对土木工程结构设计的安全性与经济性的探讨

于连学

摘要：随着社会经济的发展，土木工程建设得到了前所未有的发展，土木工程项目的数量日益增多，同时出现的各种土木工程事故也在增加。土木工程的结构设计是工程保证工程质量的关键，结构设计是否合理直接关系着工程项目的施工，影响着工程项目的实用性，甚至关系着人民的生命财产安全。因此，为了提高土木工程的质量，保障人民的生命财产安全，降低国家的经济损失，我们必须要加强对土木工程结构设计的研究，提高结构设计的经济性和安全性。

关键词：土木工程；结构设计；安全性；经济性；

1.土木工程结构设计安全性与经济性协调的意义

在进行土木工程结构设计的时候一定要确保建筑具有较好的安全性，不仅要让建筑主体满足各项使用要求，还应该达到相关的安全标准。不过随着市场经济的不断发展，在土木工程项目当中建筑的经济性也逐渐起到了主导的作用。按照以往的施工经验，如果在设计的过程中没有将经济性作为一个重要的考虑标准，将会导致设计结果跟项目投资限制之间的差距加大，例如：混凝土结构在设计过程中起到的主要作用就是确保结构的安全性和可靠性，这就要求根据相关规范开展设计和计算工作，不过在实际的设计过程和工程施工中，在提高结构的安全性时，同时也会增加工程成本的投入，也就是说安全性和经济性这两个主体是互相矛盾的。在目前所遵循的混凝土结构设计规范当中，提高工程结构设计的安全性主要是通过进一步提高施工材料的质量来实现的，而不是增加施工材料的数量。

在衡量土木工程的经济性时，主要依据的指标就是建筑强度跟建筑成本之间的比值。在这种情况下，为了进一步平衡土木工程结构，就需要综合考虑其安全性和经济性，尽可能的在实际的工作中保持二者的协调统一。例如：在设计混凝土结构的时候，对钢筋的经济性进行衡量，需要通过其价格和强度之间的比来体现出其具有的安全性和经济性。可以通过选择强度较高、密度较低或者是强度较低、密度较高的配筋形式，通过这种方式来有效的调整结构设计的安全性和经济性，对结构形式进行综合的考虑进而确定出最科学合理的混凝土结构设计模式，最终获得最优的性价比。

2.土木工程结构设计的安全性

2.1要想保证土木工程的质量，就必须要聘用好的设计单位，只有资质深的工程设计单位才能够设计出安全的土木工程，因此，土木工程结构设计相关单位一定要具备级别高的资质，而且要具备非常强大的实力，同时还有有先进的内部管理。这样的设计单位在设计理论比较扎实，设备齐全，同时设计工作者的知识丰富，具备非常高的素质，因此，设计出的工程结构更安全，让人放心。

2.2设计单位要提供设计水平

要想提高土木工程结构设计的质量，设计单位就需要不断加强学习，更新知识，提高设计水平。工程结构设计人员要对工程设计的理论和方法全面掌握，再在实际的工作中理论联系实际，将理论知识充实。例如，钢筋混凝土作为一种新的施工材料，人们对它还没有实现全面的认识，因此，设计单位要不断对设计相关知识进行理论的研究，加强各种结构形式的更新，在工程的设计工作中发现问题，及时解决，使工程设计人员能够熟悉掌握相关的技术，并在此基础上通过网络、媒体等途径不断充实自己的知识体系。

2.3要对设计文件上的内容做详细的说明

通常情况下，任何一个施工单位的施工人员的素质都是不同的，正是工程施工人员的素质不同，受过的教育不同，工程项目的设计者才更需要对设计图纸做详细的说明，尤其是一些很重要的施工环节。比如在土木工程的设计图纸上，没有说明钢筋的接头问题，因为钢筋的长度基本上都是相同的，施工技术水平较低的工作人员通常会把钢筋的同一构面接长，但是也有特殊的情况，不说明便出现了问题。因此，土木工程设计单位的设计工作者要对工程施工图纸的细节做详细的说明，特别是一些重要的施工环节，而且设计工作者还应该积极吸取被人的经验教训，小心谨慎地设计工程施工方案和工程施工图纸，有效避免施工事故的发生。

3.土木工程结构设计的经济性

3.1加强结构设计经济性的管理

土木工程结构设计的经济性的落实是离不开科学的管理的。土木工程项目通过招投标，能够全面详细地对工程的设计方案进行评比与论证。站在管理的角度讲，工程的结构设计的经济性要建立在安全性的基础之上，二者的要求都得到了满足在考虑诸如美观等的方案。如果复杂的因素较多，那么最好选择一个既经济又安全的设计方案，将工程没有必要的开支降到最低。

3.2根据工程项目的具体情况进行工程项目的结构设计

虽然工程设计标准图得到了相关部门的认可，根据标准图来进行设计能够减少工作量，避免低级错误，但是毕竟每一个工程都有其各自的工程特点，如果所有的工程都使用一个设计模板，那么势必会忽略一些环节，或者增加一些没有必要的环节。对于一些小的工程项目，设计工作使用模板能够降低费用，而且工程施工人员熟悉，施工起来方面应手。对于一些大中型工程，由于这些工程的机构构件较大，数量多，将小部件优化就会使工程造价降低。因此，土木工程结构设计工作人员要对有可能压缩的工程项目进行认真的核算，争取在保证结构设计安全性的基础上，实现经济性。

3.3减少安全积累

有的工程项目的结构设计需要考虑到很多参数，这些参数对工程的质量都起着重要的作用，但是一定要尽量减少多个参数设计下的安全积累，只有这样在才能够降低工程事故的发生率。比如在进行钢筋混凝土结构构件的设计时，需要考虑材料、尺寸、用量，以及布置和截面形状等。在同一个荷载中，设计出的结果各不相同，但是必须要满足构造和强度的相关要求。只有将这些条件都考虑进去，才能够考虑构件的美观和经济问题。

4.土木工程结构设计安全与经济性协办法

从实际的工程经验中看，没有经济性约束的設计将造成设计结果与投资限制的差距增加，如：混凝土结构在设计中确保结构安全可靠，因此按照规范进行设计和计算，但是从设计和施工中发现，结构安全性的提高往往会增加成本投入，即安全性与经济性是相互矛盾的两个主体。现行的混凝土结构设计规范中，主要是通过提高材料的质量提高来增加安全性能，而不是依靠材料数量的增加来提高安全度。在此种要求下，综合经济性要求，设计者应对材料的性价比进行考量。这就是一种综合安全性和经济性的设计思路。

衡量经济性的重要指标就是建筑的强度与成本的比较。即在设计中到达某种强度时所消耗的成本是多少，而相反在某种经济条件限制下，如何到达规范要求的结构安全度。在此种要求下，经济性与安全性就成为了平衡结构的重要依据，在实际的操作中应当进行协调。如在混凝土结构设计中，衡量钢筋的经济性指标，即强度价格比，利用具体的价格与强度比来体现混凝土结构的经济性和安全性。在设计中可以采用高强度低密度的配筋或者采用低强度高密度的配筋形式，以此调整经济性与安全性之间的关系，综合考虑结构本身的形式从而选择较为协调的混凝土结构设计模式，以此获得较好的性价比。

5.结语

工程结构设计是保证建筑安全性和使用效果的根本，也是工程项目中消耗成本最大的体系，因此对工程结构的设计管理和控制首先要保证其安全性，而为了获得效益而谋求发展，结构设计的经济性也是成功设计的必要条件。所以。将二者综合起来，利用科学的管理和设计方式达到安全和经济的和谐统一将成为土木工程结构设计的主导思想。

参考文献：

[1]邱海军.倪春霞.浅谈高层建筑结构设计的安全与经济[J].科技创新导报.2012.（05）.

[2]薛志成.徐晓红.土木工程结构设计类课程体系优化设置及建设的研究[J].高等建筑教育2011