土木工程结构设计中的安全性与经济性分析

李洪涛

摘要：文章首先阐述了土木工程的基本特性，进而分析了土木工程结构设计的现状，并在此基础上从安全性与经济性的角度提出土木工程结构设计策略。期望通过本文的研究能够对土木工程结构设计质量的提升和经济效益的提高有所帮助。

关键词：土木工程；设计；安全；经济

1土木工程的基本特性

所谓的土木工程具体是指建造各类工程设施的科学技术的统称，其中既包含各类技术活动，如设计、施工、勘测、维护维修等，还包括各类工程设施，如房屋建筑；公路铁路；桥梁隧道、港口堤坝、机场、电站等等。正是因为土木工程中所涉及的这些内容使其具备了如下特性：

1.1综合性

通常情况下，一项工程设施的建造需要经过三个阶段来完成，即勘查、设计、施工，整个过程中涉及诸多的学科和技术，如水文地质勘察、测量技术、建筑经济、计算机技术等等，故此，土木工程是一门涉及范围十分广阔的综合性学科。近年来，随着工程实践的不断发展和科技的进步，使得土木工程出现了诸多分支，如供热工程、特种工程结构等等。

1. 2实践性

在很长一段时期内，土木工程都是借助大量的工程实践来总结成功的经验，并从失败中吸取教训，这也是其不断发展的前提和基础。力学与土木工程实践的结合是从17世纪开始的，在不断地发展中现已经形成了结构力学、材料力学、流体力学、岩体力学等等，为工程建设提供了强有力的理论和技术支撑。

1. 3统一性

土木工程的统一性主要体现在技术与经济这两个方面上。人们在建造一项工程设施，总是力求以最为有效的技术手段和最少的资金投入，来满足使用者的实际需求。大量的工程实践表明，工程的经济性与各项技术活动有着极为密切的关联，其总体投资和建成后产生的经济效益均是衡量工程经济性的重要标准，只有使技术与经济达到完美的统一，才能建设出经济实用、安全稳固的工程。

2土木工程结构设计的现状分析

从目前国内土木工程的总体情况上看，其结构设计存在以下不足之处：

2.1结构耐久性方面存在不足

我国地大物博，各地区的自然生态环境存在较大的差异，同时，绝大多数工程中都需要以钢筋、混凝土作为主要材料，而土壤的温度、环境的湿度以及空气中的酸碱度均会对钢筋混凝土造成一定程度的影响，从而缩短其使用寿命，由此一来便会导致土木工程结构的耐久性下降。造成土木工程结构设计耐久性不足的主要原因是在设计过程中，忽视了环境因素对结构的影响，给结构安全埋下了隐患。

2.2结构的整体稳固性不足

通过对一些土木工程结构进行调查分析后发现，部分工程的结构设计稳固性严重不足，由此导致了结构自身的承载能力较差，安全性堪忧，一旦发生地震、爆炸等事故，很容易引起结构倒塌，轻则会给造成经济损失，重则会引起大量的人员伤亡。

2.3设计中常出现概念混淆的现象

在土木工程结构设计中，有的设计人员由于专业水平不高，经常会将承重柱与构造柱的设计搞混，从而严重影响了结构的稳定性，增大了安全事故的发生几率。构造柱是砖混结构建筑中的一个重要组成部分，它与梁柱配合使用，能够防止墙体裂缝，有助于增强结构自身的抗震性能，如果在设计时将构造柱当做承重墙，一旦建筑遭遇地震，在地震力的作用下，因构造柱比承重柱的强度低，所以很容易引起结构沉降、开裂等问题，严重时甚至会造成结构倒塌。

3基于安全性与经济性的土木工程结构设计策略

在土木工程结构设计的过程中，保证所设计的结构安全、稳定、耐久是最为重要的前提，并在这一基础之上，尽可能节约工程成本，实现经济效益最大化的目标。

3.1提高结构安全性设计的有效措施

为了有效提高土木工程结构设计的安全性，可采取如下措施：

3.1.1逐步完善相关的规范标准。随着技术的不断发展和进步，推动了结构安全性设计的规范，想要使设计出来的工程结构具有足够高的安全性，就必须在设计过程中严格执行相关的规范、标准。为此，加快制定并逐步完善与土木工程结构设计有关的规范标准显得尤为重要，这既是确保高质量工程的前提，也是结构设计安全的有效保障。一方面国家有关部门应当加快土木工程结构设计方面规范标准的制定，以此来对结构设计进行规范；另一方面结构设计人员应当对国家及行业规范、标准进行认真学习和严格执行，确保设计出来的结构安全稳定、持久耐用。

3.1.2增强设计人员的安全意识。由于土木工程涉及的范围较广，其中很大一部分都与人们的生产、生活相关，若是工程结构存在安全隐患，则会威胁到人们的生命、财产安全，鉴于此，必须不断提升结构设计人员的安全意识，使其充分认识到自身工作的重要性，并在具體设计中本着安全第一的原则。此外，还应加大对结构设计人员的培训力度，借此来提高他们的专业水平和操作技能，使之能够更好地处理结构设计中的各种问题，进而确保设计出来的工程结构安全、稳固。

3.1.3对设计方案进行科学评估。在土木工程结构设计中，设计方案的质量优劣直接关系到结构的安全性、耐久性和稳定性，它是整个结构设计的前提和基础。为此，应当从安全性、经济性、合理性等方面对设计方案进行科学评估，借此来确保结构设计质量。在具体评估过程中，应当委任有资质的机构，并严格按照相关的规定要求进行，并以评估结果为依据对设计方案中存在的不足之处进行改进和优化，从而使设计更加合理。

3.2提升结构设计经济效益的途径

在确保土木工程结构设计的基础上，还应当进一步降低设计成本，以此来提高经济效益，具体可从以下几个方面着手：

3.2.1强化成本控制。应当在土木工程招标阶段选择设计部门时，严格执行招标规则，确保招标工作公正、公平、公开，并以经济性为着眼点对参加竞标部门给出的结构设计方案进行综合评审，从中选出安全性最高、成本最低的方案。

3.2.2合理选择标准图。现阶段，在土木工程结构设计过程中，为进一步规范工程设计，并减轻设计人员所承担的责任，通常都会选择标图。大体上可将标准图的优势归纳为以下几个方面：有利于减少设计工作量；能够有效防止各种错误的发生；有助于加快工程施工进度；有利于对工程安全性和经济性的监控。需要特别注意的一点是，标准图适用于中小型工程设计与施工，若是将之应用到大型的工程项目中，则会导致成本增大。所以在具体设计中，必须结合工程的实际情况，合理选择标准图。

3.2.3加强联系与沟通。土木工程结构建设过程中，从设计到施工需要多个部门协作配合来完成。由于其中的部门较多，若是联系与沟通不到位，则会导致各种问题的发生。为此，必须加强各个部门之间的联系与沟通，借此来促进工程按质按量按时完成，从而降低成本，提升经济效益。

结论：

总而言之，随着我国经济的飞速发展，推动了城市化进程的加快，土木工程随之大幅度增多。然而，由于诸多因素的影响，使得土木工程结构的设计质量不尽人意，其中又以安全性方面的问题最为突出。为此，必须采取合理可行的措施，提高结构设计的安全性、稳定性，以此来延长结构的整体使用寿命，使其能够创造出更大的经济效益。

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