土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性與經(jīng)濟(jì)性探究

萬(wàn)敏

摘要：最近幾年來(lái)，國(guó)家各個(gè)地方出現(xiàn)地震，針對(duì)土木工程安全性提出非常高的要求，可是，在土木工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)工作者過(guò)分的追求經(jīng)濟(jì)性，不能良好的保障土木工程設(shè)計(jì)的安全性，進(jìn)而限制了土木工程的良好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：土木工程; 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 安全性; 經(jīng)濟(jì)性

一、現(xiàn)行國(guó)家結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟(jì)性的體現(xiàn)

在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中滿足建設(shè)與完工后使用過(guò)程中的安全性，并具備建筑物應(yīng)有的使用功能需求是工程項(xiàng)目建設(shè)的根本性目的，而在此基礎(chǔ)上考慮項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化，更是開(kāi)發(fā)項(xiàng)目主體的主要目標(biāo)。

二、建筑方案的合理性是結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟(jì)性的前提

（一）伴隨著時(shí)代的發(fā)展，觀念的更新，業(yè)主審美的要求，近來(lái)，建筑理念越來(lái)越求新求變，建筑造型越來(lái)越光怪陸離，外觀越來(lái)越復(fù)雜多變，建筑師逼迫著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師不斷突破常規(guī)做法，甚至是國(guó)家規(guī)范的限制;

（二）市場(chǎng)的需求決定了工程項(xiàng)目中的經(jīng)濟(jì)性被更加重視，業(yè)主在不考慮建筑方案的不規(guī)則性，外立面要求的全混凝土外墻，造型部分的混凝土量的大量增加，仍以含鋼量等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為簽定合同的依據(jù)，超指標(biāo)需要優(yōu)化或在合同條款超指標(biāo)抵扣設(shè)計(jì)費(fèi)的問(wèn)題，這樣的現(xiàn)狀下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員只能挖空心思，把結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求一降再降，只要承載能力極限狀態(tài)不出問(wèn)題，不考慮正常使用狀態(tài)下的使用要求，不考慮結(jié)構(gòu)的耐久性要求，防水混凝土墻，車(chē)庫(kù)頂板不滿足最小厚度要求等，使得用戶的投訴問(wèn)題越來(lái)越多。由上所訴，建筑結(jié)構(gòu)的合理性，安全性，經(jīng)濟(jì)性最主要的先決條件是有一個(gè)合理的建筑方案。

三、提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)水平，加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的成本控制意識(shí)是結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟(jì)性的必要條件

（一） 不斷提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的安全意識(shí)。結(jié)構(gòu)方案要根據(jù)建筑使用功能，房屋高度，地理環(huán)境，施工技術(shù)條件和材料供應(yīng)情況，有無(wú)抗震設(shè)防選擇合理的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。對(duì)可能存在安全隱患的建筑關(guān)鍵部位和薄弱部分，加強(qiáng)人工計(jì)算復(fù)核，保證結(jié)構(gòu)安全;對(duì)地基基礎(chǔ)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就與巖土工程師及施工工程師緊密配合，研究和解決設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中的技術(shù)難題，保證地基基礎(chǔ)工程在建設(shè)與使用期中的安生;對(duì)在地震高烈度區(qū)加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)體系宜采用多道抗震防線，設(shè)計(jì)具有雙重抗側(cè)力體系和多贅余度的結(jié)構(gòu)體系，提高建筑的抗側(cè)剛度，分別確定不同地震水準(zhǔn)下結(jié)構(gòu)不同部位的水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件的要求，提高結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部分的延性構(gòu)造。

（二） 加強(qiáng)成本控制觀念。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)成本控制意識(shí)，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下盡量做經(jīng)濟(jì)合理，成本控制應(yīng)貫穿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。在建筑方案階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員與造價(jià)工程師積極配合，在保證建筑功能與立面效果的前提上提供合理化建議，使建筑結(jié)構(gòu)方案合理，為經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)墊定基礎(chǔ);在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，嚴(yán)格執(zhí)行結(jié)構(gòu)定案流程，主任工程師結(jié)合工程建筑方案及多年類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)制定合理，經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)方案;設(shè)計(jì)過(guò)程中加強(qiáng)溝通及多方案經(jīng)濟(jì)比選，設(shè)計(jì)完成加強(qiáng)優(yōu)化校對(duì)，審定工作;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，注重工程經(jīng)驗(yàn)積累，為此后的工程成本控制工作墊定基礎(chǔ)。

四、結(jié)構(gòu)多方案優(yōu)選是結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟(jì)性的有效措施

重視結(jié)構(gòu)工程方案多方案比選經(jīng)驗(yàn)的積累是確保建筑工程安全，滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，進(jìn)一步降低工程成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要保障。下面舉出幾個(gè)典型案例供大家參考：

工程案例1：II級(jí)自重濕陷性場(chǎng)地地基處理方案經(jīng)濟(jì)比選

（1） 工程概況及場(chǎng)地地質(zhì)條件：本工程為地下二層地下三十三層鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范，建筑物分類(lèi)為甲級(jí);擬建場(chǎng)地為II級(jí)自重濕陷性場(chǎng)地，基礎(chǔ)以下未處理濕陷性土層厚度仍有6m。

（2） 采用兩種地基處理方案進(jìn)行對(duì)比，一種是采用墻下布置鋼筋混凝土灌注樁，樁徑700，計(jì)算豎向單樁承載力時(shí)考慮6m深自重濕陷性土層的負(fù)摩阻力特征值15kPa，樁數(shù)為137根，樁長(zhǎng)40m，另一種是先采用素土擠密樁處理場(chǎng)地濕陷性，樁長(zhǎng)6m，樁數(shù)1488，再墻下布置鋼筋混凝土灌注樁，計(jì)算豎向單樁承載力時(shí)不考慮負(fù)摩阻力，樁數(shù)相同，樁長(zhǎng)可修改為34。

（3） 兩種方案進(jìn)行對(duì)比：第一種方案工期比第二種方案可少二個(gè)月時(shí)間;第二種方案費(fèi)用比第一種方案節(jié)省25萬(wàn)左右 （素土擠密樁按25元/m，灌注樁按700元/m） ，素土樁總價(jià)22.3萬(wàn)，加長(zhǎng)的灌注樁總價(jià)47.95萬(wàn)元，節(jié)省50%左右。

（4） 在工期允許的情況下可盡量采用第二種方案。

工程案例2：8度第二組框架結(jié)構(gòu)與框架剪力墻結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)比選：

（1） 工程概況：本工程為不帶地下室的四層小學(xué)教學(xué)樓項(xiàng)目，抗震設(shè)防烈度Ⅷ度，第二級(jí)，場(chǎng)地類(lèi)別三類(lèi)，層有退臺(tái)，四層建筑面積與一層比有占60%。1層層高4.2m，其它層層高3.9m，如圖1所示。

（2） 結(jié)構(gòu)方案：第一種方案采用框架結(jié)構(gòu)，柱截面最大到900×900，扭轉(zhuǎn)仍不好控制，大部分柱截面700×800，柱截面影響到講臺(tái)處教學(xué)開(kāi)門(mén)，課桌布置有影響，梁截面X，Yf都用到350×800，配筋大。第二種方案，采用框剪結(jié)構(gòu)，柱截面控制到550×600，一至二層退臺(tái)處采用500×500，梁截面X方向主梁主要承擔(dān)豎向力為350×700，Y方向采用300×600，房屋凈高可提高100。

（3） 兩方案比選：框剪結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)抗震性級(jí)好，更能滿足建筑的使用功能要求，在同樣凈高的要求下，層高可降低;經(jīng)濟(jì)比選上，框剪結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)混凝土含量相差不多，含鋼量減少8kg/m2。

五、結(jié)語(yǔ)：

總之，提高整個(gè)建筑工程價(jià)值鏈參與各方的安全意識(shí)與成本控制意識(shí)，兼顧項(xiàng)目的安全需求和經(jīng)濟(jì)性能，是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成功的充分必要條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫芳垂，汪祖培，馮康曾.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化案例分析.

[2]朱來(lái)慶.淺談土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].黑龍江科技信息，2012 （10） .