土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性

李志南

摘 要：當(dāng)作為我國(guó)建設(shè)行業(yè)的一項(xiàng)大課題，研究分析土建機(jī)構(gòu)工程的安全性和耐久性是確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展的重要技術(shù)保證；使土建結(jié)構(gòu)工程的安全性和耐久性更大程度上適應(yīng)我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的要求，是廣大土建工作者的畢生追求的重要目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：土建結(jié)構(gòu)；安全性；耐久性；城鎮(zhèn)化

1 土建機(jī)構(gòu)工程的安全性

結(jié)構(gòu)安全性是結(jié)構(gòu)工程中最重要的質(zhì)量指標(biāo)，它描述的是土建結(jié)構(gòu)防止倒塌、抵抗破壞的能力。影響結(jié)構(gòu)工程安全性的因素主要包括以下幾方面的內(nèi)容：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工水準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)的正常使用，土建工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)的合理運(yùn)用。

1.1 我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)

在土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的整體性和牢固性、耐久性、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力是結(jié)構(gòu)安全性的主要幾個(gè)方面：

1.1.1 結(jié)構(gòu)的整體性和牢固性

結(jié)構(gòu)的整體性和牢固性是指工程結(jié)構(gòu)在某局部出現(xiàn)破壞卻不引起結(jié)構(gòu)整體大范圍開(kāi)裂或倒塌的能力。結(jié)構(gòu)的整體性和牢固性在地震災(zāi)害、爆炸災(zāi)害以及其他人為的過(guò)失導(dǎo)致的嚴(yán)重災(zāi)害中，利用結(jié)構(gòu)自身具有的良好延性和必須的冗余度來(lái)減輕災(zāi)害帶來(lái)的嚴(yán)重后果。

1.1.2 結(jié)構(gòu)的耐久安全性

在我國(guó)的土建結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中，何種荷載組合作用下滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求是其工作重點(diǎn)。凍融、干濕等自然侵蝕以及土中的有害物理化學(xué)介質(zhì)侵蝕、結(jié)構(gòu)工程周?chē)那治g作用屬于環(huán)境作用因素，而對(duì)這種因素下工程耐久性的要求相對(duì)于荷載作用下考慮要少。在實(shí)際事故中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土和鋼筋腐蝕帶來(lái)的安全事故的嚴(yán)重程度已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)因?yàn)槌休d力安全度設(shè)置低帶來(lái)的災(zāi)害，因此必須重視起環(huán)境因素帶來(lái)的耐久安全性問(wèn)題。

1.1.3 構(gòu)件承載能力的安全設(shè)置水準(zhǔn)

結(jié)構(gòu)需要承受荷載大小和荷載分項(xiàng)系數(shù)、材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)是關(guān)系結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全水準(zhǔn)關(guān)系的兩大因素。

（1）結(jié)構(gòu)承受荷載大小因素。同樣設(shè)計(jì)一個(gè)辦公樓，在不同時(shí)期取值不同。1959年修訂的建筑荷載規(guī)范中規(guī)定樓板活荷載取值為1.5kPa，而在最新修改的荷載規(guī)范里相應(yīng)的取值改為2kPa；在不同的國(guó)家，規(guī)范的取值大小也會(huì)不同，英國(guó)和美國(guó)對(duì)辦公樓設(shè)計(jì)中活荷載取值規(guī)定為2.5kPa和2.4kPa。

（2）荷載和材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)的因素。荷載分項(xiàng)系數(shù)的含義是指在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，將所需承受的荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以一個(gè)大于1的數(shù)，即將荷載值放大；材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)的含義為在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，將工程構(gòu)件所用的材料強(qiáng)度值除以一個(gè)大于1的數(shù)，即將材料強(qiáng)度縮小。這兩項(xiàng)內(nèi)容都相當(dāng)于對(duì)工程做了一定的安全儲(chǔ)備。

1.2 調(diào)整結(jié)構(gòu)安全設(shè)置水準(zhǔn)

從我國(guó)制定的土建結(jié)構(gòu)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中可以看出，整體上安全水準(zhǔn)水平設(shè)置較低。這個(gè)問(wèn)題不是人為可以隨意規(guī)定的，它考慮到一個(gè)國(guó)家的發(fā)展水平，也會(huì)考慮到一個(gè)國(guó)家的計(jì)劃體質(zhì)。提高安全水準(zhǔn)水平就意味著建設(shè)同樣一座樓需要更多的水泥、鋼筋。我國(guó)建國(guó)后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)經(jīng)濟(jì)條件差，當(dāng)時(shí)的物質(zhì)條件決定了安全水準(zhǔn)偏低。但是經(jīng)歷幾十年的時(shí)間考驗(yàn)，當(dāng)時(shí)的安全水準(zhǔn)已經(jīng)能夠滿(mǎn)足當(dāng)時(shí)的國(guó)民生產(chǎn)生活需要。但是安全儲(chǔ)備不夠高，抵抗偶然作用的能力相對(duì)來(lái)說(shuō)顯得力不從心。如果將安全水準(zhǔn)在一定程度上提高，可以有效地減少事故發(fā)生率。

1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的概率可靠度設(shè)計(jì)方法

自從1984年建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范統(tǒng)相繼更新，我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范采用了更為合理的設(shè)計(jì)方法，即基于概率統(tǒng)計(jì)理論的可靠度設(shè)計(jì)方法。其他工程部門(mén)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范也會(huì)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展而改變。

2 土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性

土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性指的是在設(shè)計(jì)的使用期限內(nèi)，結(jié)構(gòu)自身保持正常使用功能的能力。它與使用壽命密切相關(guān)，包括結(jié)構(gòu)的適用性和安全性，而二者之間更多體現(xiàn)的是適用性。

很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，混凝土一直被當(dāng)作一種耐久性很高的材料。直至70年代末，一些發(fā)達(dá)國(guó)家才慢慢發(fā)現(xiàn)了之前建成的基礎(chǔ)設(shè)施在較為惡劣的環(huán)境中出現(xiàn)過(guò)早的損壞。我國(guó)在80年代也進(jìn)行了一些調(diào)查，發(fā)現(xiàn)很多僅使用了25至30年的工業(yè)建筑急需進(jìn)行大修，處于更惡劣的環(huán)境中的建筑壽命僅為15至20年。對(duì)于民用建筑和一些公共建筑使用環(huán)境相對(duì)要好，壽命可以達(dá)到50年以上，但是對(duì)于這些建筑物上的一些特殊構(gòu)件，如雨罩、陽(yáng)臺(tái)等壽命僅為30至40年。與水接觸密切的工程（港口、橋梁等）表現(xiàn)出的耐久性更為嚴(yán)峻。

很多原因都會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的耐久性問(wèn)題加劇，例如混凝土在進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)常以單一的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量，導(dǎo)致水泥工業(yè)過(guò)分追求水泥的強(qiáng)度，水泥細(xì)度增大，過(guò)分提高早強(qiáng)的礦物成分；施工單位過(guò)大加快施工進(jìn)度，尤其政府對(duì)施工單位施加不適當(dāng)?shù)挠绊?；我?guó)大氣污染急劇加快，酸雨面積超國(guó)土面積的30%。

3 使用階段的正常檢測(cè)與維護(hù)

結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命與使用時(shí)期的修理、檢測(cè)和維護(hù)關(guān)系密切不能分割開(kāi)來(lái)，對(duì)于在露天和環(huán)境惡劣的土建結(jié)構(gòu)以及各種基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)說(shuō)更應(yīng)如此。為了保證結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性，相關(guān)的單位部門(mén)應(yīng)在工程竣工后以及使用階段定期進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)和維護(hù)工作。

目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)有大量的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)入了老化階段，需要大修。同時(shí)國(guó)內(nèi)還有大量的違章建筑需要主管部門(mén)進(jìn)行安全評(píng)估，更有許多土建結(jié)構(gòu)工程發(fā)生明顯的病害繼續(xù)加固的。各地已經(jīng)出現(xiàn)了很多專(zhuān)門(mén)從事建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)、評(píng)估的專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍，這對(duì)于防止建筑坍塌造成的災(zāi)害非常有利。建筑出現(xiàn)了問(wèn)題及時(shí)采取有效的手段進(jìn)行治理，這種做法固然重要，但我國(guó)應(yīng)指定更有效的政策來(lái)預(yù)防。建立健全相應(yīng)的法律法規(guī)，規(guī)范我國(guó)的建筑市場(chǎng)秩序，加大對(duì)建筑從業(yè)人員和從業(yè)單位資質(zhì)認(rèn)證制度的監(jiān)管，提高整體的水平。

4 結(jié) 語(yǔ)

土建結(jié)構(gòu)在使用階段中的安全性應(yīng)該由正常的檢測(cè)和維修作為重要保證。對(duì)于重要的土建工程，我國(guó)應(yīng)該指定相應(yīng)的進(jìn)行安全檢測(cè)的法規(guī)，在法律層面上來(lái)規(guī)范。對(duì)于重要的公共建筑，強(qiáng)制性地進(jìn)行定期的檢測(cè)、維護(hù)。對(duì)于土建結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題，國(guó)家應(yīng)該加大對(duì)混凝土耐久研究部門(mén)的投資力度，給予重點(diǎn)支持。國(guó)家主管工程設(shè)計(jì)部門(mén)應(yīng)該對(duì)明確工程設(shè)計(jì)的使用壽命，對(duì)耐久性作為審查的重點(diǎn)。組織國(guó)內(nèi)的有關(guān)專(zhuān)家，編制出一套更為實(shí)用的技術(shù)條例用于指導(dǎo)我國(guó)的建筑物結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)。我國(guó)國(guó)土面積大，不同地區(qū)也應(yīng)因地制宜地提出更多解決耐久性的措施。

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