土木工程结构设计中实现安全性与经济性的措施探析

土木工程结构设计中实现安全性与经济性的措施探析

李全

安徽华东化工医药工程有限责任公司  471800 

摘要：土木工程在建筑领域占据重要地位，概括来讲建筑工程大部分都与土木工程息息相关，因此各大建筑公司和施工企业应当不断提升土木工程结构设计和建造能力水平，强化土木工程质量，才能够推动建筑行业欣欣向荣发展，为服务社会、服务大众发挥建筑工程优势。在土木工程中，结构设计是建造土木工程的关键环节，土木工程结构设计的安全性和经济性对整体工程建设起到了重要影响，不仅关乎建造质量，更是关乎广大民众的生命安全。因此研究土木工程结构设计的安全性和经济性问题具有重大现实意义，广大建筑公司和施工企业应当将安全性和经济性放在建设的重要位置，积极探索和采取有效措施，不断提升土木工程结构设计的安全性与经济性。

关键词：土木工程；结构设计；措施

引言

在当今社会，随着城市化进程的加快和建筑技术的日新月异，建筑安全问题的重要性日益凸显。一方面，高层、超高层建筑以及大型公共设施大量涌现，对建筑结构的安全性、稳定性和耐久性提出了更高的要求；另一方面，自然灾害（如地震、风灾等）频发，对建筑结构造成破坏，提升建筑结构设计中的安全性具有紧迫的社会需求和现实意义。因此，深入研究建筑结构设计中提高建筑安全性的有效对策，不仅关乎人们的生命财产安全，也是推动我国建筑业持续健康发展、实现可持续发展目标的关键环节。文章探讨和总结了建筑结构安全与经济设计策略与方法，以期为建筑安全设计实践提供理论指导和技术支持。

1土木工程结构安全性设计原则

1.1保证结构的完整性和统一性

土木工程结构应该具备完整性，设计人员需要在设计阶段保证土木工程主体结构的完好性。尤其对地标性建筑物进行设计的时候，设计人员不能一味考虑标新立异，也要考虑土木工程的整体性。同时需要考虑遭受重大打击的时候，需要保证土木工程主体结构的完整性，保障土木工程各构件受力的科学性，通过科学设计，利用内部传递和向外转移等方式以及内部抵消方式处理结构之间的作用力。

1.2土木工程结构弹性设计

在土木工程结构设计过程中，设计人员需要合理选择建筑材料，保证其具备弹性。如果发生地震灾害，可以利用建筑弹性抵消地震作用力，使建筑抗震能力因此提高，此外需要合理选择土木工程结构。针对非公共性建筑物，设计人员需要包含土木工程的实用性和安全性，保证设计的建筑形式具备较大的结构弹性，还要注重融合建筑整体风格和城市规划内容。

2土木工程结构设计要点分析

2.1地梁设计

地梁在土木工程中是建设基础，同时也的比较容易出现问题的区域。在施工过程中需要保障地梁与基础之间能够形成较好的连接状态，进而能够对抗出现的不均匀沉降问题，对于基础埋入过深的问题也能进行调整。在基础埋入过深之后，可以通过降低框架柱计算高度的方式进行解决。在地梁设计中对于计算部分，需要高度重视，并且结合有效的方式提升计算的科学性，通常情况下以下两种方式能够有效解决[3]。第一，将地梁看做一层框架结构，按照框架结构计算的方式，能够忽视基土产生的影响的，用框架承载柱承受全部压力，但是在实际应用中这一方式的难度相对较大。第二，将地梁设计单独列出，对其他框架结构进行计算，忽视地梁弯矩产生的影响，将剪力传递到框架柱，采用此种方式具有操作简单，且计算合理的要求，因此在地梁设计中会应用此种方式进行计算进而能够满足地梁设计的实际要求。

2.2剪力墙结构设计

剪力墙结构设计在土木工程结构设计中是重要的组成部分之一，在设计的过程中需要按照以下几方面的内容进行：首先，充分重视剪力墙平面布置力度。对于剪力墙整体平面进行布置工作中，还需要相关的工作人员能够按照对称性和均匀性的原则，通过科学合理的设计方式，促使剪力墙刚度和质量方面能达到平衡的要求，进而能够提升建筑的抗震性能[4]。其次，做好边缘构件管理。通常情况下，在土木工程中应用的边缘构件有两种，即有约束类型和无约束类型。无约束边缘相对比之下的矩形截面接线承载能力较低，位移角度较少，对于墙体的整体稳定性会产生直接的影响。为此，在设计中应该结合相关的等级要求确定剪力墙尺寸比例，进而选择适合的边缘构件。

3土木工程结构设计中实现安全性与经济性的措施

3.1选择合理科学的标准图集设计

想要提升土木工程结构设计的经济性，相关设计单位在结构设计当中应当选择合理科学的标准图集进行设计，在设计的时候采用标准图、采用行业标准的图像和标识，使得结构设计的稳定性与合理性得到有效保障。但是针对一些要求特殊、规模大、工期长的土木工程建设，并且涉及的工艺复杂的时候，设计单位应当按照工程实际情况选用与之相对应的图集来完善结构设计，从而实现提高经济效益的目的。

3.2严格落实限额设计

土木工程结构设计应当有一定的预算，严格落实限额设计可以避免设计超支，在合理的预算内实现结构设计安全性和经济性的统一。因此，相关设计单位在进行结构设计之前应当加强与业主单位和建设单位沟通，明确整体预算和结构设计预算限额再开展设计工作。

3.3提高建筑构件的承载力

开展建筑结构设计工作中，主要是为了保障建筑结构的安全性和实用性，在规定服役年限内发挥出各种预期功能，同时需要实现建筑结构的经济性。为了满足上述目标，设计人员一方面需要对建筑荷载进行研究，例如需要分析各构件重量和风压、积雪压的影响。另一方面需要分析构件对各种荷载的抵抗能力，尤其需要加强分析外加变形和约束变形。在计算结构受力性的过程中需要结合建筑构件承载能力，保证建筑最大承载力可以应对各种极限状态，优化建筑安全性能。

3.4增加抗震设计

考虑到地震是导致建筑倒塌的主要原因之一，增加抗震设计是提高建筑安全性的重要策略之一。通过增强建筑结构的抗震能力，采取合理的减震和防震措施，可以有效地提高建筑在地震时的稳定性。抗震设计是指在建筑结构设计过程中，根据地震特点和设计要求，采取相应的措施，使建筑在地震时能够承受地震力，减小破坏程度。其中，抗震设计参数是指在设计过程中所考虑的地震力、地震波参数等，通过对这些参数进行计算和分析，可以确定建筑结构的抗震设计方案。为了增强建筑结构的抗震能力，可以采取多种措施。

在建筑抗震设计中，增加结构的刚度、设置减震装置和考虑地震波作用是常用的抗震措施。首先，增加结构的刚度是通过增加梁柱的截面尺寸、加强节点连接等方式来提高抗震能力。例如，设计师可以增加柱子的截面尺寸，使其能够更好地承受地震力的作用，从而增加结构的刚度。其次，设置减震装置也是常见的抗震措施之一。减震装置可以吸收地震能量，降低地震对建筑的影响。阻尼器和摇摆墙是常见的减震装置，它们可以在发生地震时产生位移，减小结构的震动。

通过增加结构的刚度、设置减震装置和考虑地震波作用，可以提高建筑的抗震能力，降低地震对建筑的影响，以确保建筑在地震发生时能够安全稳定地承受地震力的作用。

结束语

综上所述，随着我国社会经济迅猛发展，土木工程各类项目数量长期呈上升趋势，同时国家和社会对其施工的安全和质量提出了更高要求的标准。在这样的背景下，土木工程结构设计应当全力平衡设计的经济性和安全性，一方面要合理布局规划，另一方面要坚守相关规定和标准的设计底线，在保障土木工程质量和安全的基础上提高经济效益，从而推动建筑行业发展。

参考文献

[1]李嘉顺.加强土木工程结构设计安全性的探讨[J].工程建设与设计,2022(24):20-22.

[2]余健,张俊,万磊,等.浅谈土木工程结构设计中存在的问题及对策[J].中国住宅设施,2022(11):19-21.

[3]卯颖.土木工程结构设计中的安全性及经济性探究[J].中华建设,2023(3):93-95.