工程结构设计的经济效应

摘 要：工程结构设计（design of building and civill engineering structures）是指在工程结构各类性能之间,选择一种最为完善的设计方式,从而满足各方面对结构的功能要求.本文对工程结构设计中的安全度、耐久度等问题对经济效应的影响进行简要分析.

关 键 词 ：工程结构设计；经济效应；影响方面

工程结构设计人员,通常重视的是工程结构近期经济效应,为了满足效益最大化,设计人员通常将施工材料节省到最低,这一现象导致工程结构的耐久性、稳定性、抗震等能力较弱,从长期效应来讲,不仅给工程带来各方面隐患,并且后期的补救措施较难进行.因此,设计人员应改变广,认识到结构设计远期经济效应的重要性.

一、工程结构设计特点

1.结构设计目标的概念模糊性

工程结构设计宗旨是在工程结构安全与工程经济效益之间找到一个平衡点,使工程既保证安全的同时满足企业的经济效益最大化,因此,只有把工程安全与企业经济效益有机的结合在一起,再能得到最好的工程结构设计结果.而目前我国工程结构设计行业,大多偏重减少工程结构造价,提高企业近期经济效益,而忽略了长远经济效益.这一现象必然使工程结构在安全系数上降低,从而在未来给企业带来巨大经济损失隐患.在进行工程设计时,近期的经济效益受结构造价、维护费用和施工过程中的经济损失期望值有关,而长远来看,经济损失期望值与未来的火宅、地震以及台风等自然灾害相关,使得设计目标具有模糊性.

2.结构允许破坏程度不确定性

结构抗力与结构允许破坏程度都有很大关联,而结构允许破坏程度具有很大的不确定性.因为结构允许破坏程度的划分：基本正常、中等破坏、严重破坏以及不能修复,这些概念本身就不精确,从而导致结构允许破坏程度存在一定的不确定,从而导致结构抗力具有一定的未知性,最终使得工程结构设计存在模糊性.

例如在工程施工过程中的一种钢材,其容许应力[α]需要满足-160≤[α]≤200（MPa）,在这一公式中,α允许＝200但是却不允许α＝201,但是在实质施工中,两类钢材是没有差别的,这就说明一个相对不确定的集合与具有边定界线的集合之间存在矛盾,而这类矛盾就是理论性公式中存在的弊端.

3.地震烈度的随机性和模糊性

我国地震工程界以及地震学术界对工程结构设计采用的概念一直是地震烈度离散论域.有关专家学者根据地震对建筑的破坏程度,将地震烈度具体划分为具体度数.但是这一理论上的划分,不可能非常切实的描述地震烈度,因为地震烈度论域具有一定的连续性、渐变性.所以,尽管专家学着对地震烈度进行划分,其损害力度也应该是一个渐变的过程,而不是跳跃式的离散点列.因此,地震烈度具有一定的随机性和模糊性.

4.设计场地情况的不确定性

工程结构设计虽然场地已经确定,不具有随机性,但是却具有很大的不确定性.在进行设计前的评定时,要考虑工程土壤类别、覆盖厚度、地下水情况、工程施工土层结构、以及土方承载力等因素,而这些因素的综合评测必定具有随机性,而不同的工程位置的风力、地震、自然问题等都具有很大的不确定性,这些因素导致了在工程结构设计上具有一定的不确定性.

二、工程结构设计中影响经济效应因素

1.安全度

我国工程结构设计规范应遵循（R＞S）,R代表结构或构件的抗力,S代表作用效应.在具体工程结构设计中,企业为了节省施工材料,降低工程造价,要求设计者设计结构或构件抗力略微大于作用效应,甚至要求等于作用效应.这一做法虽然可以为企业近期经济效应带来一定成效,当时由于外界因素以及结构本身抗力具有一定的模糊性和不确定性,导致该工程在安全度方面得不到保障.随着人们对工程结构设计行业的不断探索和认知,用现今的目光去审核当时的工程,其工程的安全度往往达不到标准,而我国大部分建筑都是这种类型.

结构的安全度主要依靠结构的理论概念、科学依据的结构可靠度等理论所决定的,工程承载力的过分精确计算是没必要的.

2.耐久性

过去我国大多工程不是很重视工程的耐久性,工程结构设计的主要方向主要是考虑工程的稳定、抗力等性能.而工程施工过程中的是否存在偏差、工程材料的抗腐蚀能力、混凝土强度的高低等因素都对工程的耐久性造成影响,而工程结构设计过程中,设计者如果单纯考虑企业眼前利益,对这些因素不加以重视,将会导致这些构件的寿命较短,从长远角度来看对国家、企业、个人的经济效应造成相当大的影响.

3.抗震防灾问题

进行工程结构设计时设计者受企业利益因素影响、工程结构设计理论的不完善、对工程结构设计过程中的一些不确定因素准备不充分以及就建筑物的抗震能力差等问题,都影响工程的抗震防灾能力.

工程结构设计是进行工程施工的第一步骤,在进行工程结构设计时如果出现问题,造成工程抗震防灾能力较弱,在后期想要进行补救是十分困难的,如果有补救措施,对企业的经济效益影响也相当巨大,从2008年汶川大地震中造成的巨大人民生命、经济财产损失就足以说明这一问题.

三、改善工程结构设计保证经济效应

1.提高工程结构设计的经济性

从管理方面,在进行工程结构设计时,可以利用招标的形式,对设计方案进行参比、论证,在保证工程安全性与耐久性的基础上,对设计方案的经济性、美观性等方面进行考察,选出最适宜的工程结构设计方案,从而保证企业经济效益.

2.合理应用标准图

标准图在一定程度上可以提高工程设计进度、减少工程设计错误、大大降低设计者的设计工作量,但是由于标准图没有经过实际计算,通常采用高标准系列标准图,导致标准图内容相对保守,不一定完全适宜具体工程结构设计,所以在使用标准图时,对应不同大小的工程类型,应适当对比经济,或许一些小细节上的优化,就可能大幅度降低工程造价,从而提高工程结构的经济效益.因此,设计人员在进行工程结构设计时,要具有吃苦耐克,敢于奋斗的精神,对有余地压缩经济的地方,要仔细核算,在确保工程安全性的基础上,使企业经济效益最大化.

3.提高工程结构设计人员行业素质

提高工程结构设计人员施工技术、业务能力是提高工程结构设计质量、杜绝重大安全事故的重要保证,因此,有关领导应多鼓励设计人员,提高设计人员的责任心.设计人员在进行工程结构设计时,要将工程的安全性、耐久性与适应性放在首位.

在进行工程设计时,设计人员首先要满足业主和用户的要求,与业主共同商定设计方案,在保证安全、环保等客观环境的要求下,尽量满足业主要求.

总结：

由于工程结构设计自身原因造成的经济效应是相对狭窄的结论,这一结论不仅忽略了结构耐久性的重要,同时还留下了诸多安全隐患,因此有关工程结构设计人员应吸取历史经验教训,结合工程结构设计特点,从长远目标看待经济问题,不要抱有侥幸心理,把工程结构设计与工程各时期经济效应良好的结合起来,并把此作为工程结构设计目标,从根本意义上节约经济,才能使企业获得最好的经济效益.