高性能結(jié)構(gòu)工程研究

張寧寧

摘 要：高性能結(jié)構(gòu)工程具有高安全性、高施工性，高維護(hù)性、高環(huán)保性以及高耐久性等優(yōu)點(diǎn)，因此是我國結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的未來趨勢也是我國建筑行業(yè)發(fā)展的必由之路。文章首先分析了現(xiàn)階段我國機(jī)構(gòu)工程面臨的問題，并由此提出了高性能結(jié)構(gòu)工程的核心理念，并在此基礎(chǔ)上給出了高性能結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的對策，以促進(jìn)我國結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高性能；結(jié)構(gòu)工程；問題；對策

1 我國結(jié)構(gòu)工程存在的問題

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，我國對結(jié)構(gòu)工程的需求也在逐步增大，出現(xiàn)了大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，隨著各個標(biāo)志性建筑的逐步完成，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和技術(shù)的難度也在不斷提升。我國的結(jié)構(gòu)工程設(shè)計材料體系以及施工等各方面均得到了突破性的發(fā)展，但隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及結(jié)構(gòu)工程建設(shè)是未來發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也必將推動結(jié)構(gòu)工程的進(jìn)一步發(fā)展，對于結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展而言，與挑戰(zhàn)并存。盡管我國的結(jié)構(gòu)工程建設(shè)領(lǐng)域得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但從安全可靠、能源消耗、空載能力、環(huán)境保護(hù)等層面來說仍然存在許多問題亟待進(jìn)一步解決。相關(guān)研究表明我國的建筑能耗占全國總能耗的32%以上，已經(jīng)成為我國單向能耗最大的行業(yè)之一，建筑業(yè)所產(chǎn)生的建筑垃圾達(dá)到了城市垃圾總量的30%到40%。再加上現(xiàn)在許多道路橋梁在設(shè)計年限之內(nèi)就已經(jīng)出現(xiàn)問題，很難達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。上述種種均是我國結(jié)構(gòu)工程發(fā)展過程中凸顯出來的問題，時至今日，我國的能源短缺、環(huán)境污染等問題已經(jīng)十分嚴(yán)峻，這也為結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)工程師在創(chuàng)造每一項作品時，都應(yīng)從可持續(xù)發(fā)展的角度進(jìn)行考慮和深思。

2 高性能結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的必要性

針對我國結(jié)構(gòu)工程所存在的各類問題，應(yīng)從源頭上進(jìn)行解決，而高性能結(jié)構(gòu)的核心在于性能，結(jié)構(gòu)工程人員應(yīng)不斷提升結(jié)構(gòu)的性能，并將其作為工程質(zhì)量的判別標(biāo)準(zhǔn)之一。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)將提升結(jié)構(gòu)的性能作為自己工作的職責(zé)，而不是僅僅滿足于達(dá)到規(guī)范的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷，發(fā)展高性能結(jié)構(gòu)的工程性能也在不斷拓展，從之前的安全性能，逐漸擴(kuò)展到包含經(jīng)濟(jì)性能、使用性能、施工性能、維護(hù)性能、抗爆性能，抗災(zāi)性能以及耐久性能等的綜合含義。盡管一項結(jié)構(gòu)工程很難同時達(dá)到上述各項性能，但是可以通過從規(guī)劃階段、設(shè)計階段、施工階段、運(yùn)營階段以及維護(hù)階段直到項目的拆除等整個生命周期階段進(jìn)行綜合管理，提升結(jié)構(gòu)的整體性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高性能結(jié)構(gòu)工程的安全、經(jīng)濟(jì)、適用、耐久、美觀的綜合理念。任何一個時期都在追求結(jié)構(gòu)的更高的性能，因?yàn)槊恳豁椆こ唐渥罱K目的都是要被使用，為了實(shí)現(xiàn)其服務(wù)功能和預(yù)期的使用效果。安全性和經(jīng)濟(jì)性則是結(jié)構(gòu)工程師工作的重要職責(zé)之一，安全性不僅關(guān)系到經(jīng)濟(jì)問題，對于人們的生命財產(chǎn)安全也具有直接影響，因此結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)在滿足安全性能的基礎(chǔ)上盡可能的降低工程造價，提高結(jié)構(gòu)工程的經(jīng)濟(jì)性。但安全性和經(jīng)濟(jì)型并不是兩個不可協(xié)調(diào)的目標(biāo)，可以通過合理的選擇結(jié)構(gòu)方案、施工方案以及施工技術(shù)等來達(dá)到安全與省錢兩個目的。從結(jié)構(gòu)工程的使用性能來說，結(jié)構(gòu)工程作為人們生活環(huán)境的重要部分，應(yīng)在保證安全、適用、經(jīng)濟(jì)和耐久的基礎(chǔ)上來追求美觀。其次，耐久性是結(jié)構(gòu)工程的重要性能之一，過早地進(jìn)行工程的拆除和重建，會造成資源的極大浪費(fèi)，環(huán)境的破壞。綜上所述，應(yīng)保證高性能結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)方案和建筑方案的合理。其次，應(yīng)進(jìn)行模型的分類計算，確保計算能夠準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)工程的實(shí)際受力特征，并為進(jìn)一步的精化、細(xì)化設(shè)計提供依據(jù)。第三，高性能結(jié)構(gòu)的受力性能較好，能夠有效避免裂紋、裂縫、脆性破壞等現(xiàn)象的出現(xiàn)。第四，高性能結(jié)構(gòu)工程的材料利用率較高，能夠發(fā)揮各不同材料的優(yōu)勢，進(jìn)而達(dá)到取長補(bǔ)短的目的，實(shí)現(xiàn)環(huán)保等目的。第五，高性能結(jié)構(gòu)工程的整體牢固性較好，可以通過采取合理的構(gòu)造措施來避免結(jié)構(gòu)工程出現(xiàn)塌陷等安全問題。第六，高性能結(jié)構(gòu)工程的自重，除少數(shù)工程需要減輕震動，或者是增強(qiáng)抗傾覆能力之外，多數(shù)結(jié)構(gòu)工程的自重較輕，不僅可以降低下部結(jié)構(gòu)的造價，而且可以有效提高結(jié)構(gòu)工程的跨越能力，進(jìn)而提升結(jié)構(gòu)的抗震性能。高性能結(jié)構(gòu)工程施工方便，構(gòu)造簡單，能將復(fù)雜的問題簡單化，進(jìn)而保證工程質(zhì)量，降低用工數(shù)量和勞動強(qiáng)度，高性能結(jié)構(gòu)工程的全壽命費(fèi)用較低，符合低碳環(huán)保綠色節(jié)能的發(fā)展需求。

3 高性能結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的對策

3.1 應(yīng)建立健全的方案論證決策機(jī)制

由于大型的結(jié)構(gòu)工程涉及到多個專業(yè)，需要各專業(yè)之間通力配合，但我國建筑工程行業(yè)通常是由建筑專業(yè)為主，其他專業(yè)為輔，在確定建筑方案的前提下，其他專業(yè)根據(jù)建筑方案，進(jìn)行進(jìn)一步的深化設(shè)計，這樣就導(dǎo)致假如建筑方案不夠合理，即使其他專業(yè)及時進(jìn)行彌補(bǔ)也無法達(dá)到預(yù)期的效果，因此應(yīng)加大對建筑方案的論證決策。但目前我國針對建筑方案的論證決策機(jī)制尚不健全。因此筆者建議對于超過一定規(guī)模的重大的結(jié)構(gòu)工程建設(shè)，在方案論證階段應(yīng)采用嚴(yán)格的論證決策機(jī)制，開展組織規(guī)劃類、結(jié)構(gòu)類、施工類、建筑類以及環(huán)境專家進(jìn)行綜合論證，并在此基礎(chǔ)上給予決策。

3.2 應(yīng)不斷推動土木工程設(shè)計施工總承包模式

現(xiàn)階段我國土木工程的設(shè)計與施工多數(shù)是獨(dú)立承包的，兩者之間的溝通協(xié)調(diào)較少，而這種模式也帶來了一系列的問題，從全生命周期的角度來進(jìn)行結(jié)構(gòu)工程評價時容易造成各個環(huán)節(jié)的浪費(fèi)，對于土木工程項目的綜合質(zhì)量具有直接影響，由于設(shè)計單位對于施工的重視程度較低，對施工過程中的安全性和可行性考慮不夠全面，而施工單位對設(shè)計過程了解不夠深入，經(jīng)常會出現(xiàn)違背設(shè)計意圖的施工，進(jìn)而導(dǎo)致工程質(zhì)量工期以及成本難以有效控制。因此筆者建議應(yīng)逐步建立健全的設(shè)計施工總承包模式，進(jìn)而推動全生命周期控制，不斷提升總承包單位的積極性。同時培育具有高素質(zhì)水平的，設(shè)備與施工為一體的總承包企業(yè)和專業(yè)人員，不斷調(diào)整勘察設(shè)計、施工以及監(jiān)理等企業(yè)的經(jīng)營結(jié)構(gòu)，不斷提升各類企業(yè)的綜合競爭力。

3.3 提升結(jié)構(gòu)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系的頂層設(shè)計，對現(xiàn)有的機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步的改革

由于現(xiàn)階段我國土木工程建設(shè)頂層設(shè)計編制等方面仍存在一些不足之處，對于先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展具有一定的阻礙作用，由于在進(jìn)行各類標(biāo)準(zhǔn)的修訂時周期過長，很難及時地反映最新的科技成果，具有一定的滯后性。其次，在進(jìn)行土木工程標(biāo)準(zhǔn)的撰寫和修訂過程中，由某些固定的部門來進(jìn)行主持，缺少相互之間的溝通與協(xié)調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致不同的規(guī)范內(nèi)容之間出現(xiàn)重疊和交叉等問題，甚至是存在一定的矛盾，很難充分的利用先進(jìn)技術(shù)。對于標(biāo)準(zhǔn)性的關(guān)鍵條文缺少深入和長期的基礎(chǔ)研究和調(diào)查研究，導(dǎo)致科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性有一定缺失。因此筆者建議，應(yīng)合理地降低標(biāo)準(zhǔn)修訂的年限，盡可能地將修訂年限控制在五年之內(nèi)。其次負(fù)責(zé)撰寫標(biāo)準(zhǔn)的單位應(yīng)面向各類部門和單位。最后國家針對標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵加大資金投入，開展深入的基礎(chǔ)研究和調(diào)查研究。

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