土木工程结构设计中的安全性及经济性探究

土木工程结构设计中的安全性及经济性探究

李埔尧

西安市建筑设计研究院有限公司 陕西 西安 710000

摘要：近年来，我国的土木工程建设有了很大进展，其结构设计工作也越来越受到重视。土木工程结构设计中存在着结构完整性不足、工程基础参数误差较大、安全隐患问题突出等问题，这些问题不仅影响了土木工程施工安全，还影响了施工工程的质量。针对这些设计问题，设计单位应深入分析问题形成的原因，提出具有针对性的解决措施，从而保障土木工程施工安全和质量。基于此，本文就土木工程结构设计中的安全性及经济性进行研究，以供参考。

关键词：土木工程；结构设计；安全性分析；经济性分析

引言

土木工程建设中结构设计的安全性以及经济性问题也逐渐受到相关建筑结构设计人员以及整个建筑行业的关注与重视。对土木工程结构设计的安全性与经济性问题进行一个有效的解决，不但可以提高建筑的安全度，为人们提供一个安全、舒适的居住和活动环境，减少建筑倒塌事故的发生，提高建筑企业的声誉以及形象，还可以为企业节约建筑资金的投入，获得一定的经济效益。但是，如何能够在保证建筑物结构设计安全性的前提下，最大限度地降低建筑造价成本，实现经济效益与社会效益的统一，是土木工程结构设计人员以及整个建筑行业面临着的严峻的考验和棘手的问题。

1土木工程结构设计

土木工程的结构设计主要包括两部分，分别为上部结构设计与基础设计。其中，基础设计主要是根据地质勘测结果进行，并由材料供应情况、上部结构类型、施工技术水平、材料强度等级、荷载效应以及技术形式确定。一般来说基础设计分为深基础与浅基础两种。而上部结构设计主要有砌体结构、框架结构筒中筒结构，剪力墙结构框架核心筒以及框架剪力墙结构等。

2我国土木工程发展现状

自20世纪以来，我国土木工程结构设计一直没停止发展，并迅速发展，特别是最近几年，高速公路和铁路运输都得到了飞速发展，公路和铁路的里程也迅速增加。随着改革开放的不断落实，我国的土木工程建设也有了长足的发展。随着我国城市建设水平的不断提高，建筑结构的设计也日趋复杂化，从单一的框架结构到剪力墙结构，从剪力墙结构又逐渐演变为矩形、悬挑、转换层、高层大跨度结构。目前，国内的土木工程结构设计技术已经接近世界顶端水平，有些技术甚至已经进入世界前列。

3土木工程结构设计中安全性措施

3.1综合考虑土木结构的安全性

安全性设计原则直接关系到土木工程项目安全性，因此必须加强安全设计管理工作。在安全性原则方面，必须从具体的设计角度入手，严格地控制各项设计要点。例如，设计桥梁桩基结构时，应考虑到桩基所处位置的水文变化情况、桩基的最大承重和自然环境变化等因素对其造成的影响，如果设计过程中忽视了某个因素，可能对桩基的安全性产生威胁。设计过程中也要考虑到土木结构后期维护管理内容，尽可能选择便于维护管理的结构，这不仅可以降低维护管理工作的难度，而且也能保障维护管理的效果。很多土木结构出现质量问题都是由于设计过程中对安全性要素考虑不够全面导致的，如未能考虑到工程项目后续投入使用后环境因素变化对其结构稳定性造成的影响，所以随着工程项目使用时间增加其安全性也受到了一定的影响。设计单位应重新认识安全性原则重要性，能够将所有影响土木结构安全性的要素考虑全面，并在设计过程中融入安全理念，有效地保障设计方案的安全性。此外，应用BIM工具可以对设计方案中存在安全隐患的内容进行分析，利用BIM系统演示功能可以模拟施工作业过程，如果设计方案存在安全隐患，演示系统能够将相关隐患清晰地展示出来，从而帮助设计人员优化和调整设计方案，确保设计方案的安全性。

3.2从安全性角度进行结构设计的最优选择

在人们的物质文化水平逐步提高的背景下，对建筑的要求也越来越高，越来越重视建筑材料的安全性，以适应人们的多元化需要。在建筑结构的设计中，必须从结构的稳定性和耐久性入手，保证全流程的质量和安全性，并根据设计规范和标准要求，对施工场地进行合理的指导，根据具体情况和项目要求，进行合理的设计。在大环境背景下，国外的设计规范虽然太严格，但也有许多可借鉴之处，可以借鉴外国的设计经验，进行安全性的评估，确保设计的安全性和合理性。

3.3钢混结构设计方案

在应用钢混结构设计方案时，最大柱网开间一致，并且在对梁柱结构进行设计时，以方柱作为结构框架，选择C30混凝土结构进行梁柱结构施工。另外，为了使钢混结构中的应力消除，设计人员选择多种截面的设计形式对各层柱结构进行设计。并且为了提高结构设计的安全性，设计人员通过PMCAD软件对结构进行建模，然后进行结构计算。这种结构设计方案具有良好的适应性与安全性，能够满足工程项目对结构安全的要求，保障结构质量，防止安全事故的发生。

4土木工程结构设计中经济性措施

4.1结构设计前限定成本

限定成本是当下成效显著且常用的结构设计经济性的方式。在做好工程预算后可知建筑结构施工消耗的一些成本费用，在具体工作中需要严加管控以此来提升建筑结构设计的经济性。

4.2加强各部门的沟通合作

土木工程结构设计不单单只是设计部门所要涉及的工作范围，想要产生高质量、高标准的结构设计方案，必须要多个部门进行有效沟通与交流，紧密协调各个部门之间的合作关系，相互配合。在进行土木工程结构设计工作之前，需要对设计的经济性成本加以预测，这就需要与成本预算部门进行充分的配合，根据成本预算计划对建筑结构设计理念加以严格的执行，以此来实现控制建筑结构设计成本的目的，使建筑结构设计的经济性得到体现。

4.3结构设计的合理性与经济性相统一

在进行工程设计时，不仅要注重功能，而且要在保证工程品质的前提下，选择具有更高经济效益的工程。在不过分提高工程造价的前提下，采用最好的工程材料，使工程的安全性与经济性相结合，工程的结构设计达到最优。

4.4增进部门之间的联系和协调度

土木工程结构设计可谓是土木工程设计的核心重点，其牵扯到许多专业。在设计环节，设计人员需要清晰界定梁、柱子之间的体积与位置，有效对接设计设备，清晰界定设计的土木工程结构可以承载多种设备的重量。另外，对接施工团队的工作也极其重要，关乎整个土木工程结构设计的施工效果。然而由于各个部门之间联系不密切，经常出现土木工程结构设计工期延误的情况，一定程度上为土木工程建筑施工工作带来严重的负面影响。为了有效解决此问题需要增进各部门之间的协调与沟通，如果出现问题，可以在第一时间解决并处理，最大限度保障土木工程建筑施工的质量及效率，还能加快施工进度缩减施工周期，显著提升土木工程结构设计的经济效益。

结语

总而言之，土木结构设计方法是影响设计效果的关键因素，针对土木结构设计中广泛存在的问题，设计单位应制定更多控制措施，通过这些措施使常见的设计问题得到有效地解决，从而推动土木设计行业的发展。在土木工程结构设计内，土木工程管理者需高度重视结构设计的安全性与经济性。全面了解其积极优势和价值，立足当下土木工程结构设计中存在的问题，针对性地采取科学、合理的措施保障土木工程结构设计的安全性与经济性，最大限度保障土木工程能够朝向高质量及现代化的方向，快速进步和发展。

参考文献

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[2]金根.土木工程结构设计中的安全性与经济性[J].中国高新科技,2020,16:43-44+100.

[3]李星.浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性[J].建材与装饰,2020,11:72-73.