浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性

李敬超

摘要：在土木工程的结构设计当中主要涉及到的问题就是安全性与经济性。基于此，文章探讨分析了土木工程结构设计中的安全性与经济性问题，以供参考。

关键词：土木工程；结构设计；安全性

一、土木工程结构设计中存在的问题

1、土木工程设计结构的牢固性较差

建筑工程的结构牢固性关系到整个建筑物的使用质量和使用安全性，因此，必须重视土木工程建筑结构的可靠性、牢固性设计。然而，当前我国土木工程建筑普遍存在牢固性较差、可靠性较低等问题，极大地影响了我国土木工程结构设计整体质量的提升。若想提高土木工程的牢固性，就必须从建筑整体出发，将建筑的每一个细节都精确考虑和处理，并结合土木工程施工地的自然环境特点、土壤地质的载重能力，对工程结构进行准确、合理的设计，从而达到建筑部分受损，不影响建筑整体使用的效果。

2、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。

3、承重柱截面积设计过小

设计人员在设计抗震烈度要求不高的地区的建筑时，会将承重柱截面积设计过小，这样更方便分析受力。但是这样做的时候，往往会在有外力作用时，导致柱和梁开裂的现象，从而降低了建筑的使用寿命。如果出现地震等强大作用力下，房屋就有可能倒塌，造成人员伤亡。

4、结构设计安全性和经济性要求规范的缺失

随着我国建筑行业的飞速发展，国家出台了相应地结构设计要求规范，但是这些规范性指标和国外相比依然存在着较大地差距，造成质量监管部门难以开展监理工作。此外，部分建筑公司的结构设计、施工工艺和后期养护技术存在偏差，对出现的安全隐患只解决表面问题，忽视了内部关键性问题。

二、土木工程结构设计中的安全性与经济性分析

1、提高土木工程结构设计安全性和耐久性的策略

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。

1.2 定期全面地对土木工程进行安全检测

土木工程安全对建筑企业具有极高的重要性，更会对社会产生重要的影响，因此必须对其安全性进行严格的监督检测，健全相应的监督制度，加强制度执行力度，完善相应的管理制度，例如对建筑施工的监督制度、检测制度以及对施工人员的奖惩制度等，只有用奖惩制度激励建筑施工人员，用监督制度督促施工人员，用检测制度去保证建筑施工的质量，才能保证土木工程的安全性。

1.3 转换层的设计

转换层是建筑中重要的承载结构，合理地转换层设计可以极大提高建筑结构的承载力，有效地避免上层结构巨大承载力对地基以及下层结构的压迫。因此要控制转换层的混凝土施工设计，采用高性能的混凝土，同时强化浇筑过程中的内部振捣，保证混凝土强度符合结构承载力。

1.4 内力组合的设计

内力组合是土木工程结构抗震设计的要点，内力组合的设计要根据结构的承载力抗震系数，在材料的选择上要考虑材料强度是否满足结构的抗震要求，选用抗震性能良好地建筑材料，并根据受弯梁、偏压柱、受剪及构件承载力等因素进行系数调整，提高建筑结构的承载能力。

1.5 增加结构的耐久性

土木工程的设计往往把重视不同荷载作用下工程的安全性和耐久性，而忽略了环境因素对土木工程的耐久性和安全性的影响，而这些因素恰恰是影响混凝土和钢筋使用寿命的主要因素。忽略了这些环境因素，对土木工程的耐久性和安全性造成影响，存在重大安全隐患。土木工程的结构设计完稿后，经过审核等没有问题之后，并不代表从此不再修改设计稿。在后续的施工过程中，设计人员和施工人员还要保持密切的联系，当施工中遇到问题、难题，应及时通知设计人员来核对图纸、解决问题、修改设计，否则，易造成重大事故的发生。

1.6 加强建筑结构的刚度设计

刚度设计是建筑结构设计中的关键要素，其对于建筑结构的牢固性以及安全性有重要的影响，所以要加强对建筑的刚度设计。在建筑刚度设计时，由于设计人员理念的不同，所以在设计水平上也存在一定的差异，这就导致建筑结构在设计过程中存在着较大的经济指标差异。建筑结构的抗震性能受其抗侧移刚度影响较大，在土地较好岩基埋深较浅的地区，基础多以桩基为主，这样整体建筑的持力层就会落在微化的岩层当中，地基具有较好的稳定性和强度，这种情况下在对抗需刚度进行设计时就可以稍微低一些，其控制标准可以以结构极限变形能力为主。

2、提高土木工程结构设计经济性的措施

2.1合理评估设计方案，降低工程造价

建筑结构设计人员要对工程项目进行成本控制，对结构设计的每一个阶段进行图纸规划，减少无效地工程量，同时优化结构细节施工，提高建筑工程质量，避免由于反复施工造成成本造价偏高。同时，要进行全面地工程预算管理，對结构设计中所需的建筑材料进行统一管理，形成一个清晰地经济性指标控制系统。

2.2 对成本进行控制

一项土木工程从招标选择到正式实施，需要制定好相应的招标准则。这是保证工程招标过程中公平性，公正性的方法。不过为了满足工程的安全性和公正性，在招标过程中，相关人员会需要从各个方面来考虑设计者的方案。在选择方案的过程中不能出现假公济私的现象，并在保证建筑设计结构安全性的前提下，考虑建筑造型的艺术性。

2.3 选取合理的标准图

从分析当前的形式上看，在建筑设计过程中，为了使建筑设计更加规范，也为了减少工程设计者的负担，很多施工招标部门都会以施工标准图来解决上述问题。工程标准图的优点显著，比如减少了工程设计者的工作量、加快工程的施工速度、对工程的安全性和经济性要求起到监督作用等。尽管工程标准图拥有诸般优点，不过却不适合用于复杂度高的庞大工程。

2.4结构设计合理性和经济性的结合

土木工程结构设计要和经济性设计相结合，根据国家的经济性指标来调整工程结构设计，在保证不增加工程成本的基础上采用性能优越的建筑材料，提高工程结构设计安全性和经济性的协调，真正实现建筑结构设计优化。

结束语

安全性、经济性是土木工程结构设计的关键，它不仅与工程的质量和寿命相连，还与人的生命及国家财产相连，因此非常重要。所以，只有做到上述所陈述的内容，才能保证工程的安全性和经济性，才能保证人无性命之忧，国家财产不会损失。

参考文献

[1]李凯. 基于安全性、经济价值前提下的土木工程结构设计[J].中国建筑金属结构. 2013（20）：79.

[2]陈英鹏. 浅谈住宅的舒适、安全、经济多样化设计[J].科技信息（科学教研）. 2008（03）：76.

[3]任喜禄. 浅谈土建结构工程的安全性[J].水利建设与管理.2008（04）： 41-42.