土木工程結構設計問題及策略論文

土木工程結構設計問題及策略論文

　　【摘要】經濟社會的迅猛發展，促進了我國土木工程的建設和發展。在土木工程設計和施工中，要想對其質量進行保證，其結構設計是重點，是整個土木工程建設中的關鍵環節。本文主要闡述了土木工程結構設計中存在的安全方面的問題，并且針對存在的問題提出了幾點對策。

　　【關鍵詞】土木；建筑；結構；設計；安全；問題；對策

　　引言

　　土木工程設計的范圍比較廣泛，包括道路工程、建筑工程、地下工程、橋梁工程等等。隨著土木工程建設規模的逐漸擴大，其安全問題得到了越來越多的重視，如果出現安全和質量問題，會導致安全事故的產生，不僅會危害人們的生命和財產安全，還會給國家帶來巨大的經濟損失。因此，做好土木工程結構安全設計顯得十分的重要。

　　1土木工程結構安全性概述

　　土木工程結構的安全性是指結構及其構件在荷載等各種可能出現的外加作用下防止破壞倒塌，保護人員設備不受損傷的能力。1.1結構外加作用與結構設計（1）外加作用一般作用、偶然作用、導致結構材料性能劣化（如鋼材銹蝕與混凝土腐蝕）的環境作用或環境影響。（2）結構設計采用極限狀態設計方法結構及其構件在其設計使用年限內，必須具有適當的安全度和適當的可靠度，應滿足下列三個方面的基本功能要求：①在一般作用或環境作用下滿足正常使用的適用性要求；②在可能出現的一般作用和規定的偶然作用下，有足夠的承載力，能夠抵抗倒塌等嚴重破壞；③在可遇見或不可遇見的偶然災害作用下或受到重大人為影響時，結構不應發生與其初始原因不相稱的嚴重破壞后果，也就是結構必須具備整體牢固性和穩定性。（3）對于結構設計，要保證結構的安全性，就必須做到以下幾點：①在可能發生的一般作用與規定的偶然作用下，結構的每一構件（如梁、板、柱及其連接）都具有足夠的強度和穩定性，即構件在承載力上的安全性；②結構必須有整體牢固性，無論天災人禍，結構都不應該發生與其不相稱的嚴重破壞后果；③在環境作用下，結構材料性能的劣化，應控制在可接受的程度內。注：對于混凝土結構的設計，主要考慮的極限狀態有承載力極限狀態（與構件的安全性相應）和正常使用時的變形極限狀態與裂縫極限狀態。1.2構件承載力的安全設置水準（1）在結構設計規范中，按承載力極限狀態設計的一般計算式為：材料強度的標準值無論在可靠度或者安全系數的極限狀態設計方法中，目前多普遍采用95%保證率的材料強度作為標準值。（2）分項系數與安全因數一般荷載作用下：我國規范在計算承載力時所規定的材料強度分項系數比英美的相應安全系數低大約10~15%，由表1可以發現，我國結構設計規范構件承載力安全設置水準在國際上是最低的。偶然荷載作用下，我國規范只要求在設計規定的偶然事件發生時及發生后仍能保持必需的整體穩定性（除特殊用途的建筑物外），并且只是規定地震作用與防火要求，并不考慮可能的爆炸、撞擊與嚴重人為錯誤以及比規范規定烈度更大的地震出現時如何減輕災難性后果的要求。1.3結構的整體牢固性對于結構的整體牢固性，我國規范尚未能夠提出具體的分析方法與標準，只能通過合理的結構方案與結構布置以及可靠的構造措施加以保證。1.4環境作用我國土建結構的設計與施工規范中的重點內容是結構在各種荷載作用下的結構強度要求，但是對于環境作用下的結構強度要求重視度不足，如干濕、凍融、以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕等環境問題。在結構設計中，應該要注意防止混凝土與鋼筋的侵蝕，防止混凝土發生開裂。

　　2當前土木工程結構設計安全問題

　　2.1土木工程設計結構規范的安全等級低目前我國在土木結構設計中依然還存在著比較多的安全隱患，一些土木結構在使用比較短的時間之后就出現了一些質量問題，如建筑墻體出現裂縫和變形情況。而國外一些國家，一些建筑或者橋梁已經具有幾百年的歷史，但是仍然具有比較完整的保存，基本上不存在大的質量問題。導致上述現象的主要原因是我國的土木結構安全設置等級與國外一些國家相比較低。目前我國抗震設計規范規定的抗震設防目標是小震不壞，中震可修，大震不倒，在這樣的目標下進行結構設計僅僅能夠對小地震之下的建筑保持其完好，對于大地震就很難保證其結構安全性。2.2土木工程設計時結構體系的穩定性差只有保證結構的穩定性才能夠提高結構的安全性。如果結構具有比較高的穩定性，那么即使建筑物受到一定程度上的損害，也不會對建筑物的整體結構產生破壞。但是就我國目前情況來看，土木工程結構的穩定性還比較低，土木工程結構穩定性設計技術方面還較為欠缺，使得土木結構出現塌方、損壞等現象，造成一定的人員傷害。像玉樹地震等帶來的房屋倒塌等現象都在時刻告誡我們增強土木工程穩定性非常關鍵。2.3框架柱截面積設計不規范一些地區對建筑物的抗震等級要求比較低，因結構設計人員在設計的過程中通常會設計比較小的框架柱截面積。還有一些結構設計人員為了對經濟指標進行控制，在結構體系中對框架柱的數量進行盡可能的減少，對梁的跨度進行增加；但是為了滿足設計要求，梁的剛度一般都是比較大的，這就會導致出現強梁弱柱的情況，違背了強柱弱梁的設計理念。強梁弱柱一旦遇到極端天氣或者地震等外力的作用，很容易導致建筑物梁柱核芯區等出現不同程度的裂縫現象，導致建筑物的使用年限大大的縮短；甚至還可能導致建筑物產生坍塌的現象，嚴重危害人們的生命和財產安全。2.4在設計中設計人員未意識到環境因素的重要性設計人員在進行土木工程設計時通常對怎樣提高工程的安全性能以及延長工程的使用年限較為注重，而對環境因素的影響卻沒有引起足夠的重視。然而，環境因素對工程設計質量也有著不容忽視的作用，如果濕度較大或是水的酸堿度以及化學藥品的腐蝕等環境因素的影響，會對土木工程的質量造成一定的威脅，更有甚者會帶來一定的安全隱患。

　　3增強土木工程結構設計安全性的主要措施

　　3.1設計方法應優化隨著我國經濟的快速發展，土木工程建設速度逐漸加快，必須加強對土木結構安全性的重視，根據目前的實際情況制定出可行的建筑行業新標準制度。在結構設計過程中，相關設計人員應當嚴格按照國家相關標準進行設計，對結構的安全性和穩定性進行最大限度的增強。同時采用的設計方法不應該再局限于線型的小震靠計算、中震靠構造的方法來進行設計，必須對對每一項工程進行中震下的驗算，對容易產生破壞的結構構件采取有效的加固措施，保證結構體系在中震的情況下也能夠保持其完好無損。另外還應該結合我國實際需要，對相關技術標準進行改進，借鑒國外的一些技術和理念，提高我國土木工程結構設計的安全性。3.2重視設計人員安全責任觀念的培訓力度設計人員在土木工程結構設計中發揮著重要的作用，對結構的安全性有著重要的影響。在結果設計過程中，不僅應該要求設計人員具備扎實的理論知識和專業技能。還應該要求其具有安全責任觀念和安全意識。設計人員在設計過程中必須做好反復計算工作，保證每一個數據都是有據可循的。為提高設計人員的安全意識和專業技能，應當加強對設計人員的培訓和學習，要求設計人員不斷的進行經驗總結，保證設計的高質量。3.3加強科研，推動創新提高結構設計水平可以使設計成品具有更高的水品，更合理的結構形式，因此要不斷加強創新，不斷發展。作為結構設計師不能安于現狀，必須通過大量研究并反復計算，將成果運用到實際工程中。只有這樣設計出的成品才能更加安全可靠。3.4嚴格控制建筑使用條件在土木工程結構交付使用之后，需要交給建筑責任主體方對建筑的使用要求進行控制，要求建筑物按照設計條件進行使用，嚴禁出現超過設計標準進行使用的情況，提高結構的可靠性。3.5做好內力組合設計土木結構抗震設計的要點就是內力組合設計。在內力組合設計中需要以結構的承載力抗震系數為依據，要求選擇抗震性能比較好的材料，同時還需要根據受彎梁、偏壓柱、受剪及構件承載力等因素進行結構的承載力抗震系數的調整，從而對土木結構的承載能力進行提高。3.6加大設計機構安全監督力度一些建筑結構設計安全問題也和安全監督不到位有關，應定期或不定期的審查建筑設計機構的設計過程，保證整個設計過程嚴格按照相關規定和標準進行，確保結構設計的安全性。

　　4結語

　　綜上所述，土木工程結構的安全性事關重大，對工程的質量和使用壽命有著直接的影響。在結構設計過程中，設計人員必須強化安全意識，應用合理的設計方法，總結相關經驗，保證結構設計的安全性和耐久性。

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