论土建结构工程的安全性与耐久性
摘要:本文分析了我国土建结构工程的安全性与耐久性现状, 通过交流近年来这一领域的研究成果, 探讨了亟待解决的重大问题与应对途径, 并积极提出建议, 以使土建工程结构的安全性与耐久性能够更好地适应我国现代化建设的需求。
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关键词:土建结构工程, 安全性, 耐久性, 可靠度, 使用寿命
中图分类号:V552+.4文献标识码: A
引言:
土建结构工程的安全性与耐久性是我国建设行业的一大课题。分析我国土建结构工程的安全性与耐久性现状,交流近年来这一领域的研究成果,探讨亟待解决的重大问题与应对途径,使土建工程结构的安全性与耐久性能够更好地适应我国现代化建设的需求,适应我国经济转型后面向市场经济的需求,是广大建设者的一项重要任务。
土建结构工程的安全性
结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力,是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建工程法规和技术标准(规范、规程、条例等)的合理设置及运用相关联。
1.我国结构设计规范的安全设置水准
对结构工程的设计来说,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性及结构的耐久性等几个方面。
1.1 构件承载能力的安全设置水准
与结构构件安全水准关系最大的两个因素是:
1)规范规定结构需要承受荷载(荷载标准值)的大小。比如,同样是办公楼,自1959 年以来我国规范均规定楼板承受的活荷载是每平方米150 公斤(现已确定在新的规范里将改回到200 公斤),而美、英则为240 公斤和250 公斤。
2) 规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小。前者是计算确定荷载对结构构件的作用时,将荷载标准值加以放大的系数,后者是计算确定结构构件固有的承载能力时,将构件材料的强度标准值加以缩小的系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度。
1.2 结构的整体牢固性
除了结构构件要有足够承载能力外,结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力,或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度,用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果,可以减轻灾害损失。
1.3 结构的耐久安全性
我国土建结构的设计与施工规范,重点放在各种荷载作用下的结构强度要求。而对环境因素作用(如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故,其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害,所以这个问题必须引起格外重视。
2.调整结构安全设置水准
我国结构设计规范的安全设置水准较低,与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求,而且业已历经了较长时间的考验,这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就。但是,由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准,将更有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。
3、结构设计规范的概率可靠度设计方法
自1984 年国家颁布了建筑结构设计统一标准以来,我国的建筑结构设计规范统一采用了以概率理论为基础的可靠度设计方法,其它的工程部门如:公路、铁路、港口、水利的结构设计规范也正在或计划转变。
土建结构工程的耐久性
土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上。
1、土建结构工程的耐久性现状
长期以来,人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到七十年代末期,发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。建设部于八十年代的一项调查表明,国内大多数工业建筑物在使用25~30 年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15~20 年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好,一般可维持50 年以上,但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30~40 年。桥梁、港口等基础设施工程的耐久性问题更为严重。
使混凝土结构的耐久性问题进一步加剧的原因有:混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准,导致水泥工业对水泥强度的不适当追求,使水泥细度增加,早强的矿物成份比例提高;工程施工单位不适当地加快施工进度,尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预;环境的不断恶化,如废气、酸雨,我国的酸雨面积已超过国土的30% 。
2.使用阶段的正常检测与维护
结构耐久性和使用寿命的概念,与使用阶段的检测、维护和修理不能分割,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性,相关单位在工程建成后的使用过程中,应该进行定期检测和维护。目前,国内有大量土建工程步入老化期需要诊治,有大量已建的违章工程需要评估,更有许多工程发生病害需要诊断和加固,各地已涌现了不少从事土建工程诊断、治理与加固的队伍,并有蓬勃发展成为一种新兴行业的趋势。出现问题和病害以后再来治理固然重要,但是我们更应该强调预防。要建立相应的法规和标准,要有从业人员的注册和从业机构的资质认证制度,在管理体制上予以规范。
结束语:
为了改善我国土建结构工程的安全性与耐久性, 现提出以下建议供参考: 1) 桥梁、隧道、道路、港口等基础设施工程的混凝土结构耐久性已是当前亟待采取措施应对的重大问题。否则, 一些工程的正常使用功能和安全性将得不到有效保证, 我国的现代化建设和国民经济会蒙受巨大损失, 并将给生产和公众生活带来长期困扰。建议有关部门能对工程的耐久性要求作重点审查, 明确土建工程的设计应有最低使用寿命的要求, 重要工程的设计文件中应有正常使用寿命和耐久性设计的独立章节与论证。2) 土建工程使用过程中的安全性应有定期的检测和正常的维护修理加以保证。对于重要土建工程, 我国尚无必须进行安全检测的法规。在基础设施工程的投资上有重新建、轻维修的倾向, 不利于工程寿命和投资效益。建议对重要公共基础设施和公共建筑物,在其使用期内实施强制性的定期安全检测。为此, 需要制定法规, 编制相应的技术标准。3) 完善技术标准体系与管理体制, 发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用; 逐步淡化技术规范条文的强制性质; 鼓励编制地方性规范( 标准) 和企业标准, 适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异。4) 合理设置土建结构设计的安全水准。5) 我国建筑结构设计规范采用可靠度设计方法的经验及问题值得总结。可靠度方法用于不同类型结构的先决条件和难度不一, 不必强求统一。建议有关部门在推广可靠度方法与各类设计规范时, 广泛征集各种看法, 实事求是, 谨慎对待, 不宜急于求成。
参考文献:
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