土木工程结构设计中实现安全性与经济性措施

2021-04-25付志远

建材与装饰 2021年11期

付志远

（山西中方森特建筑工程设计研究院，山西太原 030002）

工程结构设计是土木工程建设过程中的关键环节，而安全性与经济性是土木工程结构设计人员所关注的重点。本文将概括土木工程结构设计中安全性与经济性之间的内在联系，指出土木工程结构设计中存在的突出性问题，最后提出切实可行的安全性与经济性控制措施。

1 土木工程结构设计中安全性与经济性的内在联系

土木工程结构设计的主要目的是满足建设需求，具备一定的安全性。如今，社会对土木工程结构设计中的经济性要求也随之提高。在这样的情势下，如何协调处理土木工程结构设计中的安全性与经济性之间的关系就显得尤为重要（如图1 所示）。在土木工程结构设计中，设计人员必须严格参照相关标准规范制定科学可行的施工组织规划方案，兼顾工程结构设计的安全性与经济性。

图1 土木工程结构设计

2 土木工程结构设计中存在的问题

若想兼顾土木工程结构设计的安全性与经济性，首要前提是全面且客观的分析土木工程设计中存在的实际问题，进而提出科学合理的优化改进措施。总的来说，土木工程结构设计中存在的问题集中体现在如下几方面：

2.1 结构设计标准偏低

相较而言，我国土木工程结构设计标准偏低，土木工程建设质量无法达到使用安全的基本要求，这提高了发生安全事故的概率。尤其是土木工程结构安全稳固性要求、土木工程结构承载负荷力要求以及土木工程使用年限要求等。

2.2 结构设计稳定性较差

一直以来，土木工程结构设计的安全性问题都是建筑行业乃至全社会重点关注的问题。在土木工程结构设计中，一旦其中任何一个环节出现安全性问题，在工程结构自身延展性的牵制下，都会直接对整个工程项目造成不利影响。

2.3 结构设计耐久性不足

土木工程结构设计的耐久性不足也是重难点问题。我国疆域辽阔，地形地貌多样化，南北方的气候环境条件也存在较大差异。而气候环境异常变化对土木工程结构提出了较高的要求。然而，在土木工程结构设计中，大多数设计人员忽略了外部气候环境因素，极大地缩短了土木工程项目的使用寿命。

2.4 抗震设计效果不明显

近年来，地震灾害频发，这也使得抗震系数设计成为土木工程结构设计中的重点内容（如图2 所示）。然而，在土木工程结构设计中，大多数设计人员盲目注重设计阶段的投资成本，对承重墙的负荷力检测缺乏应有的重视。一旦发生大规模、高强度地震灾害，极易导致整体土木工程结构发生垮塌，并造成严重的经济损失和人员伤亡。

3 土木工程结构设计中的安全性控制措施

为使土木工程结构设计的安全性达到标准要求，必须对各个环节的安全性能加以把控，具体如下所述。

图2 地震影响系数曲线

3.1 明确工程结构设计的安全标准规范

结合土木工程施工安全事故及以往积累的实践施工经验可知，缺乏完善的结构设计标准规范是导致安全性问题的主要原因。由于缺乏完善的结构设计标准规范，设计人员的设计工作缺乏可参考依据，而且对突发事件的处理不及时、不到位，这也使得结构设计中的细节被模糊化处理，增加了工程的安全隐患。针对此，必须进一步优化和完善土木工程结构设计标准规范，确保土木工程结构设计有章可循，优化土木工程结构的安全性能，保障土木工程项目的质量安全。

3.2 积极转变工程结构设计理念

为提高土木工程建设的安全价值，有必要在工程结构设计初期积极转变设计理念，立足于现代化设计角度，秉承与时俱进的基本原则，积极引入先进技术，推动土木工程结构设计工作的有序开展，完善土木工程结构设计的安全性能。

针对设计理念落后、设计成果不符合要求等一系列问题，有必要组织设计人员学习先进的设计理念，与专业学者保持良好的沟通交流，掌握先进的技术，避免设计混乱问题。针对土木工程结构设计中可能出现的漏洞，应予以高度重视，融合现代化设计理念，拓展应用先进技术，确保工程结构设计的科学合理性。与此同时，注重设计工作的细节处理，制定完善的概念性设计方案，有效弥补设计工作的缺陷，使工程结构设计可以达到安全性的要求。

3.3 增强设计人员的安全意识与责任意识

为增强土木工程结构设计方案的科学合理性，不仅要融合先进的设计理念，还需创建完善的现代化设计模式。与此同时，设计人员应增强安全意识与责任意识，不断提高自身的设计能力，强化综合素养，使土木工程结构设计具备一定的安全价值。设计单位要定期组织设计人员培训活动，引导设计人员树立良好的安全意识，强化设计人员的安全素养，客观认知结构设计安全性的意义，从而加强对设计细节的处理，提高整体的设计水平。

3.4 详细说明工程结构设计意图

为保证土木工程结构设计达到安全要求，设计人员还需详细说明设计方案中的重点内容，进一步补充设计理念，明确关键结构设计要求，使施工人员明确设计意图，改善设计与施工安全水平。再者，对设计方案的重点内容予以详细概述，通过专业化的表达，准确传达设计意图。

4 土木工程结构设计中的经济性控制措施

为使土木工程结构设计满足经济适用性要求，必须加大对设计工作中有经济保障性的关键环节的重视，有效弥补设计缺陷，提高整体设计工作质量与经济效益，具体如下所述。

4.1 以安全性为基本前提

若想增大土木工程结构设计的经济效益，必须坚持以安全性为基本前提，注重工程结构设计的标准性与规范性，实现经济效益最大化的目标。在土木工程结构设计中，不能盲目注重设计阶段的投资成本，更不能降低工程结构设计的安全标准，而是要在确保工程结构安全稳定性的基础上，选择最经济合理的设计方案。

4.2 优化工程结构选型

不同类型、不同规模的土木工程项目的造价成本也不同，为此，设计人员需权衡利弊，选择最合理、最适用、最经济的设计方案。比如，在剪力墙框架结构设计中，合理布置剪力墙，在保证整体工程结构安全稳定性的前提条件下，尽可能减少剪力墙数量，以此达到节约投资成本的目的。需要格外强调的是，在追求工程结构设计经济性的同时，还应注重优化工程结构的尺寸。

4.3 合理选择工程材料

为加强土木工程结构设计的经济性，不仅要优化设计选型，还需合理选择工程材料。在选择工程结构材料时，既要保证材料的质量达到标准要求，又需严格控制采购成本，增强经济适用性。由此，就应在明确工程结构设计的安全价值的基础上，选择合理的材料方案，节约投资成本，确保整体工程结构的安全稳定性。比如，在钢筋混凝土结构设计中，要合理选择钢材，优化钢结构布局，以提高钢结构的设计水平。

4.4 推行限制额度模式

全面推行限制额度模式，是增强土木工程结构设计经济适用性的必要条件。在土木工程结构设计前，应明确限额标准，约束工程设计，确保工程结构设计满足安全性与经济性要求。通过合理运用限制额度模式，对工程结构设计方案进行全面且深入的分析，将实际投资成本控制在预算范围内。一旦超过预先范围，严格按照标准要求进行修正，加强工程结构设计方案的科学性与经济适用性。