土木工程结构设计中的安全性与经济性分析

土木工程结构设计中的安全性与经济性分析

张才思

长春黄金设计院有限公司  吉林 长春  130000

摘要：土木工程的设计水平关系到了建筑行业的健康发展，与城市建设水平息息相关，在大兴土木的今天，对土木工程结构的安全可靠性提出了较为严格的要求。建筑结构本身安全性是整个建筑物的建造基础，因此，建筑物结构设计过程中，要对现场建筑结构有更深入的研究，根据国家出台的相关建筑设计法律法规来进行设计，进而推动建筑物的创新，并结合实际状况对施工图纸的建筑设计做好优化创新，提高建筑物安全性。基于此，本文主要探讨了土木工程结构设计中的安全性与经济性。

关键词：土木工程；结构设计；安全性；经济性

引言

建筑结构设计对于建筑工程安全性存在直接的影响，所以我们必须重视建筑结构设计，留有足够的安全度，保证建筑结构运行到达安全、稳定的标准。设计人员在建筑结构设计的过程中，要遵循安全性、经济性、实用性等基本原则，加强先进技术的运用，选择合适的设计方案。同时，建筑企业要联合有关单位对设计过程开展全面监管，保证建筑结构设计的科学性

1建筑结构设计在建筑中的重要性

作为结构设计师，必须了解结构设计对于建筑物的重要含义。首先，合理的结构设计必须保障人民的生命及财产安全。同时，所有建筑商都希望保证安全的前提下最大限度地控制建筑成本。这需要通过对建筑结构的科学优化来实现。现代建筑相对于传统建筑的现实意义在于结构优化后在一定程度上降低工程造价，平衡建筑各项指标，保证建筑材料的合理使用，并且可以提高建筑的经济实用性[1]。

2土木工程结构设计中的安全性提升措施

2.1优化设计方案

为了有效提升建筑结构设计的合理性和科学性，设计人员应充分了解当地的自然地理条件和人文状况，设计多种不同的建筑结构方案，综合考虑多方面的因素，最终选出一个最合适的设计方案。在方案设计过程中，设计人员需要多次走访施工现场，勘测施工现场周围的情况，以此来获取大量的数据资料。另外，设计人员还要利用计算机技术对这些数据资料进行分析与演算，最终形成可供工作人员参考的准确数据，从而提高建筑结构设计的科学性和合理性，保障建筑结构的安全性、经济性与实用性。

2.2严格遵守设计规范

社会经济的全面发展，我国建筑领域取得了很大的进步，为了能够全面提升建筑结构设计安全性，我国发布了一些法律法规标准，明确建筑设计的安全性标准。社会持续发展，很多标准开始达到规范化的要求，所以建筑设计人员必须遵守国家相关的法律法规要求，严格执行，消除安全隐患和问题，从而提高建筑结构设计水平，保证建筑结构质量合格，提高建筑工程的安全性[2]。

2.3配筋科学性及合理性

建筑结构设计过程中，应对配筋开展优化设计。主要是因为配筋方式直接关乎建筑结构的稳定性，能帮助企业带来较高的经济效益。科学的配筋主要对外部配置横向水平钢筋、内部配置纵向钢筋进行合理设计。但是对于这一情况，建筑墙体需要承受较强的侧面压强，例如：上部建筑下压会对土体侧面产生较强压力。通过科学合理配筋，在外部配置纵向钢筋，内部配置横向的钢筋，以强化抗侧压能力，全面增强墙体的刚度。

2.4科学设计挑梁荷载

挑梁设计需要将土木工程结构中梁体受压区域的应力控制在合理的范围之内，确保工程结构主体的稳定性。因此，在设计时，应当尽可能地保障挑梁结构的承载力。一般而言，土木工程结构挑梁的梁高越小，挑梁的受压区域也就相对更小，这样挑梁结构的承载力也就会降低；且由于挑梁结构本身的重量就比较轻，延展性也相对比较好，当挑梁受到竖向承载力的影响时，也会提高其抗脆性破坏能力[3]。

2.5做好抗震设计

抗震性能是指建筑在地震发生过程中具备的承载能力、耗能能力、刚度能力和变形能力，其与建筑结构设计中的安全等级具有直接的联系。第一，结构工程师应根据项目的抗震设防烈度、抗震设防类别及场地类别为依据来判别对地震作用内力和构造措施的调整。在进行常规项目设计时，规范对于调整地震作用内力主要体现在《建筑抗震设计规范》6.2条，主要是落实“强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱杆件、强柱根”的理念。第二，抗震构造措施则是历往抗震经验的总结，它所涉及的细部构造一般难以在计算模型中被具体模拟，但历史经验证实，能以其可靠的效能弥补电算的不足与简化模型的无法顾及之处，是抗震设计中实现抗震概念设计原则、提高结构抗震性能的重要内容。

2.6提升转换层的安全性

转换层通常是通过某一楼层结构形式或结构布置的转换，使建筑物楼层的上部与下部形成不同的结构类型，是工业与民用建筑中常见的楼层结构。在工业与民用建筑结构设计的过程中，建筑企业需要合理设计转换层结构，以提高转换层的安全性。建筑企业在设计转换层时，需要考虑楼层之间的受力和承重情况，合理设计转换层的结构和位置。针对剪力墙结构和框架-剪力墙高层建筑结构，在抗震设防烈度7度的区域内转换层的位置不能大于5层；在抗震设防烈度8度的区域内转换层的位置不能大于3层。

3土木工程结构设计中提升经济性的策略

3.1优化设计图纸

第一，结构设计过程中，要综合考虑实用性、安全性及稳定性等因素，对关键性的设计环节进行把关，做好整体的协调，对细节部位进行细化处理。尤其是一些关键性的环节更需要进行反复测算及技术沟通，提高设计方案的合理性。第二，由于工程结构的设计图纸当中会呈现大量专业的数据和参数，为了便于后期施工，需要在设计图纸当中对这些专业数据和参数进行明确的标识，设计人员需要反复确认这些关键数据和参数的准确性。组织各参建单位对设计图纸进行讨论，结合实际情况提出优化建议，以便于最大限度地规避设计缺陷[4]。

3.2减少结构设计变更

剪结构设计过程中，设计变更问题比较常见，造成设计变更问题的原因比较复杂，比如建设单位、设计单位和施工单位沟通协调不畅，在项目设计中产生新意见，自然环境影响及突发事故等，均可能导致土木工程施工过程中出现设计变更，不仅会影响结构安全性，对土木工程经济效益也会造成不良影响。对此，在设计环节，设计人员应当提升预见性，根据各单位提出的实际需求进行结构设计，并对项目建设场地进行考察分析，根据类似工程结构设计经验针对变更内容做好完善的准备工作，尽量避免设计变更。

3.3合理利用钢结构

由于钢结构的抗拉性和冲击韧性比较好，发生地震等自然灾害时，土木工程展示出的安全优势显著。另外，在钢材制备过程中，可利用多种防锈技术措施，包括镀锌、加合金元素等，与混凝土结构、木材相比，其结构强度比较高。当受力条件相同时，钢结构的重量比较小，安装施工便捷，同时截面尺寸也比较小，适用于承载、跨度大的结构。由此可见，在土木工程结构设计中，可合理引入钢结构，避免混凝土结构坍缩、开裂等问题，在保证土木工程结构安全性。

结束语

对于建筑工程而言，材料、人力所消耗的资金占建筑总成本的绝大部分，房屋结构设计对建筑成本的影响也比较大。有实验表明，良好的建筑结构设计，可以从整体上有效降低总成本，防止部分风险费用的产生，从而保障投资安全，提高经济效益。

参考文献

[1]杨艺坤.土木工程结构设计的安全性与经济性探讨[J].投资与合作,2021(6):211-212.

[2]罗安仲.土木工程结构设计与地基加固技术分析[J].广西城镇建设,2021(3):64-65.

[3]滕达,孙路,李晓乐.土木工程结构设计中的抗震设计分析[J].住宅与房地产,2021(31):130-132

[4]许碧海.土木工程建筑结构设计中的问题与策略探讨[J].住宅与房地产,2019(04):59.