土木工程結(jié)構(gòu)安全性討論

李曉壯

摘 要：經(jīng)濟社會不斷發(fā)展的今天，我國土建結(jié)構(gòu)系統(tǒng)安全問題日益凸顯，對土建結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)安全管理認識不足是導(dǎo)致該問題的重要原因。應(yīng)認真總結(jié)和汲取國內(nèi)外結(jié)構(gòu)安全管理方面的經(jīng)驗和教訓(xùn)，取其精華去其糟粕，逐步改善和提高我國土建結(jié)構(gòu)工程的系統(tǒng)安全管理水平，形成完善的土建結(jié)構(gòu)安全管理體系。

關(guān)鍵詞：土建工程；安全設(shè)置

結(jié)構(gòu)安全性是結(jié)構(gòu)防止破壞倒塌的能力，是結(jié)構(gòu)工程最重要的質(zhì)量指標(biāo)。結(jié)構(gòu)工程的安全性主要決定于結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工水準(zhǔn)，也與結(jié)構(gòu)的正確使用有關(guān)，而這些又與土建工程法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的合理設(shè)置及運用相關(guān)聯(lián)。

1土木工程安全性與持久性的概念

1.1土木工程安全性

安全性是指土木工程在正常施工和正常使用的條件下，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；在設(shè)計規(guī)定的強烈地震、爆炸、車輛撞擊等偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌。

1.2土木工程持久性

持久性是指土木工程在一般的使用和維護條件下，具有持久性能，即在正常維護條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計使用年限。例如，結(jié)構(gòu)材料不致出現(xiàn)影響功能的損壞，鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋不致因保護層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。

2調(diào)整結(jié)構(gòu)安全設(shè)置水準(zhǔn)的現(xiàn)狀

國內(nèi)近幾年來已對建筑結(jié)構(gòu)安全度的設(shè)置水準(zhǔn)組織過幾次討論，在如何調(diào)整的問題上存在較大的意見分歧：

2.1安全設(shè)置水準(zhǔn)足夠我國現(xiàn)行規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)是足夠的，并已為長期實踐所證明，而國外就沒有這種經(jīng)驗。我國取得的這一成功經(jīng)驗決不能輕易丟掉，在安全度上不能跟著英美的高標(biāo)準(zhǔn)走；安全度高了是浪費，除個別需調(diào)整外，總體上不必變動。

2.2設(shè)置水準(zhǔn)不高我國規(guī)范的安全度設(shè)置水準(zhǔn)盡管不高，但在全面遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有關(guān)規(guī)定，即在正常設(shè)計、正常施工和正常使用的條件下，據(jù)此建成的上百億平米的建筑物絕大多數(shù)至今仍在安全使用，表明這些規(guī)范規(guī)定的水準(zhǔn)仍然適用；同時為了縮小與先進國際標(biāo)準(zhǔn)的差距以及鑒于可持續(xù)發(fā)展和提高耐久性的需要，在物質(zhì)供應(yīng)條件業(yè)已改善的市場經(jīng)濟條件下，結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置水準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)提高。

3我國結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)

對結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計來說，結(jié)構(gòu)的安全性主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全性、結(jié)構(gòu)的整體牢固性與結(jié)構(gòu)的耐久性等幾個方面。我國建筑物和橋梁等土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范在這些方面的安全設(shè)置水準(zhǔn)，總體上要比國外同類規(guī)范低得多。

3.1結(jié)構(gòu)的耐久安全性我國土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工規(guī)范，重點放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強度要求，而對環(huán)境因素作用下的耐久性要求則相對考慮較少。混凝土結(jié)構(gòu)因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)安全事故，其嚴(yán)重程度已遠過于因結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全水準(zhǔn)設(shè)置偏低所帶來的危害，所以這個問題必須引起格外重視。我國規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關(guān)的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，都顯著低于國外規(guī)范。損害結(jié)構(gòu)承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全設(shè)置水準(zhǔn)，在一些情況下也有利于結(jié)構(gòu)的耐久性與結(jié)構(gòu)使用壽命。

3.2構(gòu)件承載能力影響構(gòu)件承載能力的安全設(shè)置水準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全水準(zhǔn)關(guān)系表現(xiàn)為，規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)需要承受多大的荷載，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，前者是計算確定荷載對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時，將荷載標(biāo)準(zhǔn)值加以放大的一個系數(shù)，后者是計算確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件固有的承載能力時，將構(gòu)件材料的強度標(biāo)準(zhǔn)值加以縮小的一個系數(shù)。安全系數(shù)或分項系數(shù)越大，表明安全度越高。公路橋梁結(jié)構(gòu)的情況也與房屋建筑結(jié)構(gòu)類似，除車載標(biāo)準(zhǔn)外，荷載分項安全系數(shù)與材料強度分項安全系數(shù)均規(guī)定較低。

3.3整體牢固性結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要有足夠承載能力，結(jié)構(gòu)物也要有整體牢固性。結(jié)構(gòu)的整體牢固性是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)某處的局部破壞不至于導(dǎo)致大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力，或者說是結(jié)構(gòu)不應(yīng)出現(xiàn)與其原因不相稱的破壞后果。結(jié)構(gòu)的整體牢固性主要依靠結(jié)構(gòu)能有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、爆炸等災(zāi)害荷載或因人為差錯導(dǎo)致的災(zāi)難后果，可以減輕災(zāi)害損失。

4提高土建結(jié)構(gòu)工程安全性的措施

應(yīng)如何提高土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性土建結(jié)構(gòu)工程能夠提供多長的使用年限，可以承受多大的災(zāi)害風(fēng)險，應(yīng)如何更好的適應(yīng)我國現(xiàn)代化建設(shè)需要，適應(yīng)市場經(jīng)濟需求。其安全性與耐久性是土建結(jié)構(gòu)工程的重大問題。通過分析我國土建結(jié)構(gòu)工程安全性和耐久性現(xiàn)狀，針對當(dāng)前土建結(jié)構(gòu)安全性的相關(guān)規(guī)定與實施問題進行探討，并就如何在保障安全性的前提下提高建結(jié)構(gòu)工程安全性進行分析：

4.1安全監(jiān)測設(shè)施的完善安全監(jiān)測資料是分析建筑物工作性態(tài)，保障工程安全運行的重要依據(jù)。在建筑物出現(xiàn)位移、變形、滲漏、裂縫擴展時，主要依靠原型觀測資料來評價建筑物的安全與否，目前多以效應(yīng)量的變化趨勢作為評估依據(jù)。然而，由于種種原因，中小型水工混凝土建筑物的觀測設(shè)施普遍比較匱乏，有些甚至沒有監(jiān)測設(shè)施，導(dǎo)致目前安全檢測和評估分析更多依靠有經(jīng)驗的專業(yè)人員和專家相結(jié)合進行現(xiàn)場觀察檢查，對照規(guī)范開展復(fù)核計算，根據(jù)類似工程開展安全評價，然而從安全評價的復(fù)雜性看，應(yīng)采用內(nèi)、外部觀測資料和現(xiàn)場檢測相結(jié)合的綜合分析方法，力爭全面、正確的評價建筑物的安全狀況。

4.2加強技術(shù)創(chuàng)新土建結(jié)構(gòu)建筑物的病害主要有裂縫、滲漏、剝蝕三種，其中影響安全和使用的最大病害是裂縫，在安全檢測中，確定裂縫病害的關(guān)鍵是撩測，傳統(tǒng)的探測方法有超聲波法、聲波跨孔法等，土建結(jié)構(gòu)強度檢測的主要方法有回彈法、超聲回彈綜合法和射線法等，這些方法主要反映了土建結(jié)構(gòu)的表層強度。在安全檢測中，往往采用取芯法來校正其他強度測試方法，土建結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷檢測主要采用超聲波法和射線法，超聲波法需要兩個被測物有兩個相對臨空面，且穿透深度有限，同時受到結(jié)構(gòu)物材料中的鋼筋和含水量的影響；射線法現(xiàn)場測試難度大，且對測試者有一定傷害。

5結(jié)束語

隨著土建工程規(guī)模的擴大和由此產(chǎn)生的施工工具、設(shè)備、機械向多品種、自動化、大型化發(fā)展，施工日益走向機械化和自動化。同時組織管理開始應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法，日益走向科學(xué)化；有些工程設(shè)施的建設(shè)繼續(xù)趨向結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)工業(yè)化。這樣，不僅可以降低造價、縮短工期、提高勞動生產(chǎn)率，而且可以解決特殊條件下的施工作業(yè)問題，以建造過去難以施工的工程。筆者對我國結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)進行了簡要的論述，以提高對土建結(jié)構(gòu)安全的認識。

參考文獻：

[1]曹雙寅.結(jié)構(gòu)可靠性鑒定與加固技術(shù)，2007.

[2]趙震洋.老化混凝土的斷面特征與損傷描述研究，2002.