淺談土木工程設計中的安全性及經濟性

劉朝鶴

【摘 要】隨著我國經濟的發展，城市化進程的加快，各種結構類型的建筑物拔地而起。建筑市場繁榮發展的背后不得不引起我們對結構安全與經濟的思考。下文中筆者將從土木工程結構設計的安全性、土木工程結構設計的經濟性等幾個方面，對該問題進行闡述，諸多不足，還望批評指正，供廣大設計同仁參考。

【關鍵詞】土木工程；結構設計；安全性；經濟型

隨著城市化進程的加快，人們對于居住和出行的需求也在不斷增加。建筑行業的發展也得到了快速的推進，也使得很多大規模的土木工程被興建，對我國經濟的發展起到了積極的作用。土木工程結構設計的安全性是一個建筑安全性的保障，要想從根本上保障建筑的使用和生命財產的安全，就必須要從設計之初就保證其安全穩固性。盡管隨著科技的發展，土木工程的技術也在不斷更新，但是仍然存在許多安全隱患問題。由于建筑工程使用的廣泛性等特點，一旦發生安全事故，就會造成人員財產的嚴重傷害。

一、土木工程結構設計中存在的主要問題

（一）在工程設計的整體牢固性方面出現的問題

工程設計的整體牢固性肩負著整個建筑物的質量，它意味著就算是建筑物在以后的使用過程中，如果出現了部分的損壞，那也不影響整個建筑物的使用，或者說是建筑物的部分損壞了，不至于出現大面積的坍塌，而導致更嚴重的人身傷亡或經濟損失。建筑物的整體的牢固性主要是依靠設計的結構有這必須的冗余度和優秀的延展性，用來對付爆炸、地震、冰雹、雨雪等自然災害的荷載，或者是因為人為因素的原因造成的災害的后果，可以減輕災害的發生，減少經濟損失，這種設計在地質薄弱的地方是更需要的，但是在我國在工程設計的整體牢固性這方面產生的問題十分嚴重，很多工程的整個牢固性比較差，因為自然因素、人為因素等產生的問題觸目驚心，設計時不重視設計以及設置前的安全等級，造成的問題十分普遍。

（二）工程設計規范的安全水準比國外較低

對于土木工程結構設計來說，整個結構的安全性體現在多個方面，如整體結構的承載能力、工程的整體牢固性、工程的整體的耐久性、安全系數的定位等。在我國，工程設計規范的安全設置水準比國外要低，這也是導致工程質量低的主要原因。

（三）工程涉及的耐久性差

我國幅員遼闊，涉及到的氣候情況也是多樣的，因此在工程設計的時候要根據當地的氣候條件選擇耐久性良好的設計。但是在我國，在設計的過程中，這種考慮幾乎是沒有的，在相關的法規中，也缺少相應的規范制度。

（四）承重柱橫截面積設計的過小

在設計的過程中，要求抗震能力低的地區的建筑，會將承重柱的橫截面積設計的過小，但是這樣雖然是方便了受力，但是容易導致柱和梁的開裂現象，降低建筑物的使用壽命。如果突然發生了強大的自然災害，建筑物就可能倒塌，造成人員傷亡，從而造成經濟損失。

二、提高土木工程結構設計安全性和耐久性的策略

（一）逐步完善相關的規范標準

隨著技術的不斷發展和進步，推動了結構安全性設計的規范，想要使設計出來的工程結構具有足夠高的安全性，就必須在設計過程中嚴格執行相關的規范、標準。為此，加快制定并逐步完善與土木工程結構設計有關的規范標準顯得尤為重要，這既是確保高質量工程的前提，也是結構設計安全的有效保障。一方面國家有關部門應當加快土木工程結構設計方面規范標準的制定，以此來對結構設計進行規范；另一方面結構設計人員應當對國家及行業規范、標準進行認真學習和嚴格執行，確保設計出來的結構安全穩定、持久耐用。

（二）定期全面地對土木工程進行安全檢測

土木工程安全對建筑企業具有極高的重要性，更會對社會產生重要的影響，因此必須對其安全性進行嚴格的監督檢測，健全相應的監督制度，加強制度執行力度，完善相應的管理制度，例如對建筑施工的監督制度、檢測制度以及對施工人員的獎懲制度等，只有用獎懲制度激勵建筑施工人員，用監督制度督促施工人員，用檢測制度去保證建筑施工的質量，才能保證土木工程的安全性。

（三） 轉換層的設計

轉換層是建筑中重要的承載結構，合理地轉換層設計可以極大提高建筑結構的承載力，有效地避免上層結構巨大承載力對地基以及下層結構的壓迫。因此要控制轉換層的混凝土施工設計，采用高性能的混凝土，同時強化澆筑過程中的內部振搗，保證混凝土強度符合結構承載力。

（四）內力組合的設計

內力組合是土木工程結構抗震設計的要點，內力組合的設計要根據結構的承載力抗震系數，在材料的選擇上要考慮材料強度是否滿足結構的抗震要求，選用抗震性能良好地建筑材料，并根據受彎梁、偏壓柱、受剪及構件承載力等因素進行系數調整，提高建筑結構的承載能力。

（五）增加結構的耐久性

土木工程的設計往往把重視不同荷載作用下工程的安全性和耐久性，而忽略了環境因素對土木工程的耐久性和安全性的影響，而這些因素恰恰是影響混凝土和鋼筋使用壽命的主要因素。忽略了這些環境因素，對土木工程的耐久性和安全性造成影響，存在重大安全隱患。土木工程的結構設計完稿后，經過審核等沒有問題之后，并不代表從此不再修改設計稿。在后續的施工過程中，設計人員和施工人員還要保持密切的聯系，當施工中遇到問題、難題，應及時通知設計人員來核對圖紙、解決問題、修改設計，否則，易造成重大事故的發生。

三、提高土木工程結構設計經濟性的措施

（一）合理評估設計方案，降低工程造價

建筑結構設計人員要對工程項目進行成本控制，對結構設計的每一個階段進行圖紙規劃，減少無效地工程量，同時優化結構細節施工，提高建筑工程質量，避免由于反復施工造成成本造價偏高。同時，要進行全面地工程預算管理，對結構設計中所需的建筑材料進行統一管理，形成一個清晰地經濟性指標控制系統。

（二）對成本進行控制

一項土木工程從招標選擇到正式實施，需要制定好相應的招標準則。這是保證工程招標過程中公平性，公正性的方法。不過為了滿足工程的安全性和公正性，在招標過程中，相關人員會需要從各個方面來考慮設計者的方案。在選擇方案的過程中不能出現假公濟私的現象，并在保證建筑設計結構安全性的前提下，考慮建筑造型的藝術性。

（三）選取合理的標準圖

從分析當前的形式上看，在建筑設計過程中，為了使建筑設計更加規范，也為了減少工程設計者的負擔，很多施工招標部門都會以施工標準圖來解決上述問題。工程標準圖的優點顯著，比如減少了工程設計者的工作量、加快工程的施工速度、對工程的安全性和經濟性要求起到監督作用等。盡管工程標準圖擁有諸般優點，不過卻不適合用于復雜度高的龐大工程。

（四）結構設計合理性和經濟性的結合

土木工程結構設計要和經濟性設計相結合，根據國家的經濟性指標來調整工程結構設計，在保證不增加工程成本的基礎上采用性能優越的建筑材料，提高工程結構設計安全性和經濟性的協調，真正實現建筑結構設計優化。

四、結束語

隨著社會經濟的發展，土木工程建設得到了前所未有的發展，土木工程項目的數量日益增多，同時出現的各種土木工程事故也在增加。土木工程的結構設計是工程保證工程質量的關鍵，結構設計是否合理直接關系著工程項目的施工，影響著工程項目的實用性，甚至關系著人民的生命財產安全。因此，為了提高土木工程的質量，保障人民的生命財產安全，降低國家的經濟損失，我們必須要加強對土木工程結構設計的研究，提高結構設計的經濟性和安全性。

參考文獻：

[1]張宏強，戴文亭，白寶玉.土木工程設計的安全與經濟[J].技術經濟，2015，14（8）：21-22.endprint