土木工程的结构设计方法

梁霞

摘 要：结构生命周期理论认为，土木工程结构均是人们运用自然物质和改造自然所产生的结果，因而不论是钢结构工程，抑或是混凝土结构工程均存在使用期限。以生命周期理论为基础，可将土木工程分为几个阶段，分别为：策划、设计、施工、运营及报废等。

关键词：生命周期；土木工程；结构设计；工程生命周期设计

1 前言

本文主要通过以结构生命周期为基础，构建并阐明了工程生命周期设计价值体系，并以此为基础，提出了关于工程生命周期设计流程及可行性方案，以供业内人士交流探讨之用。下文就以土木工程为例，细述以结构生命周期为基础的土木工程其结构设计方法。

2 简析基于结构生命周期进行土木工程结构设计的本质

传统土木工程结构设计所关注的重点仅仅包含以下几个方面：其一为土木工程设计至投入运营所需的成本；其二为工程质量；其三为工期规划。且我国目前均按照专业对工程设计予以划分，因此实际上上述三大设计板块于操作过程中是相互独立的。显然，三大板块相互关联也相互制约，加之结构生命周期理论于工程中的广泛应用，传统土木工程结构设计被工程生命周期设计理念所代替已经成为了时代之必然趋势。

工程生命周期设计理念同传统设工程设计所秉承的理论存在显著差异，该种设计方式是从工程结构整体出发，综合考量设计目标、设计流程及设计技术等要素的一种优化方案。从本质上而言，该种设计方式便是以设计目标为导向，遵从正确的价值体系，跳脱于传统工程结构方案之外，将相互独立的子工程系统和设计要素进行协调和整合，由此实现工程设计的可持续发展。其中，所谓的正确价值体系是基于当前我国经济形式和相关政策而提出的，故而具有科学生态发展观及可持续发展等指导思想方面的考量。

细述来说，工程生命周期设计的价值体系至少涵盖经济价值、环境价值及可持续发展价值三个方面。其中，经济价值由工程的商业性所决定，因此土木工程设计目标应当包含确保工程的安全性和可施工性。而环境价值则是遵从生命周期理论而提出的，工程寿命有限，用材均取自自然，因而工程设计目标应当确保工程生命周期成为最优方案，具有环保性和可回收性，以充分利用资源。此外，工程可持续发展价值是为了满足人类持续变化需求而提出的一种价值观，也是满足工程、环境、人类三者之间和谐共存的一种高层次要求。

3 关于工程生命周期设计流程及可行性方案的探讨

如上文所言，以接受生命周期为基础进行土木工程结构设计应当秉承工程价值体系主要观念。因此，在进行工程生命周期设计时，应当以工程价值体系作为指导思想，再而結合工程指导思想，先行将工程生命周期总体目标按照目标设计方法予以结构分解，而后以此为依据建立完整的土木工程分解结构。最后以分解结构为目标进行方案设计，协调和整合各项目标设计方案及分解结构设计方案，以推动工程生命周期设计方案的完善和形成。

可见，以结构生命周期为基础进行土木工程的结构方案设计是一项复杂且庞大的作业。在工程生命周期设计方案的完善和形成之后，可以将设计方案交付于承包商或委托方，但是方案交付并非意味着工程周期设计方案的完成，只有工程施工过程中依照设计方案完成工程结构建设，确保寿命周期等设计目标的实现，方可认定工程生命周期设计方案已完成。细化阐述工程结构周期设计完成的实现手段，主要在于以下几点：

第一，明确工程生命周期设计的价值体系，以便为工程生命周期设计方案的制定提供完备依据。目前，工程设计均是遵循专业而进行划分的，而土木工程机构设计便包含了结构、受力等六个专业。因此，为了确保六个专业设计项目与工程生命周期设计的价值体系观念相符，则应当要求每一个专业在以结构生命周期为基础进行土木工程结构设计时，对本设计方案是否符合设计理念的目标要求，从而确保目标的安全性和可施工性。

第二，以专业目标为制定工程设计方案的基石。在确定各个专业已经符合设计理念的目标要求之后，即可根据这些设计目标制定土木工程结构设计方案，并予以逐步完善。

第三，集成个专业设计力量以组建专业的土木工程结构设计团队。如上文所言，土木工程设计共涉及六个专业，因此为确保各个专业之间建立良好的协作关系，各个专业的设计团队应当保持有效的沟通交流，从而完善各个专业之间的配套关系，促使设计工作的顺利开展，以为工程生命周期设计方案的实现提供保障。

第四，听取和吸纳工程承包商及业主对于产业结构设计工作的建议。土木工程的业主是指在工程投入运营之后的使用者，其意见或建议通常反映了该群体人员的需求，因此为了契合工程设计应当具有经济价值这一价值观念，在设计阶段或完善设计阶段可以听取业主要求，适当吸取其建议。工程承包商是指设计方案的施工方，他们是施工方案的实施者，对于施工方式是否具有可施工性最具有发言权。因此为了保障设计方案的可行性应当方案设计过程中，咨询承包商，吸取其施工经验，最大限度地提升工程设计计划实现的可能性。

第五，在工程施工阶段，设计单位应当同工程承包商保持良好的共同交流关系，以便随时协商，确保设计方案的顺利实现。确保承包商依据工程生命周期设计方案来进行施工是实现生命周期设计目标的重要途径，而工程施工过程中时常会出现一些意外情况。因此，设计单位应当与承包商保持沟通协作关系，对于因为客观原因需要更改设计方案的情况，应当及时同对方沟通给出解决方案，对于施工过程中出现的各类疑问也应当及时给予回复，以便承包商可依据设计方案完成作业，实现寿命周期的设计目标。

4 结束语

综上所述，以结构生命周期为基础进行土木工程的结构设计，需要以工程生命周期设计的价值体系为指导目标，而保障该项设计方案的目标实现，则需通过多方协作，集合各方力量，规避传统工程结构设计模式的诸多弊端。

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