土木工程結構設計安全問題及策略

李中五

摘 要：土木工程作為為國家經(jīng)濟建設提供必要基礎設施的重要工程，在經(jīng)濟高速發(fā)展的現(xiàn)階段，其數(shù)量不斷增多，土木工程結構設計作為整個土木工程建設的重要一環(huán)，其安全問題不容忽視，本文針對土木工程結構設計中的安全問題進行了探討，并提出了幾點改進建議，以供參考和借鑒。

關鍵詞：土木工程；結構設計；安全問題；策略

中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）34-166-2

0 引言

土木工程結構設計是確保整個土木工程安全與質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)，在土木工程建設數(shù)量日益增加的今天，人們越來越重視其設計安全問題。所以深入分析土木工程結構設計安全問題，并制定相應的改進措施，對提升土木工程結構的安全性具有重要的現(xiàn)實意義。

1 現(xiàn)代土木工程的特點分析

社會與經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對土木工程的建設提出了更高、更多元化的要求，為了進一步滿足這些需求，大規(guī)模、大跨度、超高層、輕型、大型以及精密設備現(xiàn)代化的建筑物逐步成為時代發(fā)展的重點，這些建筑物具有高質(zhì)量、高效益和快施工的基本特點，使得土木工程出現(xiàn)了新的特點，主要包括：

1.1 建筑材料方面

科學技術的發(fā)展推動了各項新技術、新材料的研發(fā)和應用，土木工程中使用了越來越多的新型高強輕質(zhì)材料，例如比鋼輕的鎂合金、玻璃鋼（玻璃纖維增強塑料）等。在應用這些新材料時，我們還要注意其各項參數(shù)的研究，比如有些材料的彈性模量偏低，還有些材料價格高昂，限制了其應用范圍。同時，在提升現(xiàn)用鋼材和混凝土的強度和耐久性方面雖然已經(jīng)取得了一些成果，但為了緊隨時代的發(fā)展需求，仍需加大研究力度[1]。

1.2 工程地質(zhì)與地基方面

土木工程結構的設計與施工與施工現(xiàn)場的地質(zhì)與地基構造以及自然的應力情況和力學性能有著直接的關系。同時這些因素還對工程設施的選擇、結構體系以及建筑材料的選取有很大的影響，尤其是地下工程，其影響巨大。現(xiàn)階段，應用在工程地質(zhì)和地基勘察的技術主要是現(xiàn)場鉆探取樣，室內(nèi)分析實驗，這種模式的勘察存在適用于小型建筑的局限性。現(xiàn)代化大型建筑的發(fā)展需求要求亟需研發(fā)滿足時代發(fā)展的新型勘察技術與方法。

1.3 工程規(guī)劃方面

在傳統(tǒng)的工程總體規(guī)劃時，工程經(jīng)驗占據(jù)很大成分，但日益擴大的土木工程規(guī)模對工程規(guī)劃有了更嚴格的要求，所以必須運用系統(tǒng)工程的理論和方法，進一步提升工程規(guī)劃的科學水平。對于特大型土木工程，比如高大水壩，會對當?shù)氐纳鷳B(tài)平衡以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生深遠影響，并且會對自然環(huán)境起到改變作用，此類工程的社會效益利弊兼存，其總體規(guī)劃必須全面考慮，趨利避害[2]。

1.4 工程設計

土木工程設計應堅持適用、安全、經(jīng)濟、美觀的原則，根據(jù)實際情況開展合理的工程設計。目前，在分析確定工程荷載值以及材料強度值時常用的方法是概率統(tǒng)計，對自然因素作用在時間與空間上的分布與統(tǒng)計規(guī)律進行科學研究，如風力、地震波、海浪等因素，深入探索反映材料非彈性以及結構大變形、動態(tài)、與巖土共同作用，完善并深化結構可靠度極限狀態(tài)設計法和結構優(yōu)化設計等理論[3]。另外，還要結合現(xiàn)代化的計算機系統(tǒng)，利用其高效能的計算和設計方法開展工程設計，保障工程設計的科學合理與可操作性。

2 土木工程結構設計存在的主要安全問題分析

2.1 結構設計的穩(wěn)固性偏低

工程結構設計中的穩(wěn)固性指的是當工程局部出現(xiàn)破損時，工程的整體安全不會受到巨大的沖擊。例如，土木工程受到地震、火災、爆炸或其他人為事故等災害時，只有結合工程的地質(zhì)以及土質(zhì)承載力，合理論證工程的結構設計，才能保障設計中的延性及冗余度達到最佳狀態(tài)，進行將建筑的損壞程度降至最低。由于結構的穩(wěn)固性直接決定了整個工程的安全，所以進行土木工程結構設計的首要前提就是要確保結構的穩(wěn)固性。但從目前我國的土木工程結構設計現(xiàn)狀來看，其穩(wěn)固性偏低，不符合相關的規(guī)定標準，造成災害來臨時傷亡慘重。

2.2 結構設計的規(guī)范安全設置較低

目前，我國的土木工程結構設計安全規(guī)范還不完善，權威性與約束力較差，導致工程的質(zhì)量令人堪憂，有的土木工程甚至使用年限僅為幾年，使用過程中常出現(xiàn)墻壁開裂、變形等問題。究其原因，就是結構設計的安全規(guī)范設置偏低。如與國外對比，我國規(guī)定的辦公樓樓板承受的活荷載值是200kg/m2，而美國是240kg/m2，英國是250kg/m2，以此為標準建造出來的工程質(zhì)量顯然偏低。

2.3 無法明確區(qū)分構造柱和承重柱

土木工程結構設計中若無法準確區(qū)分構造柱和承重柱，則會直接影響工程的牢固性，降低工程的安全性。一般構造柱指的是與梁配合，避免墻壁出現(xiàn)裂縫，提高建筑物抗震能力的墻柱。若設計人員將構造柱當成承重墻使用，其強度遠不如承重墻，在遇到例如地震等劇烈震動時，就會由于抗震能力不足導致建筑物出現(xiàn)裂縫、沉降等現(xiàn)象，嚴重時會造成建筑物倒塌。此外，承重柱截面積設計偏小也是影響工程安全的重要問題。為了方便分析受力，在抗震要求不高的工程結構設計中，設計人員會設計偏小的承重柱截面積，這樣一來在有外力作用時，會造成柱、梁開裂等問題，極大地降低了建筑的使用壽命[4]。

3 改進土木工程結構設計安全性的有效策略

3.1 制定規(guī)范化的標準和體制

土木工程的結構設計必須有完善的、規(guī)范化的國家標準和要求，在嚴格遵守相關法律規(guī)定的前提下進行科學合理地設計。建議我國的土木工程結構設計結合我國的實際情況，吸取外國的先進經(jīng)驗，推動規(guī)范化設計標準的發(fā)展，積極促進土木工程結構設計水平的有效提升[5]。同時，建立健全管理制度、人員規(guī)范要求等，嚴格監(jiān)督其各項制度的執(zhí)行效力，提高工程設計行業(yè)的規(guī)范化、制度化。另外，還要定期對土木工程結構設計進行安全性檢查，及時上報并整改不符合安全要求的設計項目。

3.2 強化設計人員專業(yè)能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)

設計人員的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)直接關系著土木工程結構設計的科學合理性，所以，強化設計人員專業(yè)能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)尤為重要。首先，加強對設計基本知識內(nèi)容和技能的培訓。設計人員應全面、系統(tǒng)化地了解和掌握土木工程項目設計，在結合具體的工程勘察情況進行科學的設計。其次，著重培養(yǎng)設計人員的安全意識，確保工程結構設計的安全性。在進行工程設計時，設計人員要準確識別存在的安全問題，并進行反復的論證后再進行相應的設計。最后，時代的發(fā)展推動了各類新型的結構設計技術和方法的層出不窮，應積極組織設計人員進行培訓和學習，使其設計成果能夠跟上時代的發(fā)展需求。

3.3 定期檢測土木工程設計中的各項指標

土木工程是一項復雜的工程，涉及的學科眾多，這也就決定了結構設計需要很多的參數(shù)，各個參數(shù)對整個工程的安全有著重要的影響。例如，建筑材料的數(shù)量、價格、使用面積等，直接影響著建筑物的結構、安全性及質(zhì)量。所以，必須嚴格控制設計中參數(shù)的安全積累，確保其符合國家相應的規(guī)范和標準，提高土木工程的安全性[6]。此外，土木工程安全對社會有著重要的影響，必須嚴格監(jiān)督檢測其安全性，所以應建立完善的監(jiān)督制度以及管理制度，加強制度執(zhí)行力度，并定期檢測土木工程設計中的各項指標，保證土木工程的安全性。

4 結束語

總之，土木工程的結構設計事關我國社會與經(jīng)濟的良好發(fā)展，在國內(nèi)外經(jīng)濟形勢不斷變化的今天，必須做好土木工程結構的安全設計工作，以優(yōu)質(zhì)的土木工程更好地服務我國經(jīng)濟實力的有效提升，促進我國綜合國力的顯著提高。

參 考 文 獻

[1] 趙麗，朱惠琳.土木工程結構設計安全問題及策略探析[A].2015年7月建筑科技與管理學術交流會論文集[C].建筑科技與管理組委會，2015.

[2] 聶旭東.土木工程結構設計安全問題及策略分析[J].四川水泥，2016（01）：109.

[3] 李強.安全性前提下的土木工程結構設計策略初探[J].赤子（上中旬），2014（24）：240.

[4] 張敏.土木工程結構設計安全問題及策略分析[J].中國高新技術企業(yè)，2015（22）：119-120.

[5] 王金紅.土木工程結構設計安全問題分析及策略研究[J].江西建材，2015（19）：37+39.

[6] 易理發(fā).土木工程結構設計安全問題及策略分析[J].低碳世界，2016（22）：208-209.