土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的安全性與經(jīng)濟(jì)性

陳海旭

（貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院， 貴州 畢節(jié) 551700）

對于土木建筑工程而言，建設(shè)企業(yè)首先會考慮投資的經(jīng)濟(jì)效益，而對于后期使用者而言，建筑的實用性與安全性則是其最為關(guān)注的核心問題。綜合這兩方面，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性與安全性則成為了建設(shè)企業(yè)與使用者的最終關(guān)注點。在本文當(dāng)中，筆者主要圍繞如何提升土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與經(jīng)濟(jì)性這一問題進(jìn)行了論述，以期為相關(guān)行業(yè)工作者提供一定的參考。

1 安全性與經(jīng)濟(jì)性之于土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

安全性與經(jīng)濟(jì)性是凸顯土木工程結(jié)構(gòu)特性與功能的基礎(chǔ)。其中安全性是各類土木工程皆需遵守的一大原則，其保證了建筑施工與后續(xù)使用的安全，確保土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性可保障建筑工程各項功能的發(fā)揮，也可促使施工完結(jié)后，建筑能達(dá)到國家安全標(biāo)準(zhǔn)。

因混凝土具有良好的耐久性、抗壓強度與安全性，長期以來其都被視作土木建筑的主要原材料。合理、科學(xué)地使用混凝土材料能在保證建筑結(jié)構(gòu)安全性的同時，又提升建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益并優(yōu)化企業(yè)的社會形象，從而提升建筑企業(yè)的綜合競爭力。近年來，相關(guān)事件的頻發(fā)使得社會各行各業(yè)對建筑安全極為重視。當(dāng)發(fā)生惡性安全事故時，企業(yè)效益與人員安全勢必會遭受嚴(yán)重的損害。因此，安全可謂是一切工程活動的根本，唯有保證安全才有可能提升建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。鑒于此，在具體土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，設(shè)計人員需兼顧這二者時，切不可偏重一方或偏廢一方。

2 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀探微

2.1 工程設(shè)計不夠堅固且安全標(biāo)準(zhǔn)較為寬松

在確保構(gòu)件承載力的前提下保證建筑整體穩(wěn)定性乃土木結(jié)構(gòu)的一項基本設(shè)計原則。然而現(xiàn)階段坍塌事故仍時有發(fā)生，工程設(shè)計缺乏牢固性易致使土木工程建筑的整體性能低下，在遭受強大的外力作用時，建筑則顯得十分脆弱，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)連續(xù)性倒塌的情形。對于建筑企業(yè)而言，此類事故必將導(dǎo)致其利益受損；而對于使用者而言，此類事故則會致使其生命財產(chǎn)安全遭受嚴(yán)重威脅。

另一方面，與國外相關(guān)行業(yè)相比較，我國現(xiàn)行的土木工程設(shè)計安全規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)仍相對寬松，對于部分細(xì)部構(gòu)造并未加以十分嚴(yán)格的把控。現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)的管理內(nèi)容只集中于幾個方面，其僅對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力、分項系數(shù)、可靠度和結(jié)構(gòu)耐久性等因素進(jìn)行了嚴(yán)格控制。

2.2 設(shè)計過程中將構(gòu)造要求與結(jié)構(gòu)計算混淆

部分結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在設(shè)計過程中會將構(gòu)造要求與結(jié)構(gòu)計算相混淆，從而致使土木建筑的功能性嚴(yán)重降低。在土木施工中，將結(jié)構(gòu)柱與梁板體系有機配合可使建筑物的空間整體性得到控制，從而提升建筑物的抗震性。而若設(shè)計人員在工作中將構(gòu)造要求與結(jié)構(gòu)計算混淆，在面對地震等自然災(zāi)害時，房屋則會因整體性不足而出現(xiàn)節(jié)點失效、墻體開裂等現(xiàn)象。因此，設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)范要求，對受力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計的同時還要滿足構(gòu)造要求。而在實際的設(shè)計過程中，對于抗震性能并不做嚴(yán)格要求的土木項目，設(shè)計人員往往會忽略結(jié)構(gòu)的整體性與結(jié)構(gòu)延性，只簡單地利用軟件進(jìn)行配筋設(shè)計而未進(jìn)行概念設(shè)計分析。這樣的建筑結(jié)構(gòu)一旦遭受巨大的外力作用時，其受力構(gòu)件易出現(xiàn)開裂、滑移、局部失穩(wěn)等現(xiàn)象，從而致使建筑壽命嚴(yán)重受損。

3 如何有效提升土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與經(jīng)濟(jì)性

3.1 加強工程設(shè)計的審核力度，從源頭保障企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益

為促使建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作優(yōu)質(zhì)高效，相關(guān)人員在工作過程中應(yīng)全面滲入全過程管理思想，力求從工程的各個環(huán)節(jié)實施質(zhì)量管理而不是一味偏重某一工程環(huán)節(jié)。從實際上來看，工程設(shè)計之于建筑工程的造價的影響程度較高，因此，工程設(shè)計之于相關(guān)管理工作的重要性便可見一斑。為從源頭上保障建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，工程管理人員在工程設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)對建筑工程中的細(xì)節(jié)問題詳加思考，從而極力將造價控制在較為平穩(wěn)且合理的狀態(tài)。在對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行審核時，為減少審核紕漏，審核人員可將設(shè)計工作按層級、按類別加以細(xì)分，而后再逐一加以審核，從而有效規(guī)避審核漏洞。此外，在審核過程中審核人員需對各個設(shè)計相關(guān)參數(shù)加以核算，以確保各個參數(shù)精確無誤，從而將工程問題扼殺在潛在階段。

3.2 優(yōu)化設(shè)計細(xì)節(jié)，注重各個施工環(huán)節(jié)的重點設(shè)計工作

隨著我國經(jīng)濟(jì)化和城市化程度的提升，城市用地問題逐漸成為了城市規(guī)劃建設(shè)過程中的瓶頸。受到城市用地問題的影響，近年來高層建筑的使用范圍得到了顯著的拓寬。在這一社會背景下，社會對于土木工程結(jié)構(gòu)的抗彎剛度要求愈發(fā)嚴(yán)苛，而建筑剛度需以建筑的層間位移為參考指標(biāo)。鑒于此，在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作當(dāng)中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程實際來擬定工程項目中的構(gòu)件剛度與其截面面積。

地基乃各類土木工程項目的關(guān)鍵單元，其設(shè)計質(zhì)量將對項目質(zhì)量與安全性造成直接影響。因此，在對地基加以設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)綜合考慮地下水位、地質(zhì)情況與施工環(huán)境，從而確保設(shè)計方案具備較強的經(jīng)濟(jì)可行性與安全性。此外，設(shè)計人員可利用地基對混凝土結(jié)構(gòu)加以約束控制。一方面，相關(guān)人員需嚴(yán)格控制外部土壓力對于混凝土結(jié)構(gòu)的約束能力。另一方面，相關(guān)人員需嚴(yán)格控制內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的強度與剛度，以利于發(fā)揮地基土對結(jié)構(gòu)的嵌固作用。

3.3 合理使用鋼結(jié)構(gòu)，提升土木結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與經(jīng)濟(jì)性

合理使用鋼結(jié)構(gòu)可提升建筑的抗彎性能，從而提升建筑的安全性并保障建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。一方面，基于鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的施工一般通過使用不同型材所組成的鋼結(jié)構(gòu)來提升土木建筑的抗彎性能，鋼材的材料特性使得建筑的力學(xué)性能更為突出。當(dāng)建筑投入使用之后，更佳的抗壓性能可幫助其更好地應(yīng)對地震等自然災(zāi)害，從而提升建筑的安全性。另一方面，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的引入可較好地控制混凝土結(jié)構(gòu)的坍縮、開裂現(xiàn)象。由此看來，運用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行土木工程施工可有效規(guī)避傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)所存在的缺陷，從而有效提升建筑的安全性。此外，在傳統(tǒng)土木工程中，單一的混凝土結(jié)構(gòu)通常會出現(xiàn)坍縮、開裂現(xiàn)象，從而致使結(jié)構(gòu)維修養(yǎng)護(hù)費用的提升。而利用鋼結(jié)構(gòu)可有效規(guī)避混凝土的坍縮、開裂等現(xiàn)象，在提高結(jié)構(gòu)服役期的基礎(chǔ)上還可有效降低后期的維修養(yǎng)護(hù)費用。

4 結(jié)語

安全性與經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計需滿足的兩大原則。從我國現(xiàn)狀來看，工程設(shè)計可靠性不夠且部分規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求偏低、設(shè)計過程中將構(gòu)造要求與結(jié)構(gòu)計算混淆等問題嚴(yán)重影響了土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與經(jīng)濟(jì)性。為此，建筑企業(yè)可采取加強工程設(shè)計的審核力度、優(yōu)化設(shè)計細(xì)節(jié)、合理使用鋼結(jié)構(gòu)等措施來提高土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

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