安全性與耐久性在土建工程中的重要性探討

 安全性與耐久性在土建工程中的重要性探討

　　摘要：土建結(jié)構(gòu)安全性是結(jié)構(gòu)防止破壞倒塌的能力，是工程最重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)工程的安全性主要決定于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(yùn)用相關(guān)聯(lián)。本文荷載標(biāo)準(zhǔn)值及構(gòu)件的承載能力，建筑物的使用年限、節(jié)約能源等各方面綜合考慮，提出適當(dāng)提高安全設(shè)置水準(zhǔn)將有并減少事故的發(fā)生頻率和提高工程抗御災(zāi)害的能力。并提出提高土建工程結(jié)構(gòu)的耐久性建議。

　　關(guān)鍵詞：土建工程，安全性，耐久性

　　我國(guó)土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工規(guī)范，重點(diǎn)放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，而對(duì)環(huán)境因素作用下的耐久性要求則相對(duì)考慮較少�；炷�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(yuǎn)過(guò)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(lái)的危害，所以這個(gè)問(wèn)題必須引起格外重視。

　　1土建結(jié)構(gòu)的安全性

　　1.1設(shè)計(jì)安全度水準(zhǔn)

　　結(jié)構(gòu)的安全性是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最主要的目標(biāo)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全度，可理解為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)賦與結(jié)構(gòu)防止破壞的安全程度。決定結(jié)構(gòu)安全性的因素非常復(fù)雜，除了十分簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)對(duì)象如單一預(yù)制構(gòu)件之類(lèi)外，結(jié)構(gòu)承載力的安全性似乎很難用具體數(shù)值度景，帶有很大的模糊性。規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)安全度的設(shè)置水準(zhǔn)歷來(lái)是結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域內(nèi)最有爭(zhēng)議的問(wèn)題。設(shè)計(jì)方法中通常采用的安全系數(shù)或可靠指標(biāo)只能反映安全程度的一個(gè)側(cè)面或部分。我國(guó)建筑物和橋梁等土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范在這些方面的安全度，總體上要比國(guó)外同類(lèi)規(guī)范偏低。

　　結(jié)構(gòu)的整體牢固性，除了結(jié)構(gòu)構(gòu)件要有足夠承載能力外，結(jié)構(gòu)物還要有整體牢固性。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(shuō)是結(jié)構(gòu)不應(yīng)出現(xiàn)與其原因不相稱(chēng)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(lái)抵抗地震、爆炸等災(zāi)害荷載或因人為差錯(cuò)導(dǎo)致的災(zāi)難后果，可以減輕災(zāi)害損失。

　　1.2安全設(shè)置調(diào)整分析

　　我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)較低，與我國(guó)建國(guó)后長(zhǎng)期處于短缺經(jīng)濟(jì)和計(jì)劃體制的歷史條件有關(guān)。但是，能夠?qū)ν两ńY(jié)構(gòu)取用較低的安全水準(zhǔn)并基本滿足了當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)與生活需求，而且業(yè)已歷經(jīng)了較長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)，這是國(guó)內(nèi)土木工程科技人員經(jīng)過(guò)巨大努力所取得的重大成就；但是，由于安全儲(chǔ)備較低，抵御意外作用的能力相對(duì)不足。提高安全設(shè)置水準(zhǔn)將有利于減少事故的發(fā)生頻率和提高工程抗御災(zāi)害的能力。另外，我國(guó)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(jì)、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；但是理想的就很難做到，同時(shí)為了縮小與先進(jìn)國(guó)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，合理設(shè)置土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全水準(zhǔn)，必須考慮工程失效的風(fēng)險(xiǎn)后果、社會(huì)的財(cái)富與資源供給、乃至公眾的意向等多種因素。

　　2土建結(jié)構(gòu)的耐久性

　　結(jié)構(gòu)工程的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)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。

　　2.1目前土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性

　　長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直以為混凝土是非常耐久的材料。直到70年代末期，發(fā)達(dá)國(guó)家才逐漸發(fā)現(xiàn)原先建成的基礎(chǔ)設(shè)施工程在一些環(huán)境下出現(xiàn)過(guò)早損壞。美國(guó)許多城市的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程和港口工程建成后不到二三十年甚至在更短的時(shí)期內(nèi)就出現(xiàn)劣化；民用建筑和公共建筑的使用環(huán)境相對(duì)較好，一般可維持50年以上，但室外的陽(yáng)臺(tái)、雨罩等露天構(gòu)件的使用壽命通常僅有三四十年。橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施工程的耐久性問(wèn)題更為嚴(yán)重，由于鋼筋的混凝土保護(hù)層過(guò)薄且密實(shí)性差，許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開(kāi)裂。耐久性問(wèn)題的嚴(yán)重性和迫切性在于我們?cè)S多正在建設(shè)的工程仍未吸取國(guó)際和國(guó)內(nèi)的大量慘痛教訓(xùn)，還沿著老路重蹈覆轍。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋，仍沒(méi)有在材料性能和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。

　　2.2提高土木工程的耐久性的分析

　　首先編寫(xiě)出相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工技術(shù)文件，另一方面則要安排系統(tǒng)的研究項(xiàng)目，加大耐久性研究工作的支持力度：混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前國(guó)際上結(jié)構(gòu)工程學(xué)科最為重要的前沿研究領(lǐng)域之一�；炷�土的耐久性研究牽扯到原材料和環(huán)境等特定條件，需要考慮本國(guó)的特點(diǎn)，是不能完全依賴(lài)國(guó)外研究成果。重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是可持續(xù)發(fā)展的需要。要提高高性能混凝土的占有量，減少水泥用量。延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命意味著節(jié)約材料，而耐久的混凝土一般又是水泥用量較低和礦物摻合料用量較高的混凝土，所以耐久的混凝土正適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的需要。國(guó)際上對(duì)橋梁、隧道等土木工程的設(shè)計(jì)工作壽命多為100年�？紤]到耐久性不足所造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)，近年來(lái)有要求將這些工程的最低工作壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)的趨勢(shì)。

　　土木結(jié)構(gòu)工程使用階段的正常檢測(cè)與維護(hù)結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測(cè)、維護(hù)和修理不能分割，對(duì)處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程來(lái)說(shuō)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(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)。完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與管理體制，發(fā)揮學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制、修訂和管理中的作用，逐步淡化技術(shù)規(guī)范條文的強(qiáng)制性質(zhì)；鼓勵(lì)編制地方性規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)不同地區(qū)在環(huán)境地質(zhì)和經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平上的差異，并鼓勵(lì)科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。

　　3土建結(jié)構(gòu)工程的檢測(cè)與維護(hù)

　　結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測(cè)、維護(hù)和修理不能分割，對(duì)處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程來(lái)說(shuō)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(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)。我國(guó)有結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)規(guī)范與施工規(guī)范，但沒(méi)有如何使用的規(guī)范。有些工程倒塌事故，就是因?yàn)闃蛎娼Y(jié)構(gòu)與主拱之間的吊桿在連接處發(fā)生銹蝕，如果有定期的檢測(cè)要求，這樣的事故很有可能避免。我國(guó)由于施工管理水平和事故操作人員的素質(zhì)相對(duì)一般，質(zhì)量控制與質(zhì)量保證制度不夠健全，規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)安全與耐久性的設(shè)置水準(zhǔn)又相對(duì)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(cè)的要求。

　　從國(guó)家對(duì)公共工程建設(shè)的投資和對(duì)工程設(shè)計(jì)的要求來(lái)看，需要有工程整個(gè)使用期限即全壽命費(fèi)用支出的論證。只注意工程項(xiàng)目建設(shè)的一次投資支出，很少考慮工程建成后需要正常維護(hù)與修理的長(zhǎng)期費(fèi)用，不但可能損害工程使用壽命和正常使用功能，而且經(jīng)濟(jì)上算總賬會(huì)很不合算。

　　總之，完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與管理體制，重視提高工程施工、管理人員以及監(jiān)測(cè)人員的職業(yè)素養(yǎng)也是保證土建結(jié)構(gòu)工程的重點(diǎn)。

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性一直是設(shè)計(jì)者與使用者非常關(guān)注的問(wèn)題，關(guān)系到安全與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)、基礎(chǔ)設(shè)施的投資，并與國(guó)家現(xiàn)行政策、法規(guī)以及未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程問(wèn)題。所以，在國(guó)家有關(guān)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用可靠性研究的新技術(shù)理論，并且結(jié)合結(jié)構(gòu)耐久性方面的研究，適當(dāng)提高土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命，就能夠使工程結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性，更好的適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的需求，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的需求。

　　另外，加強(qiáng)土建現(xiàn)場(chǎng)管理的技術(shù)及其方法的研究和應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上改進(jìn)和加強(qiáng)對(duì)影響土建因素的防范措施，對(duì)提高項(xiàng)目的全壽命經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。