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关于土建结构安全性的讨论

作者: 王忠明

  摘 要:随着土建工程规模的扩大和由此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、大型化发展,施工日益走向机械化和自动化。同时组织管理开始应用系统工程的理论和方法,日益走向科学化;有些工程设施的建设继续趋向结构和构件标准化和生产工业化。这样,不仅可以降低造价、缩短工期、提高劳动生产率,而且可以解决特殊条件下的施工作业问题,以建造过去难以施工的工程。笔者对我国结构设计规范的安全设置水准进行了简要的论述,以提高对土建结构安全的认识。
  关键词:土建工程;安全设置
  
  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,也与结构的正确使用有关,而这些又与土建工程法规和技术标准的合理设置及运用相关联。
  1 调整结构安全设置水准的现状
   国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论,在如何调整的问题上存在较大的意见分歧:
  1.1 安全设置水准足够 我国现行规范的安全设置水准是足够的,并已为长期实践所证明,而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉,在安全度上不能跟着英美的高标准走;安全度高了是浪费,除个别需调整外,总体上不必变动。
  1.2 设置水准不高 我国规范的安全度设置水准尽管不高,但在全面遵守标准规范有关规定,即在正常设计、正常施工和正常使用的条件下,据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用,表明这些规范规定的水准仍然适用;同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要,在物质供应条件业已改善的市场经济条件下,结构的安全设置水准应适当提高。
  2 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、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准,总体上要比国外同类规范低得多。
  2.1 构件承载能力 影响构件承载能力的安全设置水准与结构构件安全水准关系表现为,规范规定结构需要承受多大的荷载,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一个系数,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一个系数。安全系数或分项系数越大,表明安全度越高。公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似,除车载标准外,荷载分项安全系数与材料强度分项安全系数均规定较低。
  2.2 整体牢固性 结构构件需要有足够承载能力,结构物也要有整体牢固性。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。
  2.3 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。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求,如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级,都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高结构构件承载能力的安全设置水准,在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。
  3 提高土建结构工程安全性的措施
   应如何提高土建结构工程的安全性与耐久性土建结构工程能够提供多长的使用年限,可以承受多大的灾害风险,应如何更好的适应我国现代化建设需要,适应市场经济需求。其安全性与耐久性是土建结构工程的重大问题。通过分析我国土建结构工程安全性和耐久性现状,针对当前土建结构安全性的相关规定与实施问题进行探讨,并就如何在保障安全性的前提下提高建结构工程安全性进行分析:
  3.1 加强技术创新 土建结构建筑物的病害主要有裂缝、渗漏、剥蚀三种,其中影响安全和使用的最大病害是裂缝,在安全检测中,确定裂缝病害的关键是撩测,传统的探测方法有超声波法、声波跨孔法等,土建结构强度检测的主要方法有回弹法、超声回弹综合法和射线法等,这些方法主要反映了土建结构的表层强度。在安全检测中,往往采用取芯法来校正其他强度测试方法,土建结构内部缺陷检测主要采用超声波法和射线法,超声波法需要两个被测物有两个相对临空面,且穿透深度有限,同时受到结构物材料中的钢筋和含水量的影响;射线法现场测试难度大,且对测试者有一定伤害。
  3.2 安全监测设施的完善 安全监测资料是分析建筑物工作性态,保障工程安全运行的重要依据。在建筑物出现位移、变形、渗漏、裂缝扩展时,主要依靠原型观测资料来评价建筑物的安全与否,目前多以效应量的变化趋势作为评估依据。然而,由于种种原因,中小型水工混凝土建筑物的观测设施普遍比较匮乏,有些甚至没有监测设施,导致目前安全检测和评估分析更多依靠有经验的专业人员和专家相结合进行现场观察检查,对照规范开展复核计算,根据类似工程开展安全评价,然而从安全评价的复杂性看,应采用内、外部观测资料和现场检测相结合的综合分析方法,力争全面、正确的评价建筑物的安全状况。
  4 结束语
  经济社会不断发展的今天,我国土建结构系统安全问题日益凸显,对土建结构的系统安全管理认识不足是导致该问题的重要原因。应认真总结和汲取国内外结构安全管理方面的经验和教训,取其精华去其糟粕,逐步改善和提高我国土建结构工程的系统安全管理水平,形成完善的土建结构安全管理体系。
  
  参考文献
  [1]曹双寅.结构可靠性鉴定与加固技术,2007.
  [2]赵震洋.老化混凝土的断面特征与损伤描述研究,2002.

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