浅谈土木工程设计中的安全性及经济性

刘朝鹤

【摘 要】随着我国经济的发展，城市化进程的加快，各种结构类型的建筑物拔地而起。建筑市场繁荣发展的背后不得不引起我们对结构安全与经济的思考。下文中笔者将从土木工程结构设计的安全性、土木工程结构设计的经济性等几个方面，对该问题进行阐述，诸多不足，还望批评指正，供广大设计同仁参考。

【关键词】土木工程；结构设计；安全性；经济型

随着城市化进程的加快，人们对于居住和出行的需求也在不断增加。建筑行业的发展也得到了快速的推进，也使得很多大规模的土木工程被兴建，对我国经济的发展起到了积极的作用。土木工程结构设计的安全性是一个建筑安全性的保障，要想从根本上保障建筑的使用和生命财产的安全，就必须要从设计之初就保证其安全稳固性。尽管随着科技的发展，土木工程的技术也在不断更新，但是仍然存在许多安全隐患问题。由于建筑工程使用的广泛性等特点，一旦发生安全事故，就会造成人员财产的严重伤害。

一、土木工程结构设计中存在的主要问题

（一）在工程设计的整体牢固性方面出现的问题

工程设计的整体牢固性肩负着整个建筑物的质量，它意味着就算是建筑物在以后的使用过程中，如果出现了部分的损坏，那也不影响整个建筑物的使用，或者说是建筑物的部分损坏了，不至于出现大面积的坍塌，而导致更严重的人身伤亡或经济损失。建筑物的整体的牢固性主要是依靠设计的结构有这必须的冗余度和优秀的延展性，用来对付爆炸、地震、冰雹、雨雪等自然灾害的荷载，或者是因为人为因素的原因造成的灾害的后果，可以减轻灾害的发生，减少经济损失，这种设计在地质薄弱的地方是更需要的，但是在我国在工程设计的整体牢固性这方面产生的问题十分严重，很多工程的整个牢固性比较差，因为自然因素、人为因素等产生的问题触目惊心，设计时不重视设计以及设置前的安全等级，造成的问题十分普遍。

（二）工程设计规范的安全水准比国外较低

对于土木工程结构设计来说，整个结构的安全性体现在多个方面，如整体结构的承载能力、工程的整体牢固性、工程的整体的耐久性、安全系数的定位等。在我国，工程设计规范的安全设置水准比国外要低，这也是导致工程质量低的主要原因。

（三）工程涉及的耐久性差

我国幅员辽阔，涉及到的气候情况也是多样的，因此在工程设计的时候要根据当地的气候条件选择耐久性良好的设计。但是在我国，在设计的过程中，这种考虑几乎是没有的，在相关的法规中，也缺少相应的规范制度。

（四）承重柱横截面积设计的过小

在设计的过程中，要求抗震能力低的地区的建筑，会将承重柱的横截面积设计的过小，但是这样虽然是方便了受力，但是容易导致柱和梁的开裂现象，降低建筑物的使用寿命。如果突然发生了强大的自然灾害，建筑物就可能倒塌，造成人员伤亡，从而造成经济损失。

二、提高土木工程结构设计安全性和耐久性的策略

（一）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。

（二）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。

（三） 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。

（四）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。

（五）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。

三、提高土木工程结构设计经济性的措施

（一）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，对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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

四、结束语

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。

參考文献：

[1]张宏强，戴文亭，白宝玉.土木工程设计的安全与经济[J].技术经济，2015，14（8）：21-22.endprint