)換層設(shè)計可以極大提高建筑結(jié)構(gòu)的承載力，有效地避免上層結(jié)構(gòu)巨大承載力對地基以及下層結(jié)構(gòu)的壓迫。因此要控制轉(zhuǎn)換層的混凝土施工設(shè)計，采用高性能的混凝土，同時強化澆筑過程中的內(nèi)部振搗，保證混凝土強度符合結(jié)構(gòu)承載力。

（四）內(nèi)力組合的設(shè)計

內(nèi)力組合是土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要點，內(nèi)力組合的設(shè)計要根據(jù)結(jié)構(gòu)的承載力抗震系數(shù)，在材料的選擇上要考慮材料強度是否滿足結(jié)構(gòu)的抗震要求，選用抗震性能良好地建筑材料，并根據(jù)受彎梁、偏壓柱、受剪及構(gòu)件承載力等因素進行系數(shù)調(diào)整，提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力。

（五）增加結(jié)構(gòu)的耐久性

土木工程的設(shè)計往往把重視不同荷載作用下工程的安全性和耐久性，而忽略了環(huán)境因素對土木工程的耐久性和安全性的影響，而這些因素恰恰是影響混凝土和鋼筋使用壽命的主要因素。忽略了這些環(huán)境因素，對土木工程的耐久性和安全性造成影響，存在重大安全隱患。土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計完稿后，經(jīng)過審核等沒有問題之后，并不代表從此不再修改設(shè)計稿。在后續(xù)的施工過程中，設(shè)計人員和施工人員還要保持密切的聯(lián)系，當(dāng)施工中遇到問題、難題，應(yīng)及時通知設(shè)計人員來核對圖紙、解決問題、修改設(shè)計，否則，易造成重大事故的發(fā)生。

三、提高土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟性的措施

（一）合理評估設(shè)計方案，降低工程造價

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要對工程項目進行成本控制，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的每一個階段進行圖紙規(guī)劃，減少無效地工程量，同時優(yōu)化結(jié)構(gòu)細節(jié)施工，提高建筑工程質(zhì)量，避免由于反復(fù)施工造成成本造價偏高。同時，要進行全面地工程預(yù)算管理，對結(jié)構(gòu)設(shè)計中所需的建筑材料進行統(tǒng)一管理，形成一個清晰地經(jīng)濟性指標(biāo)控制系統(tǒng)。

（二）對成本進行控制

一項土木工程從招標(biāo)選擇到正式實施，需要制定好相應(yīng)的招標(biāo)準(zhǔn)則。這是保證工程招標(biāo)過程中公平性，公正性的方法。不過為了滿足工程的安全性和公正性，在招標(biāo)過程中，相關(guān)人員會需要從各個方面來考慮設(shè)計者的方案。在選擇方案的過程中不能出現(xiàn)假公濟私的現(xiàn)象，并在保證建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)安全性的前提下，考慮建筑造型的藝術(shù)性。

（三）選取合理的標(biāo)準(zhǔn)圖

從分析當(dāng)前的形式上看，在建筑設(shè)計過程中，為了使建筑設(shè)計更加規(guī)范，也為了減少工程設(shè)計者的負擔(dān)，很多施工招標(biāo)部門都會以施工標(biāo)準(zhǔn)圖來解決上述問題。工程標(biāo)準(zhǔn)圖的優(yōu)點顯著，比如減少了工程設(shè)計者的工作量、加快工程的施工速度、對工程的安全性和經(jīng)濟性要求起到監(jiān)督作用等。盡管工程標(biāo)準(zhǔn)圖擁有諸般優(yōu)點，不過卻不適合用于復(fù)雜度高的龐大工程。

（四）結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性和經(jīng)濟性的結(jié)合

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計要和經(jīng)濟性設(shè)計相結(jié)合，根據(jù)國家的經(jīng)濟性指標(biāo)來調(diào)整工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，在保證不增加工程成本的基礎(chǔ)上采用性能優(yōu)越的建筑材料，提高工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性和經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)，真正實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。

四、結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，土木工程建設(shè)得到了前所未有的發(fā)展，土木工程項目的數(shù)量日益增多，同時出現(xiàn)的各種土木工程事故也在增加。土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計是工程保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理直接關(guān)系著工程項目的施工，影響著工程項目的實用性，甚至關(guān)系著人民的生命財產(chǎn)安全。因此，為了提高土木工程的質(zhì)量，保障人民的生命財產(chǎn)安全，降低國家的經(jīng)濟損失，我們必須要加強對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性和安全性。

[1]張宏強，戴文亭，白寶玉.土木工程設(shè)計的安全與經(jīng)濟[J].技術(shù)經(jīng)濟，2015，14(8):21-22.