路橋工程論文：土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性

由中國工程院土木水利建筑學(xué)部發(fā)起，并會同國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局、國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)中心、國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料學(xué)部共同主辦，清華大學(xué)結(jié)構(gòu)工程與振動教育部重點實驗室承辦的“土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性”科技論壇，于2001年11月17~18日在清華大學(xué)舉行。論壇的宗旨是：分析我國土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性現(xiàn)狀，交流近年來這一領(lǐng)域的研究成果，探討亟待解決的重大問題與應(yīng)對途徑，并積極提出建議為政府有關(guān)部門制定或修訂相關(guān)的技術(shù)政策或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供參考依據(jù)，以期土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性能夠更好地適應(yīng)我國現(xiàn)代化建設(shè)的需求，適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型后面向市場經(jīng)濟(jì)的需求。 

會議收到論文報告58篇并印發(fā)了文集，有140人參加會議，在第一天的大會和第二天的分組會上分別有17位和26位專家作了報告，另外還安排了半天時間進(jìn)行自由發(fā)言和討論。會議氣氛熱烈，取得了預(yù)期的效果，不同觀點之間也進(jìn)行了較為充分的交流。 

鑒于這一會議的論壇性質(zhì)，以下僅就會上提出的一些問題及建議作一歸納，提交與會專家考慮并審議。 

 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（維護(hù)、檢測）有關(guān)，而這些又與土建工程法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范、規(guī)程、條例等）的合理設(shè)置及運用相關(guān)聯(lián)。 

1．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。 

1.1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)系最大的二個因素是：1）規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)需要承受多大的荷載（荷載標(biāo)準(zhǔn)值），比如同樣是辦公樓，我國規(guī)范自1959年以來均規(guī)定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤(現(xiàn)已確定在新的規(guī)范里將改回到200公斤)，而美、英則為240和250公斤；2) 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)。這些用量值表示的系數(shù)體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)構(gòu)件在給定標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的安全度，在安全系數(shù)設(shè)計方法(如我國的公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范)中稱為安全系數(shù)，體現(xiàn)了安全儲備的需要；而在可靠度設(shè)計方法(如我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范)中稱為分項系數(shù)，體現(xiàn)了一定的名義失效概率或可靠指標(biāo)。安全系數(shù)或分項系數(shù)越大，表明安全度越高。我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定活荷載與恒載（如結(jié)構(gòu)自重）的分項系數(shù)分別為1.4和1.2，而美國則分別為1.7和1.4，英國1.6和 1.4 ；這樣根據(jù)我國規(guī)范設(shè)計辦公樓時，所依據(jù)的樓層設(shè)計荷載（荷載標(biāo)準(zhǔn)值與荷載分項系數(shù)的乘積）值大約只有英美的52%（考慮人員和設(shè)施等活載）和85%（對結(jié)構(gòu)自重等恒載），而設(shè)計時據(jù)以確定構(gòu)件能夠承受荷載的能力（與材料強度分項系數(shù)有關(guān)）卻要比英美規(guī)范高出的10~15%，二者都使構(gòu)件承載力的安全水準(zhǔn)下降。日本與德國的設(shè)計規(guī)范在某些方面比英美還要保守些。一些發(fā)展中國家的結(jié)構(gòu)設(shè)計多根據(jù)發(fā)達(dá)國家的規(guī)范，就如我國解放前和建國初期的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法參照美國規(guī)范一樣。至于中國的香港和臺灣，至今仍分別以英國和參考美國規(guī)范為依據(jù)。這里需要說明的是，在其他建筑物的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值上，與國外的差別并沒有象辦公樓、公寓、宿舍中這樣大。不同材料、不同類型的結(jié)構(gòu)在安全設(shè)置水準(zhǔn)上與國際間的差距并不相同，比如鋼結(jié)構(gòu)的差距可能相對小些。 

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)（我國規(guī)范對車載取1.4，比國際著名的美國AASHTO規(guī)范的1.75約低25%）與材料強度分項安全系數(shù)均規(guī)定較低。 

盡管我國設(shè)計規(guī)范所設(shè)定的安全貯備較低，但是某些工程的材料用量反而有高于國外同類工程的，這里的問題主要在于設(shè)計墨守陳規(guī)，在結(jié)構(gòu)方案、材料選用、分析計算、結(jié)構(gòu)構(gòu)造上缺乏創(chuàng)新。 

1.2 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。唐山地震造成的巨大傷亡與當(dāng)?shù)胤课萁Y(jié)構(gòu)缺乏整體牢固性有很大關(guān)系。2001年石家莊發(fā)生故意破壞的惡性爆炸事件，一棟住宅樓因土炸藥爆炸造成的墻體局部破壞，竟導(dǎo)致整棟樓的連續(xù)倒塌，也是房屋設(shè)計牢固性不足的表現(xiàn)。 

1.3 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（如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學(xué)介質(zhì)侵蝕）下的耐久性要求則相對考慮較少�；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(hù)鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護(hù)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。 

2．調(diào)整結(jié)構(gòu)安全設(shè)置水準(zhǔn)的不同見解 

我國結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)較低，與我國建國后長期處于短缺經(jīng)濟(jì)和計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)時的生產(chǎn)與生活需求，而且業(yè)已歷經(jīng)了較長時間的考驗，這是國內(nèi)土建科技人員經(jīng)過巨大努力所取得的重大成就；但是，由于安全儲備較低，抵御意外作用的能力相對不足。如果適當(dāng)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。國內(nèi)發(fā)生的大量工程安全事故，主要是由于管理上的腐敗和不善以及嚴(yán)重的人為錯誤所致�，F(xiàn)在提出要重新審視結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置水準(zhǔn)，主要是基于客觀形勢的變化，是由于我們現(xiàn)在從事的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)要為今后的現(xiàn)代化奠定基礎(chǔ)，要滿足今后幾十年、上百年內(nèi)人們生產(chǎn)生活水平發(fā)展的需要，有些土建結(jié)構(gòu)如商品房屋則更要滿足市場經(jīng)濟(jì)條件下具備商品屬性的需要。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，這次科技論壇上同樣反映了這些不同的見解： 

1）認(rèn)為我國現(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）認(rèn)為我國規(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“三正常”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“三正常”很難做到，同時為了縮小與先進(jìn)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(jì)條件下，結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置水準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)提高。這種提高只能適度，因為我國目前尚屬發(fā)展中國家。 

3）認(rèn)為我國規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)應(yīng)該大體與國際水準(zhǔn)接近，需要大幅度提高。這是由于隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平不斷提高，土建工程特別是重大基礎(chǔ)設(shè)施工程出現(xiàn)事故所造成的風(fēng)險損失后果將愈益嚴(yán)重，而為了提高工程安全程度所需要的經(jīng)費投入在整個工程（特別是建筑工程）造價中所占的比重現(xiàn)在已愈來愈低，材料供應(yīng)也十分充裕。過去的低安全水準(zhǔn)只是適應(yīng)了以往短缺型計劃經(jīng)濟(jì)年代的需要，但決不是沒有風(fēng)險，如果規(guī)范的安全水準(zhǔn)較高，曾經(jīng)發(fā)生過的有些安全事故本來是可以避免的，而規(guī)范的這一缺陷在一定程度上為“三正常”的提法所掩蓋。在建的工程要為將來的現(xiàn)代化社會服務(wù)，安全性上一定要有高標(biāo)準(zhǔn)。低的安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在參與將來的國際競爭中也難以被承認(rèn)，即使結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全設(shè)置水準(zhǔn)能夠提高到與發(fā)達(dá)國家一樣，由于我們的施工質(zhì)量總體較差，結(jié)構(gòu)的安全性依然會有差距。 

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的概率可靠度設(shè)計方法 

自1984年國家建委和國家建設(shè)部頒布了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以來，我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范已從80年代末期起拋棄了傳統(tǒng)的多安全系數(shù)設(shè)計方法，從而統(tǒng)一采用以概率理論為基礎(chǔ)的可靠度設(shè)計方法；其它的工程部門如公路、鐵路、港口、水利的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范也正在或計劃作這樣的轉(zhuǎn)變。我國規(guī)范的可靠度設(shè)計方法是參考國際上的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)ISO2394并經(jīng)過國內(nèi)科技人員努力后得以實施的。將可靠度設(shè)計方法用于結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，在國際學(xué)術(shù)界內(nèi)通常被看成是一種發(fā)展趨勢，但在工程內(nèi)界則存在不同看法。盡管有了ISO2394，國外卻鮮有重要或著名的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范已直接采用了可靠度設(shè)計方法，至今仍采用多安全系數(shù)設(shè)計方法或稱荷載抗力系數(shù)法。在我國，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中的可靠度設(shè)計方法以及企圖將我國各個行業(yè)的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范都用可靠度方法統(tǒng)一起來的做法，雖然工程設(shè)計界頗有微詞，但學(xué)術(shù)界持贊成和肯定者是主流，不過仍不時有人對可靠度方法用于設(shè)計規(guī)范的適用性提出質(zhì)疑。這次科技論壇上則較為集中地反映了對規(guī)范可靠度方法的意見分歧。 

對我國規(guī)范的可靠度設(shè)計方法持肯定意見的專家認(rèn)為這是重大的科技進(jìn)步，可靠度方法對安全度的概率定義要比定值的安全系數(shù)更清晰、更科學(xué)、更合理，當(dāng)然概率可靠度設(shè)計方法本身尚有不少缺陷，有待進(jìn)一步修改完善。持相反意見的人則認(rèn)為，結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范所面向的是類型多樣的復(fù)雜群體，在安全度上需要考慮的不確定性與不確知性非常復(fù)雜，并不是“從統(tǒng)計數(shù)學(xué)觀點出發(fā)的概率定義”所能科學(xué)描述或處理；規(guī)范可靠度方法在我國十多年的實踐表明，它并沒有給結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性帶來明顯實效，反而造成了安全概念上的某些混亂；對工程技術(shù)人員來說，結(jié)構(gòu)的安全度用可靠指標(biāo)和虛假的失效概率表達(dá)后變得更加不可揣摩和模糊不清，不如安全系數(shù)那樣從安全儲備出發(fā)的度量方法更為直觀和便于處理具體工程的安全問題；現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范中的可靠度方法很不成熟，存在不少根本缺陷；他們認(rèn)為半概率的多安全系數(shù)方法更適用于規(guī)范，也不排斥可靠度分析的結(jié)果可以作為一種參考，在綜合判斷安全系數(shù)的合理取值時予以考慮。 

土建結(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。 

1、土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀 

大多數(shù)土建結(jié)構(gòu)由混凝土建造�；炷�土結(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前困擾土建基礎(chǔ)設(shè)施工程的世界性問題，并非我國所特有，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，人們一直以為混凝土應(yīng)是非常耐久的材料。直到70年代末期，發(fā)達(dá)國家才逐漸發(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)過早損壞。美國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期內(nèi)就出現(xiàn)劣化；據(jù)1998年美國土木工程學(xué)會的一份材料估計，他們需要有1.3萬億美元來處理美國國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施工程存在的問題，僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需800億美無，而現(xiàn)在聯(lián)邦政府每年為此的撥款只有50～60億美元。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這一環(huán)境下橋梁的1/4。發(fā)達(dá)國家為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性投入了大量科研經(jīng)費并積極采取應(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損害，鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm，而混凝土強度的最低等級也從50年代的C25增到后來的C40，橋面板混凝土從不要求外加引氣劑、不設(shè)防水層到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設(shè)計方面至今仍無明確要求，對混凝土保護(hù)層和強度的要求僅為2.5cm與C25，與上面提到的加拿大50年代水準(zhǔn)一致。國內(nèi)按這種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的一座大橋，建成后僅8年，由于鹽凍侵蝕，現(xiàn)已不得不部分拆除重建。 

我國建設(shè)部于80年代的一項調(diào)查表明，國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用25～30年后即需大修，處于嚴(yán)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，一般可維持50年以上，但室外的陽臺、雨罩等露天構(gòu)件的使用壽命通常僅有30～40年。橋梁、港工等基礎(chǔ)設(shè)施工程的耐久性問題更為嚴(yán)重，由于鋼筋的混凝土保護(hù)層過薄且密實性差，許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂。海港碼頭一般使用十年左右就因混凝土順筋開裂和剝落，需要大修。京津地區(qū)的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用，使用十幾年后就出現(xiàn)問題，有的不得不限載、大修或拆除。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。我國鐵路隧道用低強度的C15混凝土作襯砌材料，密實度和抗?jié)B性差，不耐地下水與機車廢氣侵蝕，開裂與滲漏嚴(yán)重；對幾個路局所轄的隧道進(jìn)行抽樣調(diào)查表明，漏水的占50.4%，其中1/3滲漏嚴(yán)重，并導(dǎo)致鋼軌等配件銹蝕以及電力牽引地段漏電，影響正常運行，而1999年頒布的鐵路隧道設(shè)計規(guī)范仍未能對隧道的耐久性問題采取適當(dāng)?shù)膶Σ撸�如適當(dāng)提高混凝土的最低強度等級和在混凝土中摻入化學(xué)纖維等。 耐久性問題的嚴(yán)重性和迫切性在于我們許多正在建設(shè)的工程仍未吸取國際和國內(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。甚至大型工程如2000年投入運行的珠海蓮花跨海大橋，其主體結(jié)構(gòu)在浪濺區(qū)仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3～4cm厚的保護(hù)層厚度。 

有專家估計，我國“大干”基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)的高潮還可延續(xù)20年，由于忽視耐久性，迎接我們的還會有“大修”20年的高潮，這個高潮可能不用很久就將到來，其耗費將倍增于當(dāng)初這些工程施工建設(shè)時的投資。 

使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題進(jìn)一步加劇的原因有： 

1) 由于混凝土的質(zhì)量檢驗習(xí)慣上以單一的強度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致水泥工業(yè)對水泥強度的不適當(dāng)追求，使水泥細(xì)度增加，早強的礦物成份比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質(zhì)量的檢驗在強度上只要求不低于規(guī)定的最低許可值，而國外則同時還要求不高于規(guī)定的最高值，如果強度超過了也被認(rèn)為不合格，這種要求還有利于水泥產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性。 

2) 工程施工單位不適當(dāng)?shù)丶涌焓┕みM(jìn)度，尤其是政府行政領(lǐng)導(dǎo)對工程進(jìn)度的不適當(dāng)干預(yù)�；炷�土的耐久性質(zhì)量尤其需要有足夠的施工養(yǎng)護(hù)期加以保證，早產(chǎn)有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國內(nèi)媒體上大加宣傳的所謂幾個月就修成一條大路、建成一座大橋、或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻(xiàn)禮工程，很可能就是今后注定要花掉更多資金進(jìn)行大修的短命工程。提前完成合同規(guī)定施工期的在國外要被罰款，因為意味著工程質(zhì)量有遭到損害的可能。 

3) 環(huán)境的不斷惡化，如廢氣、酸雨，我國的酸雨面積已超過國土的30% 。 

當(dāng)前迫切需要進(jìn)行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎(chǔ)設(shè)施工程耐久性設(shè)計的技術(shù)條例，修訂補充現(xiàn)行規(guī)范中對結(jié)構(gòu)耐久性的要求。首先需要明確的是各種基礎(chǔ)設(shè)施工程的設(shè)計工作壽命，在重要工程的設(shè)計文件中必須有使用壽命的要求和論證。當(dāng)前在建的眾多工程在耐久性上之所以仍然沿著重蹈覆轍的道路走，很重要的一個原因是工程設(shè)計施工技術(shù)人員在耐久性上沒有可資遵循的新依據(jù)。更為嚴(yán)重的是現(xiàn)行規(guī)范中的有些條文，本身就對耐久性有害。為了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、礦渣等礦物摻合料是重要的技術(shù)手段，國外有的規(guī)范甚至規(guī)定在橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)中必須加入粉煤灰等摻合料，而我國的鐵路混凝土橋隧施工規(guī)范仍在明文禁止使用。此外，工程技術(shù)界還存在長期形成的一些過時的看法，對改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如，顧慮會影響混凝土強度而不愿使用引氣劑，而引氣本應(yīng)作為改善混凝土耐久性和工作性的常規(guī)手段；又如，希望加大水泥用量來保證混凝土強度，而盡可能低的水泥用量本應(yīng)是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。 

在修訂規(guī)范的耐久性要求上，交通部于2001年頒布的港工混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范已為其它土建工程行業(yè)起到較好的示范作用。我們一方面要參照國內(nèi)外已有的資料和經(jīng)驗，盡快編寫出相應(yīng)的設(shè)計施工技術(shù)文件以應(yīng)急需，另一方面則要安排系統(tǒng)的研究項目，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，而我國在這一方面相當(dāng)落后�；炷�土的耐久性研究離不開原材料和環(huán)境等特定條件，需要考慮本國的特點，是不能完全依賴國外研究成果的。 

重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性也是可持續(xù)發(fā)展的需要。生產(chǎn)混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床，水泥生產(chǎn)排放的二氧化碳已占人類活動排放總量的1/5～1/6，而我國排放的二氧化碳量已居世界第二。我國現(xiàn)在每年生產(chǎn)5億多噸水泥，與之相伴的是年耗20多億方的砂石，長此以往實難以為繼。延長結(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應(yīng)是水泥用量較低和礦物摻合料(工業(yè)廢料)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。國際上對橋梁、隧道等土木工程的設(shè)計工作壽命多為100年，有的如英國為120年。考慮到耐久性不足所造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費，國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進(jìn)一步延長的趨勢，如提出城市環(huán)境中的橋梁至少應(yīng)有150年。 

2．土建結(jié)構(gòu)工程使用階段的正常檢測與維護(hù) 

結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護(hù)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(jìn)行定期檢測和維護(hù)。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。有些工程倒塌事故，例如最近四川宜賓的南門大橋發(fā)生橋面坍落事故，就是因為橋面結(jié)構(gòu)與主拱之間的吊桿在連接處發(fā)生銹蝕，如果有定期的檢測要求，這樣的事故很有可能避免。有些國家對于結(jié)構(gòu)的損壞可能導(dǎo)致公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程，強制規(guī)定必須定期檢測；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(zhǔn)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(zé)任單位和個人需對其“終身負(fù)責(zé)”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。 

現(xiàn)在國內(nèi)有大量土建工程因步入老化期需要診治，也有大量已建的違章工程需要評估，更有許多工程發(fā)生病害需要診斷和加固，各地已涌現(xiàn)了不少從事土建工程診斷、治理與加固的隊伍，并有蓬勃發(fā)展成為一種新興行業(yè)的趨勢。出現(xiàn)問題和病害以后再來治理固然重要，但是我們應(yīng)該更加強調(diào)預(yù)防。對于在役土建工程的檢測和評估，要建立相應(yīng)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，要有從業(yè)人員的注冊和從業(yè)機構(gòu)的資質(zhì)認(rèn)證制度，在管理體制上予以規(guī)范。 

從國家對公共工程建設(shè)的投資和對工程設(shè)計的要求來看，需要有工程整個使用期限即全壽命費用支出的論證。只注意工程項目建設(shè)的一次投資支出，很少考慮工程建成后需要正常維護(hù)與修理的長期費用，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)上算總賬會很不合算。在發(fā)達(dá)國家，由于新建工程少，用于維修的費用往往更為主要，英國1978年的土建維修費上升到1965年的3.7倍，1980年的維修費占當(dāng)年土建費用總支出的2/3。我國雖是發(fā)展中國家，現(xiàn)在正大興土木，可是過去建成的大量工程已經(jīng)或過早老化。國內(nèi)40％公路橋梁的橋齡已大于25年，加上進(jìn)入90年代以后交通量猛增，超載嚴(yán)重，以往的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)又低，路、橋的維修問題十分突出。由于養(yǎng)護(hù)維修費用得不到保證，造成工程安全隱患并在以后需要支出更多的大修費用。在土建工程的投資上，希望有關(guān)部門能加大已建工程維修的費用。 

為加速路橋等公共工程建設(shè)，國家現(xiàn)在鼓勵投資公司出資并給以一定期限如30年的經(jīng)營收入作為補償。如果對重要土建工程有必須進(jìn)行定期檢測與評估的法規(guī)，就能保證這些工程在一定期限后歸還國家管理和經(jīng)營時的良好功能，對于設(shè)計工作壽命為100年的橋梁，至少還可正常使用70年，而不至于30年到期后國家接收的已是一個破舊的工程。 

這次科技論壇對于土建結(jié)構(gòu)工程技術(shù)規(guī)范的定位、作用與管理也進(jìn)行了討論并提出了一些看法。 

長期以來，受計劃經(jīng)濟(jì)體制的影響，我們往往視技術(shù)規(guī)范為法，將規(guī)范的具體規(guī)定和要求等同于法律條文來對待。技術(shù)規(guī)范或規(guī)程，與各種技術(shù)條例、技術(shù)要求、工法、指南等技術(shù)文件一樣都是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，本身不具有法律作用，只當(dāng)工程各方（業(yè)主、設(shè)計、施工企業(yè)）認(rèn)同作為設(shè)計與施工的依據(jù)并在契約的基礎(chǔ)上，才能作為法律仲裁的依據(jù)。將技術(shù)問題法制化并強制執(zhí)行，不利于技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)造性的發(fā)揮，反而容易成為推卸責(zé)任的借口。當(dāng)然，政府部門從國家和公眾的整體利益出發(fā)，需要在安全、環(huán)保等重大原則上對土建工程的設(shè)計施工提出必須滿足的最低要求并制定相應(yīng)的法規(guī)，但法規(guī)一般并不需要提供如何達(dá)到這些要求的具體技術(shù)途徑和方法，后者是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)。政府也可以原則認(rèn)可或批準(zhǔn)某些重要的技術(shù)規(guī)范或其中某些內(nèi)容使用。 

土建工程有著強烈的個性，需要工程技術(shù)人員針對具體特點去解決設(shè)計與施工問題。所以規(guī)范作為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)宜強調(diào)其指導(dǎo)性而不是強制性。如果規(guī)范條文看作為一般意義上的法律條文，就有可能束縛設(shè)計施工人員的主動創(chuàng)造性并阻礙新技術(shù)的應(yīng)用。。我國土建工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計上與國外相比的最大差距就在于方案與技術(shù)上的創(chuàng)新，這與以往過分強調(diào)規(guī)范的法律地位從而形成所謂“結(jié)構(gòu)設(shè)計就是規(guī)范加計算”的傾向不無關(guān)聯(lián)。我國的技術(shù)規(guī)范在編寫風(fēng)格上也有模仿法律的傾向，極少提及使用者需要注意規(guī)范可能存在的某些不足之處或允許并鼓勵使用者在某些問題上可以另辟蹊徑。如果在設(shè)計施工中要取代規(guī)范中已經(jīng)落后過時甚至有害的技術(shù)規(guī)定，則無異于違法行為。相反，只要墨守規(guī)范，即使出了事故，就可不負(fù)法律責(zé)任。這樣就在客觀上降低了對工程技術(shù)人員的業(yè)務(wù)技能要求與職責(zé)要求，不利于提高我國建筑企業(yè)和從業(yè)人員的素質(zhì)以及參與今后的國際競爭。為了消除這些負(fù)面影響并杜絕鉆規(guī)范條文的空子進(jìn)行偷工減料，應(yīng)有必要建立這樣的共識并作出規(guī)定，即遵守了規(guī)范條文并不意味著就可免除法律責(zé)任。國外有些規(guī)范就是這樣規(guī)定的。 

企圖不斷加強技術(shù)規(guī)范的強制性來解決屢禁不止的工程事故，不是解決問題的有效途徑�，F(xiàn)在，有關(guān)主管部門將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中的部分條文抽出來，明確列為強制性條文，同時規(guī)定各個設(shè)計單位完成的設(shè)計，須通過有關(guān)部門或其授權(quán)委任的其他企事業(yè)設(shè)計單位的審查，而審查的主要內(nèi)容就在于對照規(guī)范強制性條文的要求，其任務(wù)已類似于執(zhí)法；這種做法是否明智似可商榷。我國土建工程事故頻繁的原因，主要在于管理不善，特別是管理環(huán)節(jié)上的腐敗；其次是施工操作人員素質(zhì)低，又難以短期解決；過分強調(diào)規(guī)范的地位與作用，未能建立與規(guī)范配套的完整標(biāo)準(zhǔn)體系，比如缺乏指南、工法等更為詳盡具體的技術(shù)文件，可以用來指導(dǎo)和規(guī)范設(shè)計與施工的各個具體環(huán)節(jié)，也有一定的關(guān)系。從設(shè)計角度看，出現(xiàn)事故主要不是由于沒有按照規(guī)范強制性條文的規(guī)定，而是方案性的錯誤或忽略主要的設(shè)計條件；也有一些工程則因過去的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)過低，耐久性不足，在使用過程中又缺乏應(yīng)有的例行檢測而導(dǎo)致失效。其實，要做到設(shè)計規(guī)范強制條文的要求最為容易，為此請專業(yè)人士審查似無必要。重要的工程設(shè)計應(yīng)規(guī)定請專業(yè)單位全面審核，其要點也應(yīng)在結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)造方法與計算分析的原則上。從結(jié)構(gòu)設(shè)計的國家規(guī)范中抽出的強制性條文不免支離破碎，個別條文的規(guī)定也不一定適合某些地區(qū)和某些工程的具體特點，反而造成麻煩。 

我國幅員廣闊，各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展很不平衡，技術(shù)力量懸殊，環(huán)境條件各異，客觀上要求規(guī)范能給設(shè)計人員更多靈活性，少一些強制性，這樣才能更好地在規(guī)范的指導(dǎo)下，根據(jù)工程的特點和具體條件去解決問題。總之，在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)上，要擺脫計劃經(jīng)濟(jì)年代遺留下來的過分強求統(tǒng)一、較少考慮個性和缺乏實事求是靈活性的傾向。要提倡和鼓勵各省市編制地方性規(guī)范，在工程的安全性和耐久性標(biāo)準(zhǔn)上，可有不同的設(shè)置水準(zhǔn)。比如上海、北京、廣州這些大城市應(yīng)該高些，在抗震防災(zāi)要求上，更應(yīng)區(qū)別對待。 全國性的規(guī)范訂得愈詳細(xì)，其適用性可能變得愈差，造成的混亂也可能愈多；特別象巖土工程那樣的規(guī)范更是如此。 

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的強制性越多，也意味著政府有關(guān)部門在具體技術(shù)問題上需要承擔(dān)的責(zé)任越重，而這些本來不該是政府部門的職責(zé)。規(guī)范中的要求是最低要求，在安全設(shè)置水準(zhǔn)上，政府需要干預(yù)的也應(yīng)是保證公眾安全的最低要求。對于土建結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，政府有關(guān)部門至今仍規(guī)定任何部門和個人不得隨意提高抗震的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)(建抗586號文件)。事實上，如將商品房的抗震設(shè)防烈度提高1度，抗震能力可提高約1倍，而增加的房屋造價相當(dāng)有限，在眾多城市中可能僅及居民用于室內(nèi)裝修費用的幾分之一。政府的這一規(guī)定無異于限制居民只能購置抗震安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)最低的房屋，如果發(fā)生地震造成損害，有關(guān)部門如何解釋？ 

規(guī)范等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的管理體制亟待改善。建國以來，由政府部門負(fù)責(zé)統(tǒng)管并指定有關(guān)企事業(yè)單位分別承擔(dān)每本規(guī)范編寫和修訂工作的做法已越來越不能適應(yīng)當(dāng)前的形勢，有些在經(jīng)費和人力上得不到保證，平時基本上沒有專門人員去搜集了解規(guī)范使用中的問題并及時修改補充規(guī)范條文；面對新的結(jié)構(gòu)型式、新的材料和新的工藝，規(guī)范的過時條文不但成為推廣新技術(shù)的阻力，而且有被誤用或盲目套用而造成工程質(zhì)量安全事故。 

發(fā)達(dá)國家有關(guān)土建結(jié)構(gòu)工程的規(guī)范及與之配套的各類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)多由行業(yè)協(xié)會或?qū)�業(yè)學(xué)會編制及管理，規(guī)范的翻新周期短，不象我們要長達(dá)10年以上。我國的學(xué)會與協(xié)會重復(fù)設(shè)置，分工不明，并且至今還依附于某一政府部門，基本上只起到政府職能部門非官方代言人的作用，距離獨立和富有活力的健全機構(gòu)還差的很遠(yuǎn)，如何發(fā)揮這些機構(gòu)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫和管理中的作用也是值得探討的一個問題。建議隨著改革的深入，整頓合并有關(guān)的學(xué)會、協(xié)會，加強其職能，并逐漸成為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制管理的主體。 

為了改善我國土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性，這次論壇中提出了以下建議供政府有關(guān)部門考慮，： 

1、橋梁、隧道、道路、港口等基礎(chǔ)設(shè)施工程的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，已是當(dāng)前亟待采取措施應(yīng)對的重大問題。否則，一些工程的正常使用功能和安全性將得不到有效保證，我國的現(xiàn)代化建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)會蒙受巨大損失，并將給生產(chǎn)和公眾生活帶來長期困擾。 

建議國家建設(shè)部、交通部、鐵道部主管土建工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的部門，能對工程的耐久性要求作重點審查，明確土建工程的設(shè)計應(yīng)有最低使用壽命的要求，重要工程的設(shè)計文件中應(yīng)有正常使用壽命和耐久性設(shè)計的獨立章節(jié)與論證； 

建議國家自然科學(xué)基金委員會能在今后一段時期內(nèi)對混凝土工程耐久性的基礎(chǔ)理論研究給予重點支持； 

建議國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局為在近期內(nèi)編訂有關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)給以立項資助； 

建議中國工程院土木水利建筑學(xué)部在其咨詢研究項目中，聯(lián)絡(luò)國內(nèi)有關(guān)專家，促進(jìn)土建結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計指導(dǎo)性技術(shù)條例的編制。 

2、土建工程使用過程中的安全性，應(yīng)有定期的檢測和正常的維護(hù)修理加以保證。對于重要土建工程，我國尚無必須進(jìn)行安全檢測的法規(guī)。在基礎(chǔ)設(shè)施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向，不利于工程壽命和投資效益。 

建議對橋、隧等重要公共基礎(chǔ)設(shè)施和公共建筑物，在其使用期內(nèi)實施強制性的定期安全檢測。為此，需要制定法規(guī)，編制相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；對于土建結(jié)構(gòu)工程的檢測與評估，需要建立從業(yè)人員的注冊制度和從業(yè)機構(gòu)的資質(zhì)認(rèn)證與監(jiān)管體制。凡屬已建工程的安全診斷也可一并歸入這一行業(yè)。 

建議政府有關(guān)部門在橋、隧、道路等土建基礎(chǔ)設(shè)施工程投資上，根據(jù)需要，加大工程維修費的比例。 

3、完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與管理體制，發(fā)揮學(xué)會、協(xié)會在技術(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)范條文的強制性質(zhì)；鼓勵編制地方性規(guī)范(標(biāo)準(zhǔn))和企業(yè)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，并鼓勵科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。  

4、合理設(shè)置土建結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全水準(zhǔn)，必須考慮工程失效的風(fēng)險后果、社會的財富與資源供給、乃至公眾的意向等多種因素。隨著我國經(jīng)濟(jì)形勢的巨大變化，有必要重新審視現(xiàn)行土建結(jié)構(gòu)工程設(shè)計規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)，建議主管部門組織論證。橋梁等交通土建結(jié)構(gòu)的風(fēng)險后果較大，且由于車流、車載、車速的快速發(fā)展，在設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)值和承載力安全度的設(shè)置水準(zhǔn)上似乎應(yīng)比一般的建筑結(jié)構(gòu)有更高的安全貯備。在建筑結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置水準(zhǔn)上，建議進(jìn)一步收集不同意見，包括商品房消費者的意向。我國不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平懸殊，在建筑物安全性和耐久性的要求上是否需要區(qū)別對待也值得探討。 

5我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范采用可靠度設(shè)計方法的經(jīng)驗及問題值得總結(jié)。可靠度方法用于不同類型結(jié)構(gòu)的先決條件和難度不一，不必強求一律。建議有關(guān)部門在推廣可靠度方法于各類設(shè)計規(guī)范時，廣泛征集各種看法，實事求是，穩(wěn)慎對待，不宜急于求成。