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浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性李家寿

发表时间：2020/11/10 来源：《基层建设》2020年第22期作者：李家寿

[导读] 摘要：土木工程结构设计的安全性和经济性直接影响着整个工程的经济效益和社会效益。

        恩施州浩发建筑安装有限责任公司湖北恩施 445300
        摘要：土木工程结构设计的安全性和经济性直接影响着整个工程的经济效益和社会效益。土木工程结构设计最重要的是要保证结构设计符合建筑标准，土木工程师需要按照结构设计的要求来确保整个工程的质量。本文对当前土木工程结合设计中存在的问题进行了分析，从土木工程结构设计的安全性以及经济性两个方面探讨了设计要点，对为业者提供一定参考。
        关键词：土木工程；结构设计；经济性；安全性
        1土木工程结构设计存在的问题
        1.1.缺乏稳定性
        稳定性是土木工程建设的重中之重，也是保证其安全的首要标准，但稳定性差的问题也是土木工程建设中最为常见的一个大问题，更是建筑物长期使用过程中所存在的安全隐患，虽然一些局部的设计并不会直接影响到土木工程的整体质量和效果，但是在后期的使用过程中一旦遇到自然灾害等等一些不可抗力的因素影响，必然会给工程带来巨大的损伤。但就我国土木工程结构设计的现状来看，一些部门为了追求经济性和高效性，常常会出现偷工减料的现象，使建筑物缺乏稳定性，而且还会因为相关设计的安全性不达标而直接导致工程结构性能缺乏稳定性，也成为人们的心头大患。
        1.2耐久性不足
        耐久性保证了建筑物能够在规定的使用年限内保持正常的使用功能。我国疆域辽阔，每个地区的地质条件和环境特征也会发生许多变化。如果在建筑设计中，设计者未充分考虑到环境因素的影响，则会发生建筑物腐蚀或开裂等问题，从而影响建筑物的使用寿命并降低其耐用性。3.抗震性能较低我国属于板块变动较为强烈的区域，经常受到地震的影响。因此，为了确保工程的安全性和经济性，设计人员有必要对建筑结构设计进行评估和检测工程的抗震性能，建筑物才能够做到“小震不坏，中震可修，大震不倒”。但是，抗震设计中设计人员经常忽略抗震的构造要求，在地震来临时，会造成承重墙倒塌而威胁人类生命。
        2优化土木工程结构安全性管理的有效策略
        2.1不断完善土木工程结构设计相关标准与体制
        进行土木工程结构设计的过程中，必须确保所有设计均与国家规定的技术规范相符合。对当前还不够完善的技术标准，我们要积极、虚心地学习国外先进技术，在这一基础上结合我国国情来对相关技术标准进行改进；除此之外还要大力提倡进行技术创新，实际工作中发现安全设计不足的水准以及规范等时，要及时反馈给上级主管部门，从而不断提高规范条例的安全性、合理性以及科学性。
        2.2加强工程结构设计安全性的管理
        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。
        2.3全面设计计算工程
        通常情况下，土木工程的设计者考核和工程计算项目都能够实现达标，但是近几年来发生了许多土木工程事故，调查显示，之所以会有这样的事故发生，很大一部分原因都是由于工程的设计者在进行工程项目的计算时，遗漏了个别的小项目的计算。例如长春某设计院设计的一座大桥，工程还没有完工就出现了裂缝，经过调查和现场勘察，最终发现是由于设计工程时遗漏了对裂缝宽度的验算，也就是工程中出现裂缝宽度过大的原因。
        2.4定期全面安全检测
        土木工程为提高项目的安全性，设计单位应构建严密的安全管理系统，对实施的每一个环节进行监测，提高监视级别，改善项目的安全系统并切实履行职责。同时，建立科学的方法和制度，以鼓励设计人员提高项目水平并使用先进技术来提高项目安全性。

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        2.5土木工程运用新型材料和技术
        在土木工程结构的建筑中使用新材料可以提高土木工程结构的安全性。随着科学技术的不断进步，新型材料已开始渗透到建筑施工中的各个方面，新材料应用促进了土木工程的快速发展。例如，土木工程纤维复合材料的使用具有巨大的优势，降低了材料成本，提高了土木工程的质量和安全性。进一步完善并集成企业运营管理信息系统、生产经营管理信息系统，实现企业管理信息系统的升级换代，深度融合BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算等信息技术，实现BIM与企业管理信息系统的一体化应用，促进企业设计水平和管理水平的提高，从而使土木工程结构的安全性得到进一步保证。
        3提高土木工程结构设计经济性的措施
        3.1做好土木工程结构的限额设计
        为了更好促使土木工程结构设计工作能够体现出理想的经济性效果，还需要重点围绕着相应的限额进行有效运用，这种限额方面的运用主要就是为了促使其能够在投资许可下进行有效设计，而这也恰恰是经济性要求的具体表现所在。在土木工程结构设计前，结合投资需求设定较为合理的限额，进而也就能够保障其具备理想的后续限定性效果，最大程度上规避了可能出现的各类超预算问题。当然，为了较好提升这种限额设计的可靠性效果，还需要重点确保相应的设计人员能够有效掌握该限额要求，并且能够在后续具体设计中准确落实这一限额的设计要求。
        3.2合理使用钢结构，提升土木结构设计的安全性与经济性
        一般来说钢结构的技术施工可以使用不同的型材所组成的钢结构来提升土木建筑的抗弯性能，因为钢材的材料特性能够使得建筑物的力学性能更加完好。当建筑物在进入使用阶段后，良好的抗拉性能和冲击韧性是可以更好的应对地震等自然灾害的，从而提高了建筑的安全性。结构用的钢材在压制过程中采用镀锌、加合金元素等工艺进行防锈处理，与木材、砼等结构材料相比，其强度更高。基于相同受力条件下，钢结构构件截面更小，自身较轻，安装便捷，适用于承载重、跨度大的结构。因此，钢结构的技术引入有利于控制混凝土结构的开裂、坍缩等现象，使用钢结构的技术对于土木工程的施工是可以有效的避免传统钢筋混凝土结构所存在的一些缺陷，这不仅能提升了建筑的安全性，同时也降低了后期维修养护的费用。
        3.3选择合理的土木工程结构类型
        为了节省成本并改善土木工程的经济性，有必要结合现实情况来科学选择土木工程结构类型。例如，当设计框架时，必须确保框架的尺寸和数量的设计，降低成本并提高经济效益。在土木工程中需要严格把握的截面尺寸的构件主要有柱、梁、板三种。柱尺寸的确定首先要进行中柱截面尺寸的计算，确定后再进行整个结构恒荷载、活荷载等数值的估算。梁尺寸需要以柱距为标杆，也就是说当柱距的数值一致时就能够保证跨梁、中柱连系梁等梁的尺寸相等。限制板的挠度等因素确定了板尺寸。
        3.4加强与相关部门的合作
        进行设计的过程中，设计人员要妥善协调与相关部门之间的关系，加强彼此之间的合作，从而尽可能获得大量可靠、准确的信息与资料，这能有效减少设计方案由于数据不准确引起的返工，有助于控制成本。土木工程结构设计需要足够多的数据支持，例如水文、地质、气候等相关数据，这就要求加强与相关部门之间合作。
        结束语
        结构设计作为土木工程项目的核心环节，必须始终高度重视安全性，这样才能确保设计以及施工的安全性与经济性，进而为企业的长远发展提供保障。设计人员要不断提高自己的能力，扎实掌握专业知识，设计过程中严格按照安全设计规范来进行设计，必须要综合考虑安全性与经济性，这样才能使二者和谐统一，从而为每一处设计结构的安全性与经济性提供保障。
        参考文献
        [1]潘宁.土木工程施工中的钢结构技术研究[J].绿色环保建材，2019（12）：168.
        [2]李昭源.浅谈土木工程结构设计中的安全性和经济性[J].建材与装饰，2019（30）：125-126.
        [3]刘玉东，黄俊卿.土木工程建筑结构设计中的问题与初探[J].居舍，2019（28）：88.