浅析如何保障土木工程设计工作的安全性与经济性

黄东辉

摘要：近年来，随着我国社会经济高速发展，建设工程事业也随之蓬勃发展。目前，土木建筑工程项目数量逐渐增多，项目规模也不断地扩大，人们对土木工程质量提出了更高的要求。建筑企业为了在日益激烈的市场竞争中获取更多的市场份额，就必须加强土木工程施工质量管理，重视土木工程设计工作的安全性与经济性。土木工程设计是土木工程施工中的重要组成部分，必须予以高度重视，针对当前土木工程设计中存在的问题，实施有效措施，优化结构设计方案，提高土木工程稳定性，保障土木工程施工质量。

关键词：保障;土木工程;设计工作;安全性;经济性

引言

土木工程设计过程中，优化土木工程设计方法的必要性和重要性体现在实际的建筑体和土木工程中，其目的在于提供更为便利使用空间的同时，保证土木工程的美观性。土木工程设计直接决定建筑整体的安全稳定性、人居环境的舒适度、性能发挥的完整性，需要设计人员高度重视。在建筑技术不断革新发展的进程中，土木工程呈现出更加多变的特征，建筑类型、功能模式均朝着高度复杂的方向发展，对土木工程设计提出了严峻的挑战，也使土木工程设计中原有薄弱问题更加明显。因此，探究土木工程设计工作的安全性与经济性具有非常重要的意义。

1土木工程设计工作安全性与经济性之间的联系

土木工程的安全性是对人民群众生命健康安全与财产安全的保障，但提升土木工程的安全性需要提升相应的经济成本。换言之，安全性的提升常伴随经济性的下降，经济性的提升常伴随安全性的下降，在二者均不可被轻视的新时代工程建筑价值体系中，如何平衡安全性与经济性的关系是一个具备较高研究价值的问题。在实际建筑生产过程中，安全性与经济性之间的关系并不是简单的线性相关关系。例如，水平较高的工程结构设计单位能在合理利用材料的情况下完成质量更高的设计方案，在材料成本尚未提高的情况下，结构设计的安全性也可能获得提升。再如，在结构设计安全性基本相同的情况下，合理的受力结构分析能帮助设计团队排除不必要的土木工程设计，删减掉并未发挥承重作用的冗余结构，在安全性不变的情况下降低了施工成本。同时，在建筑技术的影响下，土木工程结构设计的经济性也会出现较大幅度的变化。在实际结构设计工作中，设计团队应尽量选用密度与强度彼此协调的配筋方式，要么选用强度低、密度高的，要么选用强度高、密度低的，以此在安全性与经济性之间寻找平衡點，确保二者之间的协调性，充分体现土木工程结构设计将安全性与经济性并举的基本思想。

2保障土木工程设计工作的安全性与经济性的有效策略

2.1工程模型的优化建立

在开展土木工程设计优化工作的过程中，结构优化设计模型及计算方案是极为重要的。所谓结构设计优化，即是从众多变量中选择较为关键的参数，之后结合这些参数建立函数模型，并计算出最优解。通常情况下，对模型的构建可分为以下几部分。首先，设计人员需要对设计变量进行合理选择，设计变量不但对模型的构建起着至关重要的作用，同时也关系着对参数的选择，设计人员通过对模型的设计变量进行科学计算，计算编程的工作量也会得到有效地降低。其次便是对目标函数的明确，在这一过程中，设计人员需找到能满足函数条件的最优解，之后还需对约束条件进行合理确定，其中就包括应力、强度以及尺寸等数据条件。在落实土木工程设计优化工作的过程中，设计人员需确保这些约束条件可达到施工标准及规定，这样设计的相关需求也能得到有效的满足。

2.2整体结构设计

土木工程整体结构设计优化方法的科学性是最基本的前提条件，具体从以下方面着手：（1）统筹分析土木工程的各项因素、资源，以此来保证土木工程设计优化方法满足设计、施工的要求和条件;（2）建筑原材料质量要从源头控制，保证所有进入施工现场的零部件、建筑材料质量，进而保证各类材料能够发挥其功能，避免材料浪费;（3）土木工程外部因素必须纳入考虑的范畴内，尽可能减少人力、物力等因素影响到建筑整体结构设计的优化;（4）简化内部结构，高层土木建筑的内部结构十分繁琐，且承载的能力较低，一旦出现计算失误，不仅会增加施工成本，而且还会留下安全隐患，最终影响工程的整体质量。因此，整体设计过程中，必须精简内部结构，最终实现整体设计的优化。

2.3结构抗震设计

在土木工程的抗震性能设计中，需要合理选用平面设计，采用合乎规则的结构布局，避免结构扭转和薄弱的连接面或连接点的出现。可以通过抗震缝的布局方式，把结构整体分割成几个抗震单元，进行分离分析和整体分析。在高层建筑的设计过程中，需要额外考虑建筑所承受的风压。因此在高层建筑的外形选用上，最好采用流线型设计，避免采用矩形平面，因为矩形平面相比于流线型设计需要承受额外的风压，使得建筑受到更多的风载荷。此外平面设计中，两个两两正交方向的刚度需要尽量保持一致，剪力墙可以设置在周围，可以提升建筑整体的刚度与抗扭转力的能力。同时可以适当增加楼层的高度或者大梁的高度，来让剪力墙能够承受更大的弯扭应力作用。在竖向设计过程中，剪力墙的高度应该遵寻从下到上逐渐减小的原则，可以避免使得建筑整体对于水平力的抵抗能力。

2.4结构抗侧力设计

由于结构的振动和变形受场地土强度和结构刚度等多种因素的影响，当结构的自振周期无限接近场地土的主导周期时，建筑物地震反应、振动变形、地震作用会呈现出增加趋势，因此，建筑设计人员可以结合土木工程具体体系、高度、场地条件等因素，综合判定，精密设置变形限制，将变形限制在规范许可范畴内，达到减小土木工程变形概率的目的。比如，单一从场地条件上分析，对于硬土地基，可以优先选择柔和的结构设计方法;而对于软土地基，则可以选择刚性结构设计方法。或者调整土木工程刚度调整结构的自振周期至偏离（长于或短于）场地卓越周期。考虑到建筑物立面收进、顶部小面积突出对建筑物立面体形沿高度变化趋势具有较大的影响，为了避免顶部侧向甩动形状变化超出规定范畴破坏建筑物结构，设计人员可以选择上部柔软度较高的塔楼，尽可能减小下部大底盘、上部塔楼之间的刚度差值。

2.5注重工程设计的预见性

设计变更是所有土木工程都无法完全避免的问题，它的成因十分复杂，建设单位、设计单位、施工单位的意见、自然环境、突发事故都可能导致结构设计在施工中期的变更现象。设计变更既无法提升结构安全性，也会大幅降低结构的安全性，在能避免的情况下应予以尽力避免。从设计单位的角度来讲，设计单位应切实提升结构设计方案的预见性，既要实现已知的设计需求，又要根据现场施工环境的考察、施工经历的分析使结构设计能为可能出现的变更内容做好准备，预防可能会出现变更的情况，尽量减少土木工程结构设计的变更现象。

结束语

综上所述，若想保证土木工程设计工作的安全性与经济性，施工单位需从源头抓起，做好设计环节把控工作。因土木工程涉及环节较多且有着环环相扣的特点，因此，设计人员应当把握好每个环节的设计要点，从多方面进行综合考虑，并针对较易出现质量问题的环节，提前制定预防方案，确保该方案具有一定的实操性及可行性，以此推动我国土木工程整体质量水平的提升。

参考文献

[1]孙一丁.土木工程结构设计中对抗震问题的分析[J].散装水泥，2019（3）： 21-22.

[2]曹广男.土木工程结构设计中的抗震设计要点[J].现代物业（中旬刊），2018（11）：73.