土木工程结构设计安全性分析

土木工程结构设计安全性分析

赵贵阳,石卓

同圆设计集团 山东济南 250000

摘要：在土木工程项目建设中，结构体系的重要性较为突出，只有确保相应结构体系较为安全可靠，才能够有效实现对于相应土木工程项目后续使用效果的保障。下面本文就土木工程结构设计安全性进行简要分析。

关键词：土木工程；结构设计；安全性；

1 土木工程结构设计中的基础设计原则

1.1 功能性原则

土木工程作为人们日常生活和工作主要载体,是人们生存和发展的重要保障。现代社会,人们生活物质、精神文化需求不断改变,对建筑物的需求不再局限于居住、学习、工作等,提出了更多功能性需求,对建筑外观、建筑舒适度、生态性和智能化程度等也有了一定的要求。因此,土木结构基础设计应充分考虑这一需求及未来发展方向,注重功能性设计原则,确保地基基础能够满足新型土木工程地基承载力的需求。

1.2 经济性原则

土木结构的基础设计要贯彻经济性原则,在强化基础设计的科学性、合理性,确保防水、承重、等级等均达到国家行业标准的基础上,要重视设计原材料和生产成本的投入,确保土木工程造价在合理范围内。同时,要综合考虑诸多因素,设计多个基础设计方案,综合比对建材用量、施工难度、人力成本、工期等,选择最能控制成本,扩大企业经济效益的基础设计方案。

1.3 协调性原则

土木结构的基础设计方案直接影响建筑物的安全。在进行基础设计时,基于建筑整体,协调建筑结构的刚度和延性设计,满足建筑低承载力和高延性的设计思想,避免遭遇突发自然灾害时,建筑结构刚度过强,承载力骤增引发的建筑损坏或倒塌,或结构刚度过小时导致的建筑物变形。同时,注重多个结构构件的有效协调,形成多道防线,构成统一的结构整体,有效分解和消除外力,保持建筑物的完整性。

2工程概况

本文以某土木工程项目为例，该项目为住宅建筑，设计人员在对其结构进行设计时，选择6层框架结构，整个建筑的总高度在18m，层高在3m，建筑面积在1320m2。并且该建筑工程的抗震设防裂度为7度，同时抗震等级设为丙类，拥有良好的安全性。

3 两种方案设计对比

设计人员在对工程结构进行设计时，设计了两种方案，分别为钢结构方案与钢混结构方案。

3.1钢结构方案

钢结构主要是由钢制材料组成的结构，是现代建筑结构中常用的一种结果类型。整个结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简单，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。钢结构容易锈蚀，一般钢结构要除锈、镀锌或涂料，且要定期维护。

3.2钢混结构方案

所谓钢混结构是一种综合了钢结构以及钢筋混凝土结构的设计方案，结构方案的施工材料主要为型钢与钢筋混凝土，可以细分为混凝土、型钢以及钢筋。使用这种结构进行住宅建设，可以让住宅内房间的开间以及进深变得更大，让整个室内空间的分割更加自由，从而为用户提供更加优质的居住环境。通常情况下，这种钢混结构设计被广泛应用于多层以及高层住宅中，并发挥着至关重要的作用。但是，这种钢混结构的工艺相对复杂，因此，施工难度较大，造价也相对较高。需要注意的是，钢混结构和钢筋混凝土结构是两个概念。钢筋混凝土结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的，包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。通常情况下钢筋混凝土结构分两种：（1）整体式钢筋混凝土结构。在施工现场架设模板，配置钢筋，浇捣混凝土而筑成。（2）装配式钢筋混凝土结构。用在工厂或施工现场预先制成的钢筋混凝土构件，在现场拼装而成。因此，在实际施工过程中，施工人员需要根据工程项目的具体情况科学、合理地进行选择，只有这样才能最大程度上保证结构质量，避免建筑物出现安全隐患。在应用钢混结构设计方案时，最大柱网开间一致，并且在对梁柱结构进行设计时，以方柱作为结构框架，选择C30混凝土结构进行梁柱结构施工。另外，为了使钢混结构中的应力消除，设计人员选择多种截面的设计形式对各层柱结构进行设计。并且为了提高结构设计的安全性，设计人员通过PMCAD软件对结构进行建模，然后进行结构计算。这种结构设计方案具有良好的适应性与安全性，能够满足工程项目对结构安全的要求，保障结构质量，防止安全事故的发生。同时钢混结构方案参数见表1。此外，相较于钢结构设计方案，钢混结构方案具有整体性、可塑性、耐久性、环保性以及耐火性等特点。首先，由于钢混结构的建筑材料为钢材以及混凝土，结构的整体性较好，拥有良好的抗爆性以及抗震性。其次，进行混凝土浇筑时，施工人员可以结合设计图进行浇筑，十分灵活，拥有极强的可塑性。再加上和其他结构的住宅相比，这种结构设计的住宅的耐用性较好，并且使用寿命极强，不易发生粉化等情况。再次，钢混结构还拥有良好的环保性，这是因为钢混结构施工中会使用石材以及砂石等材料，能够就地取材，还能利用矿物废渣进行施工，有效节约材料，从而起到环保的作用。最后，部分结构为混凝土结构，内部是钢筋，因此，拥有良好的耐火性，能有效提高抗火灾能力，提高住宅的安全性。

表1 钢混结构方案相关参数

4 总结

通过对上述两种结构设计方案的对比，得出如下结论：虽然钢混结构设计的复杂程度较高，施工难度较大，但是可以有效保证工程结构的安全性。钢结构设计方案不仅结构设计简单，强度高，满足抗震设计要求，能够有效发挥出钢柱的强度优势，但是相较于钢混结构来说，钢结构的安全性较差，因此，应选择钢混结构进行住宅设计，这样能够有效协调结构设计的经济性与安全性，使工程项目建设的经济效益得到提升。并且相较于钢混结构而言，钢结构的防火能力较差，使用钢结构对房屋建筑进行设计，存在极大的火灾风险，结构设计的安全性较低，而钢混结构则可以有效解决这一问题，使房屋建筑的防火性能得到提升，防止在施工以及后续使用中出现安全事故。尤其是该工程对防火有极高的要求，所以，钢结构设计方案无法满足该工程对安全性的要求，应将钢混结构作为该工程项目的结构设计方案。不仅如此，通过对两种建筑结构设计方案的对比研究，有效解决了土木结构设计中存在的耐久性、安全性以及加固性等问题，使土木工程的结构设计更加科学、合理，提高结构质量，从而防止安全事故的发生。

结束语

综上所述，要加强土木工程结构设计的安全性，需要全面考虑各种加强结构设计安全性的方法和具体情况，并且科学、合理地选择合适的方法。并以此为基础，将各种加强结构设计安全性的方法整合在一起，进而加强土木工程结构设计的安全性，提高建筑企业的经济效益。另外，还应加强钢混结构设计在建筑工程中的应用，这样可以有效提高结构设计的质量，提升建筑设计水平，确保符合相关要求，为用户提供良好的居住环境。

参考文献：

［1］任自强.建筑工程结构设计中提高建筑安全性的探索［Ｊ］．中国设备工程，2022（04）：216-218.

［2］王耀文.民用建筑结构设计中的安全性分析［Ｊ］．中国建筑装饰装修，2022（04）：186-187.

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