土木工程结构设计中的安全性及经济性探讨

陈攀忠

摘要：目前，在我国的建设过程中，绿色，低碳，节能，环保是今后建设的主流方向。在土建工程施工过程中，出现的安全问题一定会给土建工程公司带来很大的安全风险，还会给他们带来很大的无法弥补的损失。所以，在对土木工程进行结构设计的过程中，必须要保证它的安全性和经济效益，在这种基础上，可以大幅度地减少土木工程的制造费用，让我们的建设事业能够更好地抓住这个机遇，得到更好的发展。在这种情况下，本文就是要对土建工程结构在设计中的安全性和经济效益的实践措施展开分析，从而为土建工程企业节约更多的资本成本投资，从而真正提高其结构设计的整体水平。

关键词：土木工程；结构设计；安全性；经济性

引言

近几年，随着国家建设事业的快速发展，对建筑物的安全性也有了更高的要求。因为，土建结构的安全设计跟工程成本管理和质量控制有着密切的关系，因此，从整体上来看，如果能够做到科学化和合理化，就能在一定的范围内，迅速推动建设行业的可持续发展。同时，如果建设工程在实际施工过程中，由于土木结构设计有问题，而发生了安全风险事故，将会导致巨大的人员伤亡，这将会影响到建设企业的长期发展。

一、土木工程结构设计中的安全性实践措施

（一）工作结构图绘制

利用BIM技术，可以构建出一个建筑工程的3D模型，为后续的设计工作提供了海量的数据，在可视化的条件下，可以提高其的立体感和层次，并对其进行适当的调整，对其进行了优化，从而让各个细节都达到了预定的标准，从而可以防止在后续的建设过程中产生各种危险。在 Revit环境中，可以将结构模型和机电模型等导入到 Navisworks软件中，之后，可以展开各类主体模型的自由检测，最终，以检测结果为依据，制作出检测报告，从而找出土木结构设计所存在的矛盾，从而对建筑工程结构设计方案展开优化和调整，从而可以切实地确保工程可以按照既定标准顺利地进行后续建设工作。

（二）对建筑物的安全进行全面的分析

建筑施工中的安全设计原理与施工过程中的安全问题有很大的联系，应重视施工过程中的安全设计工作。在安全原理上，要从具体的设计出发，对每一个关键点进行严格的控制。在桥梁桩基础的设计中，必须充分考虑桩基础周围水文条件的变化、桩基础承载力的变化以及周围环境的变化，否则将会给桩基的安全带来隐患。在设计的时候，也要将土建结构的后期维修管理纳入其中，尽量选择方便维修管理的结构，这样既可以减少维修管理的难度，又可以保证维修管理的成效。许多土木结构发生的质量问题，都是因为在设计中没有充分地考虑到安全因素，比如没有考虑到在工程项目后期投入使用后，环境因素的改变对其结构稳定性的影响，因此，随着工程项目的持续使用，其安全性也会有所下降。设计人员应该对安全原理的重要性进行再一次的反思，充分地将对建筑物的安全产生影响的因素全部纳入到自己的考量之中，并将安全概念纳入到自己的设计中，从而可以更好地保证自己的设计方案的安全性。另外， BIM工具的使用还可以对设计方案中存在的安全隐患展开分析，通过 BIM系统的演示功能，还可以对施工操作进行仿真，当设计方案中有安全隐患时，演示系统可以清楚地显示出有关的隐患，有助于设计人员对设计方案进行优化和调整，保证了设计方案的安全性。为了保证工程项目的安全，设计者必须在工程项目中进行持续的技术革新，并在此基础上，对工程项目的安全进行全面的分析。

（三）土木结构内力计算

在土建结构的设计过程中，对于框架结构来说，要进行内力的计算，将分区格视作双向板来处理，计算范围内的剩余载荷会由纵梁以集中载荷的形式传递到框架柱上，并要求杆端弯矩以绕杆件顺时针方向旋转为正。如果这是一种剪力墙结构，那么在进行设计时，就必须要对水平和垂直下的钢筋的设计进行充分的考量，并与计算得到的相关数据相结合，来选择合适的钢筋，从而让结构在各个方向上的受力达到均衡。利用 BIM+建造管理平台，可以在窗口中对信息进行浏览并对其进行管理，这样就可以提前将模型中的工序、要求等内容输入到窗口中，利用手机 APP来对现场数据进行采集，并与物联网、大数据、5G通信等相融合，最终在管理平台中对数据进行处理，从而让设计达到深度优化。

（四）新结构和新技术的推广应用

在进行土木结构的设计时，不仅要注意整体的构造方案及尺度测定，而且要进行构造概念的更新，选择合适的构造方法。在整个设计流程中，科技的不断革新是必须的。同时，随着国家经济的迅速发展，对建筑行业的需求也越来越大。为此，有关的设计公司要对目前市场上的建筑材料进行全方位的研究，了解结构设计技术和材料工艺的发展状况，避免因为设计理念的原因，导致不能适应目前的工程建设设计需求，从而保证结构设计的可靠性。因此，对水泥砂浆的研究具有重要的理论和现实意义。

二、土木工程结构设计中的经济性实践措施

（一）优选结构设计参数

在进行土木结构的设计时，需要对梁的位置，柱的宽度长度，基础的埋深等进行确定。在计算过程中，必然会涉及很多个参数，这些都是通过试验获得的。有些参数可以是非常准确的，但也有一些参数可以被控制在一个可以控制的合理范围之内，这个参数的标准定义就必须由设计人员自己来确定，它的计算参数的选择对以后的结构设计产生了影响。当这些设计方案中的一些设计方案出现错误时，将会造成工程造价的巨大浪费。为保证土木建筑结构的经济性能，设计者必须对其进行优化，以保证其选取的合理性和科学性。此外，每个区域的环境都在不断地发生着改变，其设计参数一般在经过测试后可以长期应用，因此，为全面保证土木工程结构的安全与经济效益，国家及相关部门还需要对其设计参数进行定期的优化与调整。

（二）避免结构设计变更

在工程施工中，经常会碰到设计更改的情形，而引起这一问题的因素也比较多，比如，各有关部门没有形成一个行之有效的交流通道，在工程设计的时候，没有及时地给出新的意见，又或是由于环境因素、突发事件等因素的作用，这些因素都会导致结构的设计更改，这些因素不仅会影响到结构的稳定和安全，还会使工程的施工时间变得很长，从而对整个土木工程项目的经济效益也有很大的影响。所以，在进行结构设计的时候，需要按照有关部门规定的特定要求来展开结构设计工作，同时还要对工程施工现场展开仔细的勘察，同时还可以借鉴类似工程建设的结构设计内容，对设计变更展开最大程度的优化和调整，尽量避免出现设计变更的现象。

三、结束语

因此，对建筑结构安全与经济的研究具有重要的理论与实践意义。在建筑结构的设计过程中，建筑管理人员必须十分注意建筑的安全和经济。要充分认识到它的正面优势和价值，要从当前的土木工程结构设计中所面临的问题出发，采取科学合理的措施来保证土木工程结构的安全与经济效益，从而最大程度地保证土木工程可以朝着高品质和现代化的方向，迅速地前进和发展。

参考文献

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