关于土木工程结构设计安全性与经济性的探讨

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kisscase
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  摘要:在土木工程的结构设计中虽使用了新技术和新工艺,但是结构设计安全性的高低,直接影响到整个工程的质量好坏。文章对土木工程结构设计的关系、现状进行分析,探讨解决措。
  关键词:土木工程;结构设计;安全性;经济性
  中图分类号:TU8文献标识码: A
  引言
  土木工程结构的设计目标是要保证建筑主体可满足使用要求并符合安全性需求。随着经济的发展,建筑的经济性也在土木工程中占据了主要地位。因此,平衡二者进行设计是在市场经济发展中对建筑结构设计的必然要求。实践可知,没有经济性约束的设计会造成设计结果与投资限制的差距增加。如混凝土结构在设计中为了确保结构安全可靠按照规范进行设计和计算,从设计和施工中发现,提高结构安全性会增加投入成本,即安全性与经济性是相互矛盾的两个主体。现行的混凝土结构设计规范中,主要是通过提高材料质量增加安全性能,而非依靠材料数量的增加来提高安全性能。
  一、重视土木工程结构设计中安全性与经济性的必要性
  安全性是每一项建筑工程的前提,土木工程结构设计更不例外。保证建筑具有较高的安全性,首先是保证建筑物主体的各项使用功能正常运行,达到相关的安全标准。其次,建筑的安全性是每一位业主要求的关键条件,更是建筑企业能否立足于社会的根基。当然,建筑工程的安全性更是党和政府高度关注的核心问题。因此,确保土工工程结构设计的安全性能是至关重要的。
  然而,在市场经济的大背景下,建筑企业面临严峻的竞争压力,优胜劣汰的规律导致建筑企业不得不重视建筑总体的经济性。如果在建筑工程设计中没有将将经济性作为一个重要的考虑标准,将会导致设计结果与项目投资成本之间出现巨大的差距。长期以来,混凝土是非常耐用的材料,具有明显的安全性、可靠性,确保了工程结构的安全性,在获得更大的经济效益的同时,还赢得了强大的社会效益和企业形象。企业形象是巨大的无形资产,将会给企业带来更大的经济效益。一些建筑企业出现的安全事故屡见不鲜,事故就意味着生命的威胁,事故就意味着经济损失,所以,安全性是一切的基础。因此,保证建筑安全性是建筑企业赢得经济财富的前提,而经济能力的提高能够为建筑安全性提供坚实的物质基础,二者是建筑企业必不可少的关键因素,必须重视二者的发展,并协调二者相互促进。
  二、土木工程结构设计与安全性的关系
  土木工程结构的设计目标是要保证建筑主体可满足建筑使用功能并符合安全性需求。
  随着经济的发展,建筑的经济性也在土木工程中占据了主要地位。因此,平衡二者进行设计是在市场经济发展 中对建筑结构设计的必然要求。
  实践可知,没有经济性约束的设计会造成设计结果与投资限制的差距增加。如混凝土结构在设计中为了确保结构安全可靠按照规范进行设计和计算,从设计和施工中发现,提高结构安全性会增加投入成本,即安全性与经济性是相互矛盾的两个主体。现行的混凝土结构设计规范中,主要是通过提高材料质量增加安全性能,而非依靠材料数量的增加来提高安全性能。在此种要求下,综合经济性要求,设计者应对材料的性价比进行考量。考量经济性的重要指标是建筑的强度与成本的比较。在此种要求下,经济性与安全性成为了平衡结构的重要依据,在实际的操作中应当进行协调。如在混凝土结构设计中,衡量钢筋的经济性指标,利用具体价格与强度比来体现混凝土结构经济性和安全性。在设计中可采用高强、低密度的配筋或采用低强度、高密度的配筋形式,以此调整经济性与安全性之间的关系,综合考虑建筑使用功能从而选择较为合理的结构形式,以此获得较好的性价比。
  三、土木工程结构设计的现状
  (一)工程结构设计目标的模糊性
  工程结构设计在经济角度方面的分析主要是指把工程结构安全和工程结构经济两个方面密切配合以达到平衡的过程。从这一角度分析,工程结构设计的关键在于:在保证工程结构稳定与可靠的前提下,尽量减少经济支出,为了达到工程结构设计这个目标,在实际工作中通常采取的方式是降低工程结构造价,但是这种方式下所实现的经济效益大都是短期的,同时,如果只是一味的控制工程结构设计的造价开支,就会对工程结构的安全造成影响。 根据这一情况,相关人员研究出在工程结构设计中要使经济效益最大就必须满足的一个公式:结构造价(x)+维护及使用经济损失期望值(x)→min=设计目标(x),对这一函数关系进行研究就会发现:因为维护及使用经济损失期望值与整个工程结构使用周期内所涉及的破坏因素有着直接的联系,比如,火灾、地震等外在因素,这些因素因为没有规律性,这也就使得结构设计目標具有模糊性的特征。
  (二)工程结构设计反应运行范围的不确定性
  实验证明, 工程结构的抗力与整体允许被破坏的程度两者之间有着密切的联系, 因为工程结构允许被破坏程度具有不稳定性也就决定了工程结构设计在反应运行方面的不确定性,比如,在当前技术条件下,工程结构设计的破坏程度可以划分为以下几个类型:破坏轻微、中等、严重、无法修复,这几个等级之间的界定标准同样具有不确定性。 现阶段工程设计中应用较多的是容许应力,但在工程结构设计过程中有很多不确定因素,这也就决定了工程结构设计反应运行范围的不确定性。
  (三)工程结构设计场地分类的模糊性
  实践证明,场地的类别及其分类大多取决于地面运动所对应的卓越周期参数,虽然在场地类型没有确定的情况下,场地类别的划分还是随机性的,还是在地面运动所对应的卓越周期参数方面有模糊性的特征。同时,从工程结构设计的实践经验来看,对土壤类别的影响因素有很多,包括地下水、土层结构以及覆盖土层厚度,工程结构设计场地类别应选择多种因素综合评价的方式, 这样就造成了工程结构设计场地分类的模糊性。
  四、提高土木工程结构设计的安全性与经济性的现实措施
  (一)国家制定严格的土木工程结构设计标准及规范和社会广泛参与
  要想改善我国土木工程结构的安全性和经济性,国家必须给予一定的支持。除了在财力、人力、物力方面,还需要法律法规方面的规定,制定相关的技术标准及规范,并要求相关研究单位即部门进行深入研究,例如,对强化混凝土工程的耐久性方面,以及其与现代科技的结合等。通过这种方面监督建筑企业设计施工,确保建筑企业按标准施工设计,提高建筑工程的安全性。同时,土木工程结构设计还应集思广益,参考各方面的意见和建议,使得设计更加科学、全面。
  (二)企业内部建立土木工程结构设计安全性与经济性管理体系
  在进行土木工程结构设计时,管理者在设计单位的选择上,要坚持择优的原则,具有雄厚实力、高等资质的单位,以先进的设计方法、设计理论为指导,以高素质的设计人员为支撑,共同为工程设计的安全性而努力。与此同时,管理者应对招投标中的方案进行比对,不但要保证招标单位的安全性系数,还要兼顾其经济性方面的实力,双标准选择。这样不仅可以获最安全的设计方案,还能够最大限度的节约成本。因此,建筑企业必须实行安全性与经济性双管齐下的管理模式,提高企业的综合实力。
  (三)实行土木结构工程的检测与维护
  建筑的安全性与经济性与使用阶段的检测、维护和修理是密不可分的,尤其是一些露天和恶劣环境状态下的基础设施工程。因此,在工程建成后的使用过程中,进行定期检测和维护是十分必要的。虽然我国有结构工程的设计规范与施工规范,但是缺乏如何使用的相关规范。对于一些安全事故,如有定期的检测是可以避免的。从法律角度来控制工程的检测与维护,针对不同工程制定不同的检测与维护制度,还可借鉴我国先进的技术和经验,提高我国土木工程结构设计的安全性与经济性。
  结语
  总之,在进行建筑工程的结构设计时,坚持安全第一的原则,以安全促进企业的发展,保证建筑设计和施工的经济性。以建筑物的安全性为基础前提,节省成本,减轻企业的经济负担。提高设计人员的专业知识和能力,遵守安全设计规范,提高安全质量的识别能力,积累经验,确保每一个建筑设计结构安全。
  参考文献:
  [1]郝敏. 浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性[J]. 黑龙江科技信息,2013,27:248.
  [2]姜华. 土木工程结构的安全性评估与研究[J]. 黑龙江生态工程职业学院学报,2013,05:30-31.
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