土木結(jié)構(gòu)工程耐久性的分析與探討

黃錦恒

【摘要】隨著經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，土建結(jié)構(gòu)工程在我國城市發(fā)展和社會建設(shè)中扮演了越來越重要的角色。但是偶有發(fā)生的因土建結(jié)構(gòu)工程安全性與耐久性相關(guān)的安全事故，又不由得不引起我們的重視。有些安全事故不僅造成了經(jīng)濟的巨大損失，而且也給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了嚴重危害。因此，本文結(jié)合筆者實踐工作經(jīng)驗，首先對影響土建結(jié)構(gòu)工程中安全性與耐久性的因素進行探討，然后在此基礎(chǔ)上相信探討了如何有效提高土建結(jié)構(gòu)工程中安全性與耐久性的措施等，相信可以為相關(guān)的研究提供一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】土木結(jié)構(gòu)工程；耐久性；措施

前言：隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，土建結(jié)構(gòu)工程在我國城市發(fā)展和社會建設(shè)中的地位不言而喻。時有發(fā)生的土建結(jié)構(gòu)工程安全事故，也時刻提醒著我們，提高土建結(jié)構(gòu)工程的安全性和耐久性勢在必行。隨著當前社會環(huán)境的因素的愈加復(fù)雜，再加上極端天氣的頻頻出現(xiàn)，給土建結(jié)構(gòu)工程帶來了很大的挑戰(zhàn)，當然，對其安全性和耐久性的研究也具有一定的現(xiàn)實意義。因此，本文在筆者實踐工作的基礎(chǔ)上，首先分析了影響土建結(jié)構(gòu)工程中安全性和耐久性的因素，然后分別對其中的安全性和耐久性進行了詳細分析。

1、土木結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀

目前，絕大多數(shù)土木結(jié)構(gòu)是由混凝土作為材料?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性是困擾土木基礎(chǔ)設(shè)施工程的世界性問題，但是至今尚未引起我國政府主管部門和廣大設(shè)計與施工部門的足夠重視。長期以來，人們一直認為混凝土是具有很好耐久性的

材料。直到70年代末期，發(fā)達國家才逐漸發(fā)現(xiàn)原先建成的混凝土結(jié)構(gòu)在一些環(huán)境下出現(xiàn)過早損壞。美國很多城市的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程和港口工程在建成后不到二、三十年甚至在更短的時期內(nèi)就出現(xiàn)材料劣化；據(jù)1998年美國土木工程學(xué)

會的估計，他們需要1.4萬億美元處理美國國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施工程存在的耐久性問題，僅修理與更換公路橋梁的混凝土面板一項就需850億美無，而現(xiàn)政府每年為此的撥款只有50～70億美元。

另有資料指出，美國因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占在此環(huán)境下橋梁總數(shù)的25%。發(fā)達國家為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性投入了大量科研經(jīng)費并采取相應(yīng)對措施，如加拿大安大略省的公路橋梁為對付除冰鹽侵蝕及凍融的損害，鋼筋的混凝土保護層最小厚度已從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm、6cm直到80年代以后的7cm，而混凝土強度的最低等級也從50年代的C25增到C40，橋面板混凝土從原來的不要求外加引氣劑、不設(shè)防水層到現(xiàn)在必須引氣以及需要設(shè)置高級防水膠膜并引入環(huán)氧涂膜鋼筋。而我國遭受鹽凍侵蝕地區(qū)的公路橋梁在耐久性考慮方面至今仍無明確要求，對混凝土保護層和強度的要求僅為2.5cm和C25，與加拿大50年代水平一致。我國建設(shè)部的一項調(diào)查表明，國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用25～30年后需大修，處于嚴酷環(huán)境下的建筑物使用壽命僅 15～20 年。民用建筑和公共建筑的使用環(huán)境相對較好，可維持50年以上，但室外的陽臺、雨罩等露天構(gòu)件的使用壽命僅有30～40年。橋梁、港工等基礎(chǔ)設(shè)施工程的耐久性問題更嚴重，由于鋼筋的混凝土保護層太薄且密實性較差，許多工程建成后幾年就會出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂等現(xiàn)象。海港碼頭一般使用10年左右就因混凝土順筋開裂和剝落。京津地區(qū)的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用，使用十多年后就出現(xiàn)問題。鹽凍也對混凝土路面造成傷害，東北地區(qū)一條高等級公路只經(jīng)過一個冬天就大面積剝蝕。

2、土建結(jié)構(gòu)工程的安全性分析

土建結(jié)構(gòu)工程的最重要指標便是結(jié)構(gòu)安全性，它可以有效防止破壞和倒塌情況的發(fā)生。而結(jié)構(gòu)工程的安全性不僅取決于設(shè)計與施工的水平，而且和結(jié)構(gòu)的正確使用也息息相關(guān)。

2.1構(gòu)件承載能力的安全設(shè)置水準

與結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全水準關(guān)系最大的兩個因素分別是規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)需要承受多大的荷載，也即是荷載標準值，以及規(guī)范規(guī)定的荷載分項系數(shù)與材料強度分項系數(shù)的大小。它們體現(xiàn)了構(gòu)件在給定標準荷載作用下的安全度，由于各種背景，如一些發(fā)展中國家的結(jié)構(gòu)設(shè)計多根據(jù)發(fā)達國家的規(guī)范等，都會對安全性帶來不同影響。

2.2 整體牢固性

對土建結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件的要求，不僅要其具有足夠的承載能力，而且也要有整體牢固性。 結(jié)構(gòu)整體性具有非常重要的作用，它可以有效防止由于某處局部破壞而帶來的大面積倒塌，從而避免不必要的破壞后果。而加強結(jié)構(gòu)的整體牢固性，就需要有良好的延性和必要的冗余度，可以有效降低因爆炸、人為差錯等導(dǎo)致的損失。

2.3耐久安全性

上文已經(jīng)提過，由于人們對由環(huán)境因素引起的耐久性考慮較少，就引起了由于混凝土結(jié)構(gòu)由于鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)安全事故，有時其帶來的嚴重程度甚至比因結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)置過低而帶來的危害。因此，一定要重視環(huán)境因素帶來的安全性隱患。

3、土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性分析

由于土建結(jié)構(gòu)工程的使用壽命和耐久性是息息相關(guān)的，是使用期內(nèi)保持正常功能的能力，這一正常功能包括結(jié)構(gòu)的安全性和結(jié)構(gòu)的適用性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上面。

3.1土建結(jié)構(gòu)工程中耐久性現(xiàn)狀

耐久性問題由于其隱蔽性，使得人們對其重視不足，但是它帶來的問題往往是慘痛的，在我國當前正在飛速發(fā)展的社會經(jīng)濟背景下，解決耐久性問題更顯得嚴峻和急迫，而產(chǎn)生耐久性問題的主要是土建材料，因此要在土建材料的性能和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面采取一定的防治凍融和鹽害的必要措施。值得一提的是，在大多數(shù)土建結(jié)構(gòu)中，混凝土是非常重要的土建材料。因此，混凝土的耐久性是當前困擾土建基礎(chǔ)施工的世界性難題，而非我國獨有，應(yīng)該引起相關(guān)政府部門和施工

設(shè)計單位的重視。

3.2土建結(jié)構(gòu)工程使用階段的正常檢測與維護

結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護和修理不能分割，對處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程來說尤其如此。為了保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中，應(yīng)該進行定期檢測和維護。我國有結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計規(guī)范與施工規(guī)范，但沒有如何使用的規(guī)范。即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件，因其墜落后容易傷及公眾，也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質(zhì)相對較差，質(zhì)量控制與質(zhì)量保證制度不夠健全，規(guī)范對結(jié)構(gòu)安全與耐久性的設(shè)置水準又相對較低，已建的工程中往往存在較多隱患，所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。對于土建結(jié)構(gòu)工程的安全質(zhì)量，雖然政府已作出了設(shè)計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規(guī)定，但是這種要求執(zhí)行起來缺乏可操作性。要將結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量事故減少到最低程度，還應(yīng)以預(yù)防為主，通過例行檢測及時發(fā)現(xiàn)問題。

總 結(jié)：

綜上所述，土木結(jié)構(gòu)工程的耐久性與工程的使用壽命密切相關(guān)，是建筑結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)保持正常功能的能力，提高土建結(jié)構(gòu)工程的安全性和耐久性具有的意義，在實踐中，不僅要注意因為施工、設(shè)計等因素帶來的安全耐久性問題，還要提高對環(huán)境等因素的重視。筆者相信，只要仔細做好各方面提高安全性和耐久性的工作，未來我國的土建結(jié)構(gòu)工程建設(shè)水平一定可以達到新的水準。

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