時(shí)間:2023-03-17 18:12:09
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Abstract: This paper discussed the main safety, durability and other aspects of civil engineering structure.
Key words: civil engineering; safety; durability
中圖分類號(hào):V552+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-2104(2012)
土建工程是指建造各類工程設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產(chǎn)活動(dòng)有關(guān)的各類工程設(shè)施,如建筑工程、公路與城市道路工程、鐵路工程、橋梁工程等。另一層含義是指為了建造工程設(shè)施應(yīng)用材料、工程設(shè)備在土地上所進(jìn)行的勘察、設(shè)計(jì)、施工等工程技術(shù)活動(dòng)。下面,筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn),主要就土木結(jié)構(gòu)工程的安全性、耐久性進(jìn)行簡(jiǎn)要探討,希望對(duì)同行有所啟發(fā)。
1土建結(jié)構(gòu)工程的安全性
結(jié)構(gòu)安全性是各種作用下結(jié)構(gòu)防止破壞倒塌、保護(hù)人員不受傷害的能力,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(jì)與施工水準(zhǔn),也與結(jié)構(gòu)的正確使用(維護(hù)、檢測(cè))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(yùn)用相關(guān)聯(lián)。1.1我國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)。對(duì)結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)而言,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)的安全耐久性等幾個(gè)方面。
一是結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全性。與結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全水準(zhǔn)關(guān)系最大的兩個(gè)因素:一是規(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1.5KPa(在新修訂的規(guī)范里已改為2KPa),而美國、英國則分別為2.4KPa和2.5KPa;二是規(guī)范規(guī)定的荷載分項(xiàng)系數(shù)與材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)的大小,前者是計(jì)算荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時(shí),將荷載標(biāo)準(zhǔn)值加以放大的一個(gè)系數(shù),后者是計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件固有的承載能力時(shí),將構(gòu)件材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值加以縮小的一個(gè)系數(shù)。這樣根據(jù)我國原有規(guī)范設(shè)計(jì)辦公樓時(shí),所依據(jù)的樓層設(shè)計(jì)荷載(荷載標(biāo)準(zhǔn)值與荷載分項(xiàng)系數(shù)的乘積)值大約只有英國、美國的52%(考慮人員和設(shè)施等的活載)和85%(對(duì)結(jié)構(gòu)自重等的恒載),而設(shè)計(jì)時(shí)據(jù)以確定構(gòu)件能夠承受荷載的能力卻要比英國、美國規(guī)范高,兩者都使構(gòu)件承載力的安全水準(zhǔn)下降。這里的問題主要在于設(shè)計(jì)墨守成規(guī),在結(jié)構(gòu)方案、材料選用、分析計(jì)算、結(jié)構(gòu)構(gòu)造上缺乏創(chuàng)新。
二是結(jié)構(gòu)的安全耐久性。我國土建結(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(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(duì)考慮較少?;炷两Y(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)大于因結(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(gè)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(qiáng)度等級(jí),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;而提高結(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。1.2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(jì)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(jì)劃體制的歷史條件有關(guān)。這種作法能夠?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,并歷經(jīng)了較長時(shí)間的考驗(yàn),這是國內(nèi)土建科技人員經(jīng)過巨大努力取得的重大成就。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。如果能夠適當(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(cuò)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(shì)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下具備商品屬性的需要。
2土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性
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。
2.1土建結(jié)構(gòu)工程耐久性現(xiàn)狀
當(dāng)今大多數(shù)土建結(jié)構(gòu)由混凝土建造。混凝土結(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。有資料指出,加拿大安大略省的公路橋梁為對(duì)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(qiáng)度的最低等級(jí)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(jí)防水膠膜并引入環(huán)氧涂膜鋼筋;我國遭受鹽凍侵蝕地區(qū)的公路橋梁在耐久性設(shè)計(jì)方面至今仍無明確要求,對(duì)混凝土保護(hù)層和強(qiáng)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。
我國橋梁、港口等基礎(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(shí)性差,許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂。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。我國鐵路隧道用低強(qiáng)度的C15混凝土作襯砌材料,密實(shí)度和抗?jié)B性差,不耐地下水與機(jī)車廢氣侵蝕,開裂與滲漏嚴(yán)重;對(duì)幾個(gè)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(yùn)行。
耐久性問題的嚴(yán)重性和迫切性在于我們?cè)S多正在建設(shè)的工程仍未吸取國際和國內(nèi)的大量慘痛教訓(xùn)。大型工程如2000年投入運(yùn)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。
2.2影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因
一是由于混凝土的質(zhì)量檢驗(yàn)習(xí)慣上以單一的強(qiáng)度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致水泥工業(yè)對(duì)水泥強(qiáng)度的不適當(dāng)追求,使水泥細(xì)度增加,早強(qiáng)的礦物成份比例提高,這些都不利于混凝土的耐久性。
二是工程施工單位不適當(dāng)?shù)丶涌焓┕みM(jìn)度,尤其是對(duì)工程進(jìn)度不適當(dāng)?shù)男姓深A(yù)?;炷恋哪途眯再|(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)一些媒體大加宣傳的所謂幾個(gè)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大量資金進(jìn)行大修的短命工程。提前完成合同規(guī)定施工工期的工程在國外要被罰款,因?yàn)橐馕吨こ藤|(zhì)量有遭到損害的可能。三是環(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%。
2.3土建結(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)施工程來說尤其如此。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質(zhì)相對(duì)較差,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。對(duì)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(jì)與施工的責(zé)任單位和個(gè)人需對(duì)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。
3 改善我國土建結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的建議
3.1對(duì)政府機(jī)關(guān)方面的建議
一是建議國家建設(shè)部、交通部、鐵道部主管土建工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的部門,能對(duì)工程的耐久性要求作重點(diǎn)審查,明確土建工程的設(shè)計(jì)應(yīng)有最低使用壽命的要求,重要工程的設(shè)計(jì)文件中應(yīng)有正常使用壽命和耐久性設(shè)計(jì)的獨(dú)立章節(jié)與論證。
二是建議有關(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(fèi)的比例;國家自然科學(xué)基金委員會(huì)能在今后一段時(shí)期內(nèi)對(duì)混凝土工程耐久性的基礎(chǔ)理論研究給予重點(diǎn)支持;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(xiàng)資助;中國工程院土木水利建筑學(xué)部在其咨詢研究項(xiàng)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(jì)指導(dǎo)性技術(shù)條例的編制。
3.2對(duì)提高土木工程安全性的建議
一是建議對(duì)土建工程使用過程中的安全性,進(jìn)行定期的檢測(cè)和正常的維護(hù)修理。對(duì)于重要土建工程,我國尚無必須進(jìn)行安全檢測(cè)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,不利于保證工程壽命和投資效益。建議對(duì)橋、隧等重要公共基礎(chǔ)設(shè)施和重要的公共建筑物,在其使用期內(nèi)實(shí)施強(qiáng)制性的定期安全檢測(cè)。為此,需要制定法規(guī)和編制相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);對(duì)于土建結(jié)構(gòu)工程的檢測(cè)與評(píng)估,需要建立從業(yè)人員的注冊(cè)制度和從業(yè)機(jī)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(fèi)的比例。
二是建議對(duì)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(shí)施強(qiáng)制性的定期安全檢測(cè)。為此,需要制定法規(guī),編制相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);對(duì)于土建結(jié)構(gòu)工程的檢測(cè)與評(píng)估,需要建立從業(yè)人員的注冊(cè)制度和從業(yè)機(jī)構(gòu)的資質(zhì)認(rèn)證與監(jiān)管體制。
三是建議完善技術(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))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(lì)科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。
中圖分類號(hào): TU714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
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(jì)與施工水準(zhǔn),也與結(jié)構(gòu)的正確使用(維護(hù)、檢測(cè))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(yùn)用相關(guān)聯(lián)。
1 我國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)
對(duì)結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)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(gè)方面。我國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(gè)要素是: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(xiàng)系數(shù)與材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)的大小,前者是計(jì)算確定荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時(shí),將荷載標(biāo)準(zhǔn)值加以放大的一個(gè)系數(shù),后者是計(jì)算確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件固有的承載能力時(shí),將構(gòu)件材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值加以縮小的一個(gè)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(jì)方法(如我國的公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范)中稱為安全系數(shù),體現(xiàn)了安全儲(chǔ)備的需要;而在可靠度設(shè)計(jì)方法(如我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范)中稱為分項(xiàng)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(xiàng)系數(shù)越大,表明安全度越高。我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定活荷載與恒載(如結(jié)構(gòu)自重)的分項(xiàng)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(jì)辦公樓時(shí),所依據(jù)的樓層設(shè)計(jì)荷載(荷載標(biāo)準(zhǔn)值與荷載分項(xiàng)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(duì)結(jié)構(gòu)自重等恒載),而設(shè)計(jì)時(shí)據(jù)以確定構(gòu)件能夠承受荷載的能力(與材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)有關(guān))卻要比英美規(guī)范高出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(jì)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(jì)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(jì)方法參照美國規(guī)范一樣。至于中國的香港和臺(tái)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(duì)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(xiàng)安全系數(shù)(我國規(guī)范對(duì)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(qiáng)度分項(xiàng)安全系數(shù)均規(guī)定較低。
盡管我國設(shè)計(jì)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(jì)墨守陳規(guī),在結(jié)構(gòu)方案、材料選用、分析計(jì)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。整體牢固性主要用來對(duì)付地震、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。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(jì)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(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(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(duì)考慮較少?;炷两Y(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(gè)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(qiáng)度等級(jí),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。
現(xiàn)在我國的城市化建設(shè)正在以飛快的速度發(fā)展著,城市化的隊(duì)伍也在不斷的擴(kuò)大。并且我國城市化建設(shè)對(duì)于土建工程的需求也日益發(fā)展,所以人們比較關(guān)注的就是土建工程的安全和質(zhì)量問題。土建工程的建設(shè)過程中,現(xiàn)在框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)能夠適應(yīng)安全和質(zhì)量的需求,從而使得土建工程具有較高的穩(wěn)固性。
1框架結(jié)構(gòu)的概念
框架結(jié)構(gòu)是指通過一種由梁、柱為主體構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系,它的作用是抵抗水平壓力,同時(shí)具有抵抗豎向承載的作用力。并且施工的時(shí)候效率也比較高,工程質(zhì)量比較好,因此現(xiàn)在可以應(yīng)用于比較大型的工業(yè)化施工。
1.1框架結(jié)構(gòu)的連接方式
框架結(jié)構(gòu)的中心是梁柱,可以在梁柱的連接之處使用剛性連接,也可以使用排架結(jié)構(gòu)的方式,也就是鉸接連接方式,并且后者現(xiàn)在都多見于工業(yè)建筑的廠房。
1.2框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)
因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)自身具有比較靈活的空間分隔,所以它可以比較隨心所欲的進(jìn)行布置工程的平面??蚣芙Y(jié)構(gòu)自身具有自重又輕的特性,可以很好地節(jié)省原料,從而不斷地提高企業(yè)的效益,為企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展??蚣芙Y(jié)構(gòu)的梁柱構(gòu)件比較容易被標(biāo)準(zhǔn)化、定型化。從而有效縮短施工的時(shí)間。因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)具有比較強(qiáng)的整體性結(jié)構(gòu),并且它的剛度又比較高,具有非常強(qiáng)的抗震性能,整體性能強(qiáng)且剛所以可以依據(jù)工程實(shí)際的情況來進(jìn)行自由澆筑。
1.3框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)
框架結(jié)構(gòu)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有比較顯著的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力。并且它的一側(cè)剛度是比較小的,如果遇到強(qiáng)力的作用,容易會(huì)出現(xiàn)水平方向上的位置移動(dòng),影響工程的質(zhì)量。實(shí)際工作中,具有相對(duì)數(shù)量比較多的吊裝次數(shù),材料之間具有非常大的接頭工作量,并且施工步驟比較復(fù)雜。這樣的話會(huì)導(dǎo)致人力資源浪費(fèi)嚴(yán)重。實(shí)際的土建工程還會(huì)受到許多因素影響,比如氣候變化以及環(huán)境等因素。因此高層的土建工程中,都要學(xué)會(huì)控制這些不利的因素,才可以使得土建工程具有比較好的質(zhì)量和安全性。
2框架結(jié)構(gòu)施工中容易出現(xiàn)的問題
2.1梁柱施工時(shí)容易出現(xiàn)的問題
梁柱是整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的中心部分,梁柱施工需要非常復(fù)雜的工藝程序,并且施工具有比較大的難度。通過以往的施工實(shí)踐,施工中容易出現(xiàn)的問題總結(jié)如下:梁柱節(jié)點(diǎn)施工時(shí),在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部進(jìn)行箍筋綁扎具有比較大的難度,操作人員為了減少操作的步驟,使用一種非規(guī)范的方式。這樣做的話,就會(huì)對(duì)框架結(jié)構(gòu)整體上的質(zhì)量帶來嚴(yán)重影響,同時(shí)也會(huì)影響到整個(gè)工程的安全問題。從技術(shù)的角度來說,要求的安全規(guī)范也是互相違背的。
2.2模板施工時(shí)容易出現(xiàn)的問題
在一個(gè)工程中,模板質(zhì)量的好壞是非常關(guān)鍵的,它會(huì)直接影響到混凝土的抗震能力,并且還可以使得混凝土結(jié)構(gòu)形狀尺寸等具有比較正確的位置,這也可以用來衡量它們有沒有達(dá)到抗震設(shè)防的能力。實(shí)際施工時(shí),必須注意以下容易出現(xiàn)的問題:①工作人員如果在進(jìn)行技術(shù)交底的時(shí)候,并沒有明確到一些相關(guān)的施工工作,就會(huì)導(dǎo)致了在拼裝模板的階段會(huì)出現(xiàn)一些誤差;②在測(cè)量軸線的過程中,會(huì)因?yàn)榉啪€的問題而發(fā)生了軸線位置移動(dòng)的現(xiàn)象,得到比較不準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果;③目前,木楔、拉螺栓等安裝的位置發(fā)生偏移,或者工作人員使用的不正確的測(cè)量方法方法不正確也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)上的偏差問題。
3框架結(jié)構(gòu)施工策略分析
3.1完善梁柱施工的策略分析
梁柱節(jié)點(diǎn)施工的時(shí)候很容易就會(huì)導(dǎo)致鋼筋綁扎錯(cuò)誤的問題。因此工作人員應(yīng)該學(xué)會(huì)用比較正確的方式來綁扎箍筋。實(shí)踐發(fā)現(xiàn),工作人員需要做好以下方法才可以保證施工質(zhì)量。土建工程施工前,工作人員要具體的劃分工藝流程,并且提前安排好工作的順序。從而實(shí)現(xiàn)鋼筋工與木工兩者進(jìn)行配合。此外,施工時(shí),工作人員也可以采用分段的方式來進(jìn)行綁扎箍筋。分段操作步驟:首先要把框架梁下面的柱箍進(jìn)行捆扎好,然后安裝好柱模,能進(jìn)行澆灌柱砼的工作。之后,工作人員拆除掉柱模,然后把梁底模安裝好,隨后將梁底筋安放在梁底模當(dāng)中,捆扎好節(jié)點(diǎn)箍筋,工作人員最后的步驟是將定位箍筋加裝于綁扎好的鋼筋上。如果使用以上的方式來進(jìn)行施工,那么工作人員需要增設(shè)腳手架的裝備。土建工程中使用框架結(jié)構(gòu),一定要注意控制梁柱,使得工作人員的土建工程質(zhì)量能夠達(dá)到規(guī)范的要求,這樣做可以避免出現(xiàn)安全問題,并且提高抗震能力。
3.2完善模板施工的策略分析
工作人員在對(duì)模板進(jìn)行施工的時(shí)候需要清楚的知道模板工程的作用,并且希望能夠達(dá)到預(yù)期的抗震能力。模版工程質(zhì)量的好壞具有非常關(guān)鍵的作用,它可以影響到整個(gè)混凝土的抗震性能。通過以往的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),可以看出來,模板的質(zhì)量在很大程度上決定框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,所以工作人員要嚴(yán)格的控制把關(guān)技術(shù)交底工作,然后嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)圖的需求布置預(yù)埋件。另外,工作人員進(jìn)行測(cè)量放線的時(shí)候,要查驗(yàn)測(cè)量效果。只有保證測(cè)量的結(jié)果是合格的,在對(duì)放線進(jìn)行測(cè)量時(shí),對(duì)測(cè)量質(zhì)量要進(jìn)行查驗(yàn)。只有確認(rèn)質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)是合格了的之后才能繼續(xù)進(jìn)行工作人員才可以進(jìn)行下一步的支模工作。
4結(jié)束語
綜上所述,框架結(jié)構(gòu)非常廣泛的應(yīng)用于土建工程中,這是由于它自身具有等優(yōu)勢(shì)性決定的。工作人員需要進(jìn)一步完善施工的技術(shù),從而避免出現(xiàn)新問題,影響到工程的質(zhì)量。同時(shí)需要不斷的進(jìn)行優(yōu)化框架結(jié)構(gòu)的施工策略,促進(jìn)土建工程的發(fā)展,且不斷提高人們生活質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
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一個(gè)成功的土建結(jié)構(gòu),有著投資大,功能強(qiáng),收益高,使用年限長等特點(diǎn)。如何保證其安全性,是當(dāng)前也是今后相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)所面臨的重要課題。如何在保持經(jīng)濟(jì)性的條件下保證結(jié)構(gòu)的安全性,是工程從業(yè)人員的最終努力目標(biāo)。
一、對(duì)現(xiàn)有土建結(jié)構(gòu)的安全性的評(píng)價(jià)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,原有規(guī)范下設(shè)計(jì)的土建結(jié)構(gòu)各方面較現(xiàn)在已經(jīng)大不一樣了。各種荷載值發(fā)生了變化,結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境發(fā)生了變化,使用功能也發(fā)生了變化,加之一些人為的破壞,很多以前修建的結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在生活的需要了。據(jù)調(diào)查,美國很多土建結(jié)構(gòu)建成后不到三十年就出現(xiàn)了不同程度的需要處理的損害,我國的很多大型結(jié)構(gòu)也逃不過這種境況,一般使用三十年后就需要大修。使用環(huán)境更惡劣的,使用十年后就需要翻修了。有專家估計(jì),基礎(chǔ)設(shè)施“大建”的二十年過后就是“大修”的二十年。而且種種跡象表明,這種“大修潮”正在提前,隨之帶來的是巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
二、我國的土建結(jié)構(gòu)安全性存在的問題
在土木建筑工程中,結(jié)構(gòu)的安全性是工程質(zhì)量的基本保證,它能有效的防止建設(shè)工程結(jié)構(gòu)倒塌,因此其設(shè)計(jì)安全性成為我國建筑行業(yè)的一大首要課題。
1、總體上來講,我國建筑結(jié)構(gòu)安全性規(guī)范設(shè)置水平要遠(yuǎn)低于國外發(fā)達(dá)國家水平。具體表現(xiàn)在:第一,關(guān)于構(gòu)件承載能力的安全設(shè)置水準(zhǔn),我國大多采用安全系數(shù)或者分項(xiàng)系數(shù)作為衡量指標(biāo),安全系數(shù)或者分項(xiàng)系數(shù)越大,建筑結(jié)構(gòu)安全性越好;第二,關(guān)于結(jié)構(gòu)整體牢固性,我國用以防止爆炸、地震等災(zāi)害的建筑整體牢固性規(guī)范設(shè)置還不是十分嚴(yán)謹(jǐn);第三,關(guān)于結(jié)構(gòu)耐久安全性,我國建筑結(jié)構(gòu)安全性規(guī)范重點(diǎn)考慮了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)性強(qiáng)度的要求,而忽略了建筑在環(huán)境因素影響的耐久安全性。
2、我國現(xiàn)行的土建工程結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)規(guī)范整體具有的牢固性比較差,也就是土木工程建筑的承壓力比較低,在正常的使用情況下,是不會(huì)出現(xiàn)問題的,但是一旦發(fā)生了嚴(yán)重的事故和突發(fā)狀況,就會(huì)措手不及,造成不必要的損失。狠抓建筑的牢固性,不能只建造在“溫室中”使用的土木工程,土木工程建筑的建筑目的不僅在于要為人們所使用,還要在災(zāi)難來臨之時(shí),為人們遮蔽風(fēng)險(xiǎn)。
3、對(duì)土建結(jié)構(gòu)工程正確使用與維護(hù)意識(shí)相對(duì)較差。建筑本身的問題可能是造成后期使用中質(zhì)量問題的最主要的原因,但是使用者對(duì)于建筑的使用方法和維護(hù)行為也將在很大程度上影響著建筑物的壽命和質(zhì)量,也就是安全性和耐久性。
三、土建結(jié)構(gòu)工程的安全性措施
1、土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安合理設(shè)置
我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的巨大變化,對(duì)建筑的設(shè)計(jì)要求要上升到一定的高度,因此,必須要重新審視土建工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),并將施工設(shè)計(jì)方案訂立一種新型的設(shè)置水準(zhǔn)。例如:對(duì)橋梁交通的土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水準(zhǔn)上,其承載能力的安全度和設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)值要比一般的建筑結(jié)構(gòu)具有相對(duì)較高的安全儲(chǔ)備性能,因?yàn)闃蛄航ㄖ能嚵髁枯^大,車載和車速對(duì)橋梁的質(zhì)量有一定的要求。
2、增強(qiáng)檢測(cè)和維護(hù)的力度
土建工程結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性問題的研究,體現(xiàn)在工程的檢測(cè)和維護(hù)過程中。在土建工程成的基礎(chǔ)設(shè)施過程中,投資方一般都有重新建和輕微修傾向。因此,土建工程結(jié)構(gòu)的安全性和建筑物的使用耐久性能的檢測(cè)和維護(hù),對(duì)保障工程質(zhì)量具有重要的作用。為了保障土建工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,需要對(duì)工程建設(shè)中的結(jié)構(gòu)安全和耐久性進(jìn)行檢測(cè),并對(duì)竣工的工程進(jìn)行定期的維修和檢測(cè),及時(shí)解決問題防止不必要的安全問題的發(fā)生。尤其是對(duì)橋梁的承載能力、隧道的支撐部位、建筑物的玻璃幕墻等工程建設(shè)的檢測(cè)和維修。因此,為了保障施工安全順利的進(jìn)行,以及建筑持久耐用性能,需要制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、人員資質(zhì)認(rèn)證和監(jiān)管體制,隨時(shí)檢測(cè)和維護(hù)建筑工程。
3、嚴(yán)格土建結(jié)構(gòu)的耐久安全性
我國土建結(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(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(duì)考慮較少?;炷两Y(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(gè)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(qiáng)度等級(jí),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。
4、做好土木建筑結(jié)構(gòu)的耐久性
大多數(shù)土建設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要是混凝土.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是建設(shè)施工過程中最重要的質(zhì)量問題.長期以來,人們一直以為混凝土應(yīng)是非常耐久的材料,但國內(nèi)的一些資料顯示一般的混凝土建筑使用壽命不超過三十年。通常所說的土木建筑結(jié)構(gòu)的耐久性一般是指工程的使用壽命,是土木建筑在規(guī)定使用年限內(nèi)能夠正常發(fā)揮使用功能?,F(xiàn)行的土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范對(duì)建筑物由于凍容、干濕、有害物質(zhì)侵蝕造成的使用壽命減短,沒有太明確的考慮規(guī)定,只是重點(diǎn)規(guī)范了各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度要求。而事實(shí)是某些建筑物由于外在的因素,比如鋼筋因混凝土保護(hù)層薄而銹蝕,這種損害程度要高于安全水準(zhǔn)設(shè)置偏低帶來的危害.土木建筑結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命的概念,與使用階段的檢測(cè)、維護(hù)和修理有直接的關(guān)系.因此要提高建筑物設(shè)計(jì)施工規(guī)范的要求.以前土木建筑只注意項(xiàng)目建設(shè)的一次投資,各方面都沒有考慮建成投入使用后正常維修需要的費(fèi)用.導(dǎo)致后期維護(hù)費(fèi)用超支,工程項(xiàng)目的總體支出還是非常高。
結(jié)束語
土建結(jié)構(gòu),意義重大。在經(jīng)濟(jì)性合理的情況下,盡可能的提高其安全性,與個(gè)人、與家庭、與國家都是有百利無一害的。由于時(shí)代原因,在設(shè)計(jì)思想方面我們無能為力,但是在施工質(zhì)量,后期服務(wù),相互配合和使用環(huán)境方面進(jìn)行控制管理。嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)既有功能使用,杜絕超標(biāo)準(zhǔn)使用,則需要我們大家的共同努力。
參考文獻(xiàn):
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1土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀
據(jù)我國建設(shè)部于20世紀(jì)80年代的調(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(duì)較好,一般可維持50年以上,但室外的陽臺(tái)、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(shí)性差,許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂等現(xiàn)象。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(duì)混凝土路面造成傷害,東北地區(qū)一條高等級(jí)公路只經(jīng)過一個(gè)冬天就大面積剝蝕。耐久性問題的嚴(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。有專家估計(jì),我國“大干”基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)的還可延續(xù)20年,由于忽視耐久性,迎接我們的還會(huì)有“大修”20年的,這個(gè)可能不用很久就將到來,其耗費(fèi)將倍增于當(dāng)初這些工程施工建設(shè)時(shí)的投資。
2土建結(jié)構(gòu)工程的安全性
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(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)。
2.1我國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)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(gè)方面。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)系最大的兩個(gè)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);
(2)規(guī)范規(guī)定的荷載分項(xiàng)系數(shù)與材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)的大小,其前者是計(jì)算確定荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時(shí),將荷載標(biāo)準(zhǔn)值加以放大的一個(gè)系數(shù),其后者是計(jì)算確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件固有的
承載能力時(shí),將構(gòu)件材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值加以縮小的一個(gè)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(jì)方法中稱為安全系數(shù),體現(xiàn)了安全儲(chǔ)備的需要;而在可靠度設(shè)計(jì)方法中稱為分項(xiàng)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(xiàng)系數(shù)越大,表明安全度越高。
2.2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)某處的局部破壞不致于導(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(duì)付地震、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。某些地區(qū)地震造成的巨大傷亡就是與當(dāng)?shù)胤课萁Y(jié)構(gòu)缺乏整體牢固性有很大關(guān)系,說明房屋設(shè)計(jì)牢固性的不足表現(xiàn)。
3混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題
我國土建結(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(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(duì)考慮較少?;炷两Y(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,所以說這個(gè)問題就必須要引起高度的重視。由于混凝土的質(zhì)量檢驗(yàn)習(xí)慣上以單一的強(qiáng)度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致水泥工業(yè)對(duì)水泥強(qiáng)度的不適當(dāng)追求,使水泥細(xì)度增加,早強(qiáng)的礦物成份比例提高,產(chǎn)生了不利于混凝土的耐久性。工程施工單位不適當(dāng)?shù)丶涌焓┕みM(jìn)度,尤其是某些行政部門對(duì)工程進(jìn)度的不適當(dāng)干預(yù)?;炷恋哪途眯再|(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。
4土建結(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,特別是對(duì)處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程要堅(jiān)持使用階段的正常檢測(cè)與維護(hù)。為了保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性,當(dāng)工程在建成后的使用過程中,應(yīng)該進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)。我國有結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)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,例如四川宜賓的南門大橋發(fā)生橋面坍落事故,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。為此,建議對(duì)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,要做到強(qiáng)制性的規(guī)定,就是必須定期檢測(cè);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(qiáng)制定期檢測(cè)的要求
結(jié)語
土建結(jié)構(gòu)的安全性是防止破壞倒塌能力,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)及結(jié)構(gòu)的正確使用有關(guān),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)用相互關(guān)聯(lián)。土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性與工程的使用壽命相互關(guān)聯(lián),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,特別是對(duì)處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程要堅(jiān)持使用階段的正常檢測(cè)與維護(hù),為了保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性,當(dāng)工程在建成后的使用過程中,應(yīng)該進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)。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,如果要定期的檢測(cè),這樣的事故極有可能會(huì)避免。
結(jié)構(gòu)安全性是結(jié)構(gòu)工程中最重要的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo),具體指結(jié)構(gòu)防破壞、防倒塌的能力。土建結(jié)構(gòu)工程安全性主要是由結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工水準(zhǔn)決定的,同時(shí)也與結(jié)構(gòu)的定時(shí)維護(hù)、正確使用有關(guān),而這些又與土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的規(guī)程、條例、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的正確設(shè)置,合理運(yùn)用相關(guān)聯(lián)。結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)安全則是指土建工程結(jié)構(gòu)在一定時(shí)間限內(nèi),整個(gè)系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)構(gòu)件在各種材料缺陷、結(jié)構(gòu)自重等內(nèi)部因素,或環(huán)境變化、外力作用等外部因素的作用下不發(fā)生倒塌、結(jié)構(gòu)破壞等事故。
1.我國的結(jié)構(gòu)工程安全現(xiàn)狀
對(duì)于結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)工作,結(jié)構(gòu)安全性體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的耐久性、結(jié)構(gòu)的整體牢固性、結(jié)構(gòu)的耐久性、構(gòu)件的承載能力等諸多方面。我國的建筑、橋梁隧道等土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范在很多方面的安全水準(zhǔn)設(shè)置,在總體上遠(yuǎn)低于國外同類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,尤其是與部分發(fā)達(dá)國家相比,差距顯而易見。結(jié)構(gòu)安全水準(zhǔn)規(guī)范中又最為重要的兩個(gè)因素:材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)和荷載分項(xiàng)系數(shù)。規(guī)范中規(guī)定了結(jié)構(gòu)需要承受荷載的標(biāo)準(zhǔn)值,即這個(gè)結(jié)構(gòu)需要承受多大的荷載。以商用的寫字樓為例,我國采用的規(guī)范自1959年設(shè)立以來,均規(guī)定商用寫字樓樓板需要承受150kg/m2的活荷載,而美國、英國相關(guān)規(guī)范中則分別將這個(gè)活荷載規(guī)定為240kg/m2與250kg/m2。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的荷載分項(xiàng)系數(shù)與材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù),前一個(gè)是用于計(jì)算確定的荷載作用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件,將荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行放大的系數(shù),后一個(gè)則是用于計(jì)算確定了結(jié)構(gòu)構(gòu)件固有承載能力之后,將構(gòu)件的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值機(jī)型縮小的系數(shù)。這些用量值來表示的系數(shù),可以反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件在給定標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的安全程度。安全系數(shù)的設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)規(guī)范中,同樣也體現(xiàn)了所需的安全儲(chǔ)備程度。這一量值在可靠度設(shè)計(jì)方法與規(guī)范中被稱為分項(xiàng)系數(shù),體現(xiàn)了一定的可靠指標(biāo)與名義失效概率。分項(xiàng)系數(shù)(安全系數(shù))的值越大,則表明土建結(jié)構(gòu)的安全程度越高。盡管我國設(shè)計(jì)規(guī)范中設(shè)定的安全儲(chǔ)備并不是非常高,但是很多工程采用的材料用量卻高于國外同類工程,其中的主要問題是設(shè)計(jì)工作墨守陳規(guī),在材料選用、結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、分析計(jì)算等步驟缺乏創(chuàng)新。
2.我國結(jié)構(gòu)工程安全方面的主要問題
2.1結(jié)構(gòu)的整體牢固性問題
土建結(jié)構(gòu)安全性規(guī)范中要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有足夠的承載能力,同時(shí),結(jié)構(gòu)物還需具有一定的整體牢固性。整體牢固性是指局部的結(jié)構(gòu)破壞不導(dǎo)致大范圍的連續(xù)破壞、倒塌,也就是說結(jié)構(gòu)不應(yīng)該出現(xiàn)與誘因不匹配的嚴(yán)重破壞后果。結(jié)構(gòu)的整體牢固性要求在設(shè)計(jì)過程中考慮必要的冗余度與良好的延展性,以應(yīng)對(duì)爆炸、地震等災(zāi)害荷載,或者因人為因素導(dǎo)致的災(zāi)難后果,達(dá)到減輕災(zāi)情損失的目的。從歷史的實(shí)例中看,我國土建結(jié)構(gòu)整體牢固性尚有待提高。
2.2結(jié)構(gòu)的耐久安全性問題
我國土建結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范中,重點(diǎn)在針對(duì)不同荷載作用下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求,而針對(duì)工程周圍水、大氣侵蝕、有害化學(xué)介質(zhì)等環(huán)境因素作用下的結(jié)構(gòu)耐久性相對(duì)考慮較少。混凝土結(jié)構(gòu)由混凝土腐蝕、鋼筋銹蝕等原因?qū)е碌陌踩鹿实膰?yán)重程度早已超過了結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全水準(zhǔn)低這一問題,因而對(duì)環(huán)境因素需格外重視。我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范與耐久性具有一定的聯(lián)系,規(guī)范中提出了防止鋼筋受到銹蝕的混凝土保護(hù)層的最小厚度以及混凝土最低強(qiáng)度。這兩則規(guī)定均遠(yuǎn)低于國外同行業(yè)相關(guān)規(guī)范。影響結(jié)構(gòu)承載力安全性僅僅是耐久性低的不利后果之一,提高結(jié)構(gòu)承載能力的安全水準(zhǔn),在一定程度上也有助于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性,延長結(jié)構(gòu)使用壽命。
3.結(jié)構(gòu)工程安全性問題的對(duì)策與解決方法
與發(fā)達(dá)國家相比,我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范安全設(shè)置水準(zhǔn)很低,這樣的現(xiàn)狀與我國建國以來長期處于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)與短缺經(jīng)濟(jì)體制這一歷史因素關(guān)系密切。但是,即使如此,我國現(xiàn)行的安全設(shè)置規(guī)范在總體上并不需要革新性的改動(dòng)。我國現(xiàn)行的安全設(shè)置水準(zhǔn)規(guī)范相對(duì)我國的社會(huì)發(fā)展程度是可以滿足需要的,而且現(xiàn)行的規(guī)范也已被長期實(shí)踐所驗(yàn)證,從某個(gè)角度上講,長期的實(shí)踐給我們積累了很多具有針對(duì)性成功經(jīng)驗(yàn),而這些經(jīng)驗(yàn)是不能輕易丟棄的。相比之下發(fā)達(dá)國家的國情,社會(huì)結(jié)構(gòu),經(jīng)濟(jì)體制均與我國有所不同,因而在安全度的相關(guān)規(guī)范這一問題上,不能盲目的追逐英國、美國等發(fā)達(dá)國家的高標(biāo)準(zhǔn)。安全度過高勢(shì)必引起資源的浪費(fèi),除個(gè)別不合理之處需要進(jìn)行調(diào)整,我國的結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)規(guī)范總體上不需大幅度變動(dòng)。在物質(zhì)條件逐漸改善的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)背景下,結(jié)構(gòu)安全設(shè)置水準(zhǔn)的規(guī)范可以應(yīng)適當(dāng)提高。但是需要注意的是,鑒于我國尚屬發(fā)展中國家,考慮到我國國情,這種制度上的提高只能適度進(jìn)行。
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?;炷两Y(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(jì)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(shí)期內(nèi)就出現(xiàn)劣化;據(jù)1998年美國土木工程學(xué)會(huì)的一份材料估計(jì),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(xiàng)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。
我國建設(shè)部于80年代的一項(xiàng)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(duì)較好,一般可維持50年以上,但室外的陽臺(tái)、雨罩等露天構(gòu)件的使用壽命通常僅有30~40年。橋梁等基礎(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(shí)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。鹽凍也對(duì)混凝土路面造成傷害,東北地區(qū)一條高等級(jí)公路只經(jīng)過一個(gè)冬天就大面積剝蝕。
耐久性問題的嚴(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(yùn)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。
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(yàn)習(xí)慣上以單一的強(qiáng)度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致水泥工業(yè)對(duì)水泥強(qiáng)度的不適當(dāng)追求,使水泥細(xì)度增加,早強(qiáng)的礦物成份比例提高,這些都不利于混凝土的耐久性。
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(duì)工程進(jìn)度的不適當(dāng)干預(yù)?;炷恋哪途眯再|(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。
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(jì)的技術(shù)條例,修訂補(bǔ)充現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)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(jì)工作壽命,在重要工程的設(shè)計(jì)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(gè)原因是工程設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)的看法,對(duì)改善混凝土的耐久性能造成阻力。
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(dòng)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(shí)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(duì)橋梁、隧道等土木工程的設(shè)計(jì)工作壽命多為100年,有的如英國為120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),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(shì),如提出城市環(huán)境中的橋梁至少應(yīng)有150年。
??鑒于這一會(huì)議的論壇性質(zhì),以下僅就會(huì)上提出的一些問題及建議作一歸納,提交與會(huì)專家考慮并審議。
??
??一、土建結(jié)構(gòu)工程的安全性
??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(jì)與施工水準(zhǔn),也與結(jié)構(gòu)的正確使用(維護(hù)、檢測(cè))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(yùn)用相關(guān)聯(lián)。
??
??1.我國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)
??對(duì)結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)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(gè)方面。我國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設(shè)置水準(zhǔn),總體上要比國外同類規(guī)范低得多。
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??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(gè)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(xiàng)系數(shù)與材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)的大小,前者是計(jì)算確定荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時(shí),將荷載標(biāo)準(zhǔn)值加以放大的一個(gè)系數(shù),后者是計(jì)算確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件固有的承載能力時(shí),將構(gòu)件材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值加以縮小的一個(gè)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(jì)方法(如我國的公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范)中稱為安全系數(shù),體現(xiàn)了安全儲(chǔ)備的需要;而在可靠度設(shè)計(jì)方法(如我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范)中稱為分項(xiàng)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(xiàng)系數(shù)越大,表明安全度越高。我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定活荷載與恒載(如結(jié)構(gòu)自重)的分項(xiàng)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(jì)辦公樓時(shí),所依據(jù)的樓層設(shè)計(jì)荷載(荷載標(biāo)準(zhǔn)值與荷載分項(xiàng)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(duì)結(jié)構(gòu)自重等恒載),而設(shè)計(jì)時(shí)據(jù)以確定構(gòu)件能夠承受荷載的能力(與材料強(qiáng)度分項(xiàng)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(jì)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(jì)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(jì)方法參照美國規(guī)范一樣。至于中國的香港和臺(tái)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(duì)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(xiàng)安全系數(shù)(我國規(guī)范對(duì)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(qiáng)度分項(xiàng)安全系數(shù)均規(guī)定較低。
????盡管我國設(shè)計(jì)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(jì)墨守陳規(guī),在結(jié)構(gòu)方案、材料選用、分析計(jì)算、結(jié)構(gòu)構(gòu)造上缺乏創(chuàng)新。
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??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(duì)付地震、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。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(jì)牢固性不足的表現(xiàn)。
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??1.3結(jié)構(gòu)的耐久安全性
????我國土建結(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(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(duì)考慮較少?;炷两Y(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(gè)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(qiáng)度等級(jí),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。
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??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(jì)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(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)了較長時(shí)間的考驗(yàn),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(chǔ)備較低,抵御意外作用的能力相對(duì)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(cuò)誤所致。現(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(shì)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(chǎng)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(duì)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(shí)踐所證明,而國外就沒有這種經(jīng)驗(yàn)。我國取得的這一成功經(jīng)驗(yàn)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(fèi),除個(gè)別需調(diào)整外,總體上不必變動(dòng)。
????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(jì)、正常施工和正常使用的“三正?!睏l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?!焙茈y做到,同時(shí)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(chǎng)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?yàn)槲覈壳吧袑侔l(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(xiǎn)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(fèi)投入在整個(gè)工程(特別是建筑工程)造價(jià)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(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代的需要,但決不是沒有風(fēng)險(xiǎn),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?!钡奶岱ㄋ谏w。在建的工程要為將來的現(xiàn)代化社會(huì)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(jìng)爭(zhēng)中也難以被承認(rèn),即使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(huì)有差距。
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??3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的概率可靠度設(shè)計(jì)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(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以來,我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)規(guī)范也正在或計(jì)劃作這樣的轉(zhuǎn)變。我國規(guī)范的可靠度設(shè)計(jì)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(shí)施的。將可靠度設(shè)計(jì)方法用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shì),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(jì)規(guī)范已直接采用了可靠度設(shè)計(jì)方法,至今仍采用多安全系數(shù)設(shè)計(jì)方法或稱荷載抗力系數(shù)法。在我國,對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的可靠度設(shè)計(jì)方法以及企圖將我國各個(gè)行業(yè)的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)有人對(duì)可靠度方法用于設(shè)計(jì)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(duì)規(guī)范可靠度方法的意見分歧。
????對(duì)我國規(guī)范的可靠度設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)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(jì)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(jì)數(shù)學(xué)觀點(diǎn)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(shí)踐表明,它并沒有給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性帶來明顯實(shí)效,反而造成了安全概念上的某些混亂;對(duì)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(chǔ)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(jì)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(shí)予以考慮。
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??二、土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性
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????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。
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??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。混凝土結(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(jì)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(shí)期內(nèi)就出現(xiàn)劣化;據(jù)1998年美國土木工程學(xué)會(huì)的一份材料估計(jì),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(xiàng)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(fèi)并積極采取應(yīng)對(duì)措施,如加拿大安大略省的公路橋梁為對(duì)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(qiáng)度的最低等級(jí)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(jí)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(jì)方面至今仍無明確要求,對(duì)混凝土保護(hù)層和強(qiáng)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(jì)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(xiàng)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(duì)較好,一般可維持50年以上,但室外的陽臺(tái)、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(shí)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(duì)混凝土路面造成傷害,東北地區(qū)一條高等級(jí)公路只經(jīng)過一個(gè)冬天就大面積剝蝕。我國鐵路隧道用低強(qiáng)度的C15混凝土作襯砌材料,密實(shí)度和抗?jié)B性差,不耐地下水與機(jī)車廢氣侵蝕,開裂與滲漏嚴(yán)重;對(duì)幾個(gè)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(yùn)行,而1999年頒布的鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范仍未能對(duì)隧道的耐久性問題采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策,如適當(dāng)提高混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)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?cè)S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(yùn)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(jì),我國“大干”基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)的還可延續(xù)20年,由于忽視耐久性,迎接我們的還會(huì)有“大修”20年的,這個(gè)可能不用很久就將到來,其耗費(fèi)將倍增于當(dāng)初這些工程施工建設(shè)時(shí)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(yàn)習(xí)慣上以單一的強(qiáng)度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致水泥工業(yè)對(duì)水泥強(qiáng)度的不適當(dāng)追求,使水泥細(xì)度增加,早強(qiáng)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(duì)水泥質(zhì)量的檢驗(yàn)在強(qiáng)度上只要求不低于規(guī)定的最低許可值,而國外則同時(shí)還要求不高于規(guī)定的最高值,如果強(qiáng)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(duì)工程進(jìn)度的不適當(dāng)干預(yù)。混凝土的耐久性質(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(gè)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?yàn)橐馕吨こ藤|(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(jì)的技術(shù)條例,修訂補(bǔ)充現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)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(jì)工作壽命,在重要工程的設(shè)計(jì)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(gè)原因是工程設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)的看法,對(duì)改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如,顧慮會(huì)影響混凝土強(qiáng)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(qiáng)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(yàn),盡快編寫出相應(yīng)的設(shè)計(jì)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(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?;炷恋哪途眯匝芯侩x不開原材料和環(huán)境等特定條件,需要考慮本國的特點(diǎn),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(dòng)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(shí)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(duì)橋梁、隧道等土木工程的設(shè)計(jì)工作壽命多為100年,有的如英國為120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),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(shì),如提出城市環(huán)境中的橋梁至少應(yīng)有150年。
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??2.土建結(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(cè)和維護(hù)。我國有結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)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?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。有些國家對(duì)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(qiáng)制規(guī)定必須定期檢測(cè);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(qiáng)制定期檢測(cè)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(duì)較差,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。對(duì)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(jì)與施工的責(zé)任單位和個(gè)人需對(duì)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(cè)及時(shí)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(píng)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(duì)伍,并有蓬勃發(fā)展成為一種新興行業(yè)的趨勢(shì)。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(qiáng)調(diào)預(yù)防。對(duì)于在役土建工程的檢測(cè)和評(píng)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(cè)和從業(yè)機(jī)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(duì)公共工程建設(shè)的投資和對(duì)工程設(shè)計(jì)的要求來看,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。在發(fā)達(dá)國家,由于新建工程少,用于維修的費(fèi)用往往更為主要,英國1978年的土建維修費(fèi)上升到1965年的3.7倍,1980年的維修費(fèi)占當(dāng)年土建費(fèi)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(jì)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(fèi)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(fèi)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(fèi)用。
????為加速路橋等公共工程建設(shè),國家現(xiàn)在鼓勵(lì)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(bǔ)償。如果對(duì)重要土建工程有必須進(jìn)行定期檢測(cè)與評(píng)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(shí)的良好功能,對(duì)于設(shè)計(jì)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(gè)破舊的工程。
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??三、技術(shù)規(guī)范的作用與管理
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????這次科技論壇對(duì)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(jì)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(duì)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(jì)、施工企業(yè))認(rèn)同作為設(shè)計(jì)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(qiáng)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(duì)土建工程的設(shè)計(jì)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(qiáng)烈的個(gè)性,需要工程技術(shù)人員針對(duì)具體特點(diǎn)去解決設(shè)計(jì)與施工問題。所以規(guī)范作為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)宜強(qiáng)調(diào)其指導(dǎo)性而不是強(qiáng)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(jì)施工人員的主動(dòng)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(jì)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(qiáng)調(diào)規(guī)范的法律地位從而形成所謂“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是規(guī)范加計(jì)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(lì)使用者在某些問題上可以另辟蹊徑。如果在設(shè)計(jì)施工中要取代規(guī)范中已經(jīng)落后過時(shí)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(duì)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(jìng)爭(zhēng)。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(shí)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(qiáng)技術(shù)規(guī)范的強(qiáng)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(jì)規(guī)范中的部分條文抽出來,明確列為強(qiáng)制性條文,同時(shí)規(guī)定各個(gè)設(shè)計(jì)單位完成的設(shè)計(jì),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(jì)單位的審查,而審查的主要內(nèi)容就在于對(duì)照規(guī)范強(qiáng)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??;其次是施工操作人員素質(zhì)低,又難以短期解決;過分強(qiáng)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(jì)與施工的各個(gè)具體環(huán)節(jié),也有一定的關(guān)系。從設(shè)計(jì)角度看,出現(xiàn)事故主要不是由于沒有按照規(guī)范強(qiáng)制性條文的規(guī)定,而是方案性的錯(cuò)誤或忽略主要的設(shè)計(jì)條件;也有一些工程則因過去的設(shè)計(jì)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(cè)而導(dǎo)致失效。其實(shí),要做到設(shè)計(jì)規(guī)范強(qiáng)制條文的要求最為容易,為此請(qǐng)專業(yè)人士審查似無必要。重要的工程設(shè)計(jì)應(yīng)規(guī)定請(qǐng)專業(yè)單位全面審核,其要點(diǎn)也應(yīng)在結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)造方法與計(jì)算分析的原則上。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的國家規(guī)范中抽出的強(qiáng)制性條文不免支離破碎,個(gè)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(diǎn),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(jì)人員更多靈活性,少一些強(qiáng)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(diǎn)和具體條件去解決問題??傊谝?guī)范標(biāo)準(zhǔn)上,要擺脫計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代遺留下來的過分強(qiáng)求統(tǒng)一、較少考慮個(gè)性和缺乏實(shí)事求是靈活性的傾向。要提倡和鼓勵(lì)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(duì)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(qiáng)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(duì)于土建結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),政府有關(guān)部門至今仍規(guī)定任何部門和個(gè)人不得隨意提高抗震的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)(建抗586號(hào)文件)。事實(shí)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(jià)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(fèi)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(shì),有些在經(jīng)費(fèi)和人力上得不到保證,平時(shí)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(shí)修改補(bǔ)充規(guī)范條文;面對(duì)新的結(jié)構(gòu)型式、新的材料和新的工藝,規(guī)范的過時(shí)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(huì)或?qū)I(yè)學(xué)會(huì)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(huì)與協(xié)會(huì)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(dú)立和富有活力的健全機(jī)構(gòu)還差的很遠(yuǎn),如何發(fā)揮這些機(jī)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(gè)問題。建議隨著改革的深入,整頓合并有關(guān)的學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì),加強(qiáng)其職能,并逐漸成為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制管理的主體。
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??四、準(zhǔn)備提交政府有關(guān)部門考慮的建議
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????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(duì)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(huì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)的部門,能對(duì)工程的耐久性要求作重點(diǎn)審查,明確土建工程的設(shè)計(jì)應(yīng)有最低使用壽命的要求,重要工程的設(shè)計(jì)文件中應(yīng)有正常使用壽命和耐久性設(shè)計(jì)的獨(dú)立章節(jié)與論證;
????建議國家自然科學(xué)基金委員會(huì)能在今后一段時(shí)期內(nèi)對(duì)混凝土工程耐久性的基礎(chǔ)理論研究給予重點(diǎn)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(xiàng)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(xiàng)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(jì)指導(dǎo)性技術(shù)條例的編制。
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??2、土建工程使用過程中的安全性,應(yīng)有定期的檢測(cè)和正常的維護(hù)修理加以保證。對(duì)于重要土建工程,我國尚無必須進(jìn)行安全檢測(cè)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(duì)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(shí)施強(qiáng)制性的定期安全檢測(cè)。為此,需要制定法規(guī),編制相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);對(duì)于土建結(jié)構(gòu)工程的檢測(cè)與評(píng)估,需要建立從業(yè)人員的注冊(cè)制度和從業(yè)機(jī)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(fèi)的比例。
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中圖分類號(hào):P624.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
近年來在國內(nèi)建筑物倒塌事件屢見不鮮。究其原因,施工方和設(shè)計(jì)方都難免其責(zé)。設(shè)計(jì)方的責(zé)任則主要表現(xiàn)在工程前期的土建結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)有所欠缺。由此可得出結(jié)論:土建工程結(jié)構(gòu)的安全性在整個(gè)項(xiàng)目工程中起著決定性的作用。
我國土建工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要側(cè)重考慮整體建筑及在其他的負(fù)荷作用下建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的規(guī)范要求,而忽略了其他因素的影響。比如環(huán)境、自然災(zāi)害及建筑工程使用的建筑材料的抗腐蝕性等待,這些不確定因素往往更甚于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力所帶來的危害。
一、結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗負(fù)荷能力的關(guān)鍵因素
荷載分項(xiàng)系數(shù)、材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)及建筑整體牢固性
(一)荷載分項(xiàng)系數(shù)系建筑荷載對(duì)工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生作用時(shí),按照規(guī)范將荷載標(biāo)準(zhǔn)值增加一個(gè)系數(shù),用以加大建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的負(fù)荷值。
(二)材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)系確定工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件固有荷載范圍值,將結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料的負(fù)載強(qiáng)度值減小一個(gè)系數(shù)。
(三)土建工程建筑的整體牢固性亦是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)不可缺少的性質(zhì)。整體牢固性主要表現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)遭到局部破壞下不會(huì)影響整體建筑的坍塌和破壞。土建工程建筑的整體牢固性主要表現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)具有良好的延性和必要的冗余度。
二、環(huán)境因素對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響
(一)環(huán)境對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響主要為環(huán)境振動(dòng)誘發(fā)的建筑振動(dòng),而這類振動(dòng)會(huì)造成對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的直接影響,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響不容小覷。外界不同的振源對(duì)建筑的影響也不同,例如建筑周邊或建筑內(nèi)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)引發(fā)的建筑振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)具有一定得影響,影響力取決于振動(dòng)機(jī)械的振動(dòng)能量、頻率、振動(dòng)幅度衰減快慢等因素。
(二)自然環(huán)境引發(fā)的建筑振動(dòng)。例如臺(tái)風(fēng)、海嘯、地震等破壞力度巨大的自然災(zāi)害所引發(fā)的建筑振動(dòng)具有很大的影響。其中陸地上的地震影響力是巨大的,因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到建筑的抗震設(shè)計(jì)。而臺(tái)風(fēng)這類屬于風(fēng)荷載的振動(dòng)源引起的建筑振動(dòng)也極大的。
(三)區(qū)域環(huán)境和氣候條件對(duì)建筑的影響也非常大。如地理的水文變化、空氣的濕度和人為的污染環(huán)境而造成的雨水酸性強(qiáng)度等也會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的劣化。
1、地理的水文變化對(duì)建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有一定影響。例如氣溫升高使得產(chǎn)生膨脹,土壤膨脹就會(huì)引起建筑的地基隆起,造成建筑的沉降、變形甚至地基爆裂等。這一系列的建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的變化使得整體建筑失去基礎(chǔ)的支撐力度,最終可能造成建筑的坍塌。因此水文變化對(duì)建筑的影響也不容忽視。
2、因空氣中的濕度及雨水酸性強(qiáng)度對(duì)建筑有一定腐蝕性,在若建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的情況下,這些因素對(duì)建筑的破壞力也極強(qiáng)。
三、加強(qiáng)建筑安全性的措施
(一)利用適當(dāng)增強(qiáng)鋼度來提高結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)措施,卻不可一味進(jìn)行,這樣提高結(jié)構(gòu)的同時(shí)增加了建筑的自重,遭遇到強(qiáng)破壞的外力時(shí)往往自重大的建筑更容易被毀壞。建筑結(jié)構(gòu)自身承載負(fù)荷的延性會(huì)被建筑的自重削弱,建筑自重越大越容易造成建筑整體傾斜使建筑自身的重心側(cè)向偏移而倒塌 ,因此要采取有效措施來減輕建筑的自重。
(二)采用新型施工材料進(jìn)行建筑施工。例如鋼纖維混凝土,這種混凝土是在普通的混凝土中摻入少量的低碳鋼、不銹鋼及玻璃鋼的纖維后形成的一種多向配筋的混凝土。此類混凝土能有效的改善結(jié)構(gòu)的抗拉及抗裂等性能,并且能增強(qiáng)混凝土的韌性用以加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能。而針對(duì)具有強(qiáng)度酸性的雨水對(duì)建筑的影響而采取的有效措施有:采用抗腐蝕性的新型建筑材料。如普通混凝土由于化學(xué)或者物理反應(yīng)后疏松多孔的結(jié)構(gòu)特征等因素決定其抗腐蝕性差,因此采用硫磺混凝土等新型高性能的混凝土類的基礎(chǔ)建筑材料來有效的解決酸雨對(duì)建筑的腐蝕性,大大提高了建筑結(jié)構(gòu)的安全性能。
(三)加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。因地震而倒塌的建筑中普通存在的問題有:
1、結(jié)構(gòu)框架內(nèi)的梁柱變形能力不足,導(dǎo)致構(gòu)件過早被破壞。為了避免此種情況應(yīng)采用不發(fā)生其他脆性破壞的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即強(qiáng)剪弱彎,可以理解為結(jié)構(gòu)框架內(nèi)的梁和柱的抗剪強(qiáng)度要高于它的抗彎強(qiáng)度。
2、結(jié)構(gòu)框架內(nèi)的梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋不足,節(jié)點(diǎn)受地震振動(dòng)而遭到破壞使得結(jié)構(gòu)中的梁和柱相互失去了依靠。針對(duì)這種情況的應(yīng)對(duì)措施是在梁和柱在被破壞之前加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度使它們有足夠的能力變形。
3、局部薄弱環(huán)節(jié)發(fā)揮不了抗震能力。局部薄弱環(huán)節(jié)多發(fā)生在梁端,故應(yīng)加強(qiáng)梁端的剛性。
4、墻體遭到破壞。這項(xiàng)問題的應(yīng)對(duì)方式就是重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì),譬如如上所述的采用新型施工材料等。
5、適宜的縱向鋼筋配筋率。梁端截面最大配筋率應(yīng)使用梁端截面的受壓相對(duì)高度應(yīng)該滿足:一級(jí)不大于0.25,二、三級(jí)不應(yīng)大于0.35。梁端或可能屈服截面處,下部與上部配筋量應(yīng)遵從:一級(jí)不應(yīng)小于0.5,二、三級(jí)不小于0.3。梁柱縱向鋼筋的街頭與錨固應(yīng)符合規(guī)范。加密箍筋則可以約束混凝土,加強(qiáng)混凝土的變形能力,提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性,防止混凝土過早地被壓潰及防止縱向鋼筋的壓曲失重。
(四)土建建筑結(jié)構(gòu)框架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求應(yīng)遵守的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是:
1、節(jié)點(diǎn)的荷載能力應(yīng)高于它的連接的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載能力。
2、遭遇地震或者振動(dòng)時(shí),節(jié)點(diǎn)工作范圍應(yīng)在彈性范圍內(nèi)。
3、遭遇強(qiáng)地震或者強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí),節(jié)點(diǎn)的荷載能力不得危及豎向荷載的傳遞。
(五)對(duì)于建筑區(qū)域的氣候、水文變化可根據(jù)國內(nèi)外的先進(jìn)建筑案例來解決建筑區(qū)域的局部環(huán)境。例如在建筑的周邊安裝空氣干濕度和建筑地基周邊的土壤干濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),再在建筑周圍安裝配套的噴灑系統(tǒng)。若空氣干濕度或者土壤的含水分量低于某設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)打開噴灑系統(tǒng)對(duì)建筑周邊的空氣和土壤進(jìn)行濕化,通過這樣的措施來改變建筑區(qū)域的局部環(huán)境來改善建筑基礎(chǔ)的安全性。
總結(jié):
影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性的因素有很多,土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員作基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到每一個(gè)可能影響整個(gè)建筑的安全因素,然后針對(duì)這些問題因素提出有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。國內(nèi)規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)還不是很完善,作為土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不應(yīng)墨守成規(guī),應(yīng)該科學(xué)合理的針對(duì)實(shí)際問題,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)分析等方面提出大膽創(chuàng)新的見解,這樣才能提高土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水準(zhǔn),才能把國內(nèi)的建筑事業(yè)推向更高的層次。
【參考文獻(xiàn)】
前言:土建結(jié)構(gòu)的安全性就是指防止破壞倒塌的一種能力,它也是結(jié)構(gòu)工程非常重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),而結(jié)構(gòu)工程的安全性也是主要由于施工的水平和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),并且與結(jié)構(gòu)的正確維護(hù)、檢測(cè)有關(guān),這些又與土建工程法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)置及運(yùn)用有相當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)性。
一、我國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的安全設(shè)置
1.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;規(guī)范規(guī)定的荷載分項(xiàng)系數(shù)與材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)的大小,前者是計(jì)算確定荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時(shí),將荷載標(biāo)準(zhǔn)值加以放大的一個(gè)系數(shù),后者是計(jì)算確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件固有的承載能力時(shí),將構(gòu)件材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值加以縮小的一個(gè)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(jì)方法(如我國的公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范)中稱為安全系數(shù),體現(xiàn)了安全儲(chǔ)備的需要;而在可靠度設(shè)計(jì)方法(如我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范)中稱為分項(xiàng)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(xiàng)系數(shù)越大,表明安全度越高。
2.結(jié)構(gòu)的整體牢固性
不但結(jié)構(gòu)構(gòu)件要有很好的承載能力,而且結(jié)構(gòu)物還要有整體的牢固性。結(jié)構(gòu)的整體牢固性主要是指結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部損壞,但不至于導(dǎo)致大范圍倒塌的能力,換一種說法講是結(jié)構(gòu)能適應(yīng)與其不相稱的破壞。結(jié)構(gòu)的整體牢固性主要是依靠結(jié)構(gòu)優(yōu)良的延性和必要的冗余度,用來預(yù)防地震、爆炸、火災(zāi)等自然災(zāi)害或人為差錯(cuò)導(dǎo)致的巨大災(zāi)難,盡量減輕災(zāi)害所造成的損失。例如汶川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。又如,前段日子的上海的樓趴趴,這也是典型的房屋設(shè)計(jì)牢固性缺失。
3.結(jié)構(gòu)的整體安全性
我國土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工的規(guī)范主要放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上了,只考慮工程的耐久性,而對(duì)環(huán)境耐久性如干濕、凍融等大氣侵蝕的考慮有著嚴(yán)重的不足?;炷两Y(jié)構(gòu)因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)安全事故的危害很嚴(yán)重,其嚴(yán)重程度早已超過了因結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全水準(zhǔn)設(shè)置偏低所造成的危害,這是應(yīng)該被重視的的問題,有關(guān)部門也制定規(guī)范規(guī)定于安全性相關(guān)的要求,例如保護(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(qiáng)度等級(jí)等,但是都顯著低于國外的相關(guān)規(guī)范,相當(dāng)于加拿大50年代的水平。它損害了結(jié)構(gòu)的承載力的安全性,從某種程度上提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力的安全設(shè)置水準(zhǔn)也是對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性與結(jié)構(gòu)的使用壽命很有宜的。
二、調(diào)整結(jié)構(gòu)安全設(shè)置水準(zhǔn)的見解
在我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中,關(guān)于結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置水準(zhǔn)是比較弱勢(shì)的,這和我國的長期處于經(jīng)濟(jì)短缺以及計(jì)劃體制不完善的情況有一定的關(guān)系的。在當(dāng)時(shí)的歷史條件下,較低的土建結(jié)構(gòu)的安全水準(zhǔn)是完全可以滿足生產(chǎn)和生活的需求,并且在一段相當(dāng)長的時(shí)間里也接受了一些考驗(yàn),這些情況下的結(jié)構(gòu)承載力可以承受外界的壓力和我國土建科技人員的巨大努力是分不開的;因安全儲(chǔ)備比較低,所以對(duì)于外界破壞力的抵御能力是有限的,出現(xiàn)質(zhì)量問題的現(xiàn)象也是正常的。如果能適當(dāng)?shù)奶岣甙踩O(shè)置水準(zhǔn),那么就會(huì)減少事故的發(fā)生頻率以及提高工程的抗御災(zāi)害的能力。在我國,發(fā)生過許多的工程安全事故都是由于在管理上出現(xiàn)腐敗,用假冒偽劣產(chǎn)品,材料不合格以及管理人員的素質(zhì)太差造成的。現(xiàn)在提出的新審視結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置水準(zhǔn),最主要的是基于客觀的形勢(shì)變化。由于我們從事的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是為了以后的現(xiàn)代化奠定基礎(chǔ),要求能滿足今后幾十年甚至上百年的人們的生產(chǎn)生活水平發(fā)展需要,成為標(biāo)志性的建筑。
三、提高土建結(jié)構(gòu)工程安全性的措施
1.加強(qiáng)新技術(shù)的推廣
在土建結(jié)構(gòu)的危害中,我們可以總結(jié)為以下幾個(gè)方面的危害:裂縫、鹽凍、滲漏和侵蝕,在這其中最影響安全性和使用性的就是裂縫,在一些安全的檢測(cè)中,可以應(yīng)用探測(cè)的方式去確定裂縫的病害,在傳統(tǒng)的探測(cè)方法中,我們可以使用的是超聲波法和聲波等,在土建結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度檢測(cè)上,我們主要應(yīng)用的方法是回彈法、超聲回彈綜合法以及射線法等,我們可以利用這種檢測(cè)來反映土建結(jié)構(gòu)的表層強(qiáng)度等級(jí)。在一些安全檢測(cè)中,我們可以用取芯法來對(duì)其他的強(qiáng)度測(cè)試方法進(jìn)行校正,在土建結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,對(duì)缺陷檢測(cè)主要是采用超聲波法和射線法,應(yīng)用超聲波法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)要求兩個(gè)被測(cè)物有兩個(gè)相對(duì)臨界面,而且對(duì)于他們的穿透深度也是有限制的,于此同時(shí),還會(huì)受到結(jié)構(gòu)物材料中的鋼筋和含水量的影響;應(yīng)用射線法時(shí),它的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試難度也是非常大的,并且對(duì)測(cè)試者也有輻射。
2.應(yīng)用合理的技術(shù)規(guī)范
在土建結(jié)構(gòu)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下,想要擺脫計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代的一些遺留問題,就要求我們對(duì)于規(guī)范進(jìn)行合理的編制和改進(jìn),不要去強(qiáng)求統(tǒng)一,以免使得一些個(gè)性化的東西減少,同時(shí)導(dǎo)致缺乏實(shí)事求的靈活性的優(yōu)點(diǎn)。我們要提倡各個(gè)省市對(duì)于規(guī)范進(jìn)行地方性的編制,在工程的安全性和耐久性標(biāo)準(zhǔn)上可以有不同的設(shè)置水準(zhǔn)。假使全國性的規(guī)范制定的越是詳細(xì)訂就會(huì)使得一些地方性的適用性變得越差,不僅會(huì)造成規(guī)范的使用混亂,還可能造成建筑規(guī)范的使用本末倒置,起到相反的作用。在技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)中,我們的強(qiáng)制性越強(qiáng)就會(huì)導(dǎo)致相關(guān)部門承擔(dān)的責(zé)任越大,對(duì)于具體的技術(shù)承擔(dān)的責(zé)任越重,這樣對(duì)于政府部門的職責(zé)是不公平的。我們要求的規(guī)范中的要求應(yīng)該是最低的要求,在結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置水準(zhǔn)上,政府干預(yù)的情況下也應(yīng)該保證盡量的做到最低的要求,但是要保證公眾的安全。政府部門還要發(fā)揮在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上編制和修訂中的作用,逐步的淡化技術(shù)規(guī)范的強(qiáng)制性,對(duì)于地方性的編制規(guī)范(標(biāo)準(zhǔn)),要適當(dāng)?shù)牟捎貌煌囊?,從而去適應(yīng)不同的地區(qū)在地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的差異,鼓勵(lì)工作人員去勇于去進(jìn)行技術(shù)上的創(chuàng)新。