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土木工程結(jié)構(gòu)設計問題及策略論文
【摘要】經(jīng)濟社會的迅猛發(fā)展，促進了我國土木工程的建設和發(fā)展。在土木工程設計和施工中，要想對其質(zhì)量進行保證，其結(jié)構(gòu)設計是重點，是整個土木工程建設中的關鍵環(huán)節(jié)。本文主要闡述了土木工程結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)；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(guī)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(xiàn)安全和質(zhì)量問題，會導致安全事故的產(chǎn)生，不僅會危害人們的生命和財產(chǎn)安全，還會給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟損失。因此，做好土木工程結(jié)構(gòu)安全設計顯得十分的重要。
1土木工程結(jié)構(gòu)安全性概述
土木工程結(jié)構(gòu)的安全性是指結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在荷載等各種可能出現(xiàn)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(jié)構(gòu)外加作用與結(jié)構(gòu)設計（1）外加作用一般作用、偶然作用、導致結(jié)構(gòu)材料性能劣化（如鋼材銹蝕與混凝土腐蝕）的環(huán)境作用或環(huán)境影響。（2）結(jié)構(gòu)設計采用極限狀態(tài)設計方法結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在其設計使用年限內(nèi)，必須具有適當?shù)陌踩群瓦m當?shù)目煽慷龋瑧獫M足下列三個方面的基本功能要求：①在一般作用或環(huán)境作用下滿足正常使用的適用性要求；②在可能出現(xiàn)的一般作用和規(guī)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(jié)構(gòu)不應發(fā)生與其初始原因不相稱的嚴重破壞后果，也就是結(jié)構(gòu)必須具備整體牢固性和穩(wěn)定性。（3）對于結(jié)構(gòu)設計，要保證結(jié)構(gòu)的安全性，就必須做到以下幾點：①在可能發(fā)生的一般作用與規(guī)定的偶然作用下，結(jié)構(gòu)的每一構(gòu)件（如梁、板、柱及其連接）都具有足夠的強度和穩(wěn)定性，即構(gòu)件在承載力上的安全性；②結(jié)構(gòu)必須有整體牢固性，無論天災人禍，結(jié)構(gòu)都不應該發(fā)生與其不相稱的嚴重破壞后果；③在環(huán)境作用下，結(jié)構(gòu)材料性能的劣化，應控制在可接受的程度內(nèi)。注：對于混凝土結(jié)構(gòu)的設計，主要考慮的極限狀態(tài)有承載力極限狀態(tài)（與構(gòu)件的安全性相應）和正常使用時的變形極限狀態(tài)與裂縫極限狀態(tài)。1.2構(gòu)件承載力的安全設置水準（1）在結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中，按承載力極限狀態(tài)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(shù)的極限狀態(tài)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(shù)與安全因數(shù)一般荷載作用下：我國規(guī)范在計算承載力時所規(guī)定的材料強度分項系數(shù)比英美的相應安全系數(shù)低大約10~15%，由表1可以發(fā)現(xiàn)，我國結(jié)構(gòu)設計規(guī)范構(gòu)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(guī)范只要求在設計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后仍能保持必需的整體穩(wěn)定性（除特殊用途的建筑物外），并且只是規(guī)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(guī)范規(guī)定烈度更大的地震出現(xiàn)時如何減輕災難性后果的要求。1.3結(jié)構(gòu)的整體牢固性對于結(jié)構(gòu)的整體牢固性，我國規(guī)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(jié)構(gòu)方案與結(jié)構(gòu)布置以及可靠的構(gòu)造措施加以保證。1.4環(huán)境作用我國土建結(jié)構(gòu)的設計與施工規(guī)范中的重點內(nèi)容是結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強度要求，但是對于環(huán)境作用下的結(jié)構(gòu)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(zhì)侵蝕等環(huán)境問題。在結(jié)構(gòu)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(fā)生開裂。
2當前土木工程結(jié)構(gòu)設計安全問題
2.1土木工程設計結(jié)構(gòu)規(guī)范的安全等級低目前我國在土木結(jié)構(gòu)設計中依然還存在著比較多的安全隱患，一些土木結(jié)構(gòu)在使用比較短的時間之后就出現(xiàn)了一些質(zhì)量問題，如建筑墻體出現(xiàn)裂縫和變形情況。而國外一些國家，一些建筑或者橋梁已經(jīng)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(zhì)量問題。導致上述現(xiàn)象的主要原因是我國的土木結(jié)構(gòu)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(guī)范規(guī)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(jié)構(gòu)設計僅僅能夠?qū)π〉卣鹬碌慕ㄖ３制渫旰�，對于大地震就很難保證其結(jié)構(gòu)安全性。2.2土木工程設計時結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性差只有保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性才能夠提高結(jié)構(gòu)的安全性。如果結(jié)構(gòu)具有比較高的穩(wěn)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。但是就我國目前情況來看，土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性還比較低，土木工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設計技術方面還較為欠缺，使得土木結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌方、損壞等現(xiàn)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(xiàn)象都在時刻告誡我們增強土木工程穩(wěn)定性非常關鍵。2.3框架柱截面積設計不規(guī)范一些地區(qū)對建筑物的抗震等級要求比較低，因結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設計人員為了對經(jīng)濟指標進行控制，在結(jié)構(gòu)體系中對框架柱的數(shù)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(xiàn)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(qū)等出現(xiàn)不同程度的裂縫現(xiàn)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(chǎn)生坍塌的現(xiàn)象，嚴重危害人們的生命和財產(chǎn)安全。2.4在設計中設計人員未意識到環(huán)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(huán)境因素的影響卻沒有引起足夠的重視。然而，環(huán)境因素對工程設計質(zhì)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(huán)境因素的影響，會對土木工程的質(zhì)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(jié)構(gòu)設計安全性的主要措施
3.1設計方法應優(yōu)化隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，土木工程建設速度逐漸加快，必須加強對土木結(jié)構(gòu)安全性的重視，根據(jù)目前的實際情況制定出可行的建筑行業(yè)新標準制度。在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)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(gòu)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(chǎn)生破壞的結(jié)構(gòu)構(gòu)件采取有效的加固措施，保證結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設計中發(fā)揮著重要的作用，對結(jié)構(gòu)的安全性有著重要的影響。在結(jié)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(yè)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(shù)據(jù)都是有據(jù)可循的。為提高設計人員的安全意識和專業(yè)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(jīng)驗總結(jié)，保證設計的高質(zhì)量。3.3加強科研，推動創(chuàng)新提高結(jié)構(gòu)設計水平可以使設計成品具有更高的水品，更合理的結(jié)構(gòu)形式，因此要不斷加強創(chuàng)新，不斷發(fā)展。作為結(jié)構(gòu)設計師不能安于現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(xiàn)超過設計標準進行使用的情況，提高結(jié)構(gòu)的可靠性。3.5做好內(nèi)力組合設計土木結(jié)構(gòu)抗震設計的要點就是內(nèi)力組合設計。在內(nèi)力組合設計中需要以結(jié)構(gòu)的承載力抗震系數(shù)為依據(jù)，要求選擇抗震性能比較好的材料，同時還需要根據(jù)受彎梁、偏壓柱、受剪及構(gòu)件承載力等因素進行結(jié)構(gòu)的承載力抗震系數(shù)的調(diào)整，從而對土木結(jié)構(gòu)的承載能力進行提高。3.6加大設計機構(gòu)安全監(jiān)督力度一些建筑結(jié)構(gòu)設計安全問題也和安全監(jiān)督不到位有關，應定期或不定期的審查建筑設計機構(gòu)的設計過程，保證整個設計過程嚴格按照相關規(guī)定和標準進行，確保結(jié)構(gòu)設計的安全性。
4結(jié)語
綜上所述，土木工程結(jié)構(gòu)的安全性事關重大，對工程的質(zhì)量和使用壽命有著直接的影響。在結(jié)構(gòu)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(jié)相關經(jīng)驗，保證結(jié)構(gòu)設計的安全性和耐久性。
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