趙武運
(太原理工大學建筑與土木工程學院,山西 太原 030024)
建國以前由于我國長期處于戰亂時期,社會動蕩不安,沒有自己的建筑結構相關規范及標準,直接引用國外的標準規范在我國上海、大連、青島等沿海口岸城市建造了一批現代建筑,這些建筑的安全儲備較大,在近百年的使用過程中都有較好的維護,故使用至今仍安然無恙。
建國初期百廢待興,我國處于大規模建設時期,而當時的經濟水平很低,物資極其匱乏,政治上向蘇聯學習,所以建筑行業的規范標準幾乎是照搬蘇聯。當時的蘇聯也是處于戰后重建階段,再加上其與美國兩個超級大國的冷戰效應,一切以軍事和國防事業優先,基本國情與我國相近,當時蘇聯大多數規范采用的是多系數極限狀態的設計方法,安全儲備相對較低,所以當時幾乎照搬過來的我國建筑行業設計規范、標準的安全儲備也相對比較低。
20世紀60年代,結合我國建國初期大量的工程實踐經驗,以蘇聯規范為基礎我國陸續公布了建筑行業相關規范。由于缺乏科研條件,這一時期的規范、標準大多數仍沿用前蘇聯規范、標準的模式,而當時加上大躍進、文化大革命等客觀政治條件的影響,導致技術和管理水平普遍不高,結構實際安全儲備較低。
20世紀七八十年代我國進行了新一輪的結構規范修訂工作,以20多年基本建設的實踐經驗和當時的一些初步科研成果為依據,制定了新一輪的結構規范、標準,總體上和當時的國情還是相符合的。雖然已經意識到我國結構規范標準與美國、日本等發達國家的差距,但是由于當時的經濟水平的限制和技術、科研準備不足,結構的安全儲備基本維持原有水平。
20世紀90年代的結構規范、標準基本上是依靠我國自主科研成果形成的,盡管在這次修訂中,結構安全度設置水平實際上并未得到普遍提升,但通過校準使某些薄弱環節的安全儲備得以提升,用比較小的代價實現了結構設計中實際安全度水平的提高,同時也為后期進一步提高結構安全儲備提供了理論研究和工程實踐的條件。
21世紀初期我國經濟持續高速發展,國力迅速增強,與此同時有關結構可靠度的研究也繼續取得進展,因此,提高我國結構的安全度以適應形勢的變化并減小與國外的差距,就不僅有了客觀的物質基礎,也具有了一定的科研基礎。這一時期的結構安全儲備相比解放初期已有了大幅度提升,但和國外發達國家相比還存在一定差距。
結構作為各種建筑設施的載體,其安全性能對使用者的生命財產有著舉足輕重的影響,成為結構設計的關鍵[1]。結構的安全儲備或安全度水平,受到國家的經濟水平、社會的發達程度、結構設計的技術水平、結構的生命周期、結構的功能需求、建筑的施工質量等多種因素的影響。近年來,關于我國的結構安全水平應該如何設置的辯論已成為結構工程界的一個熱點[2]~[8]。在當前歷史條件下,如何對規范的設計安全度進行調整,專家們有不同的見解:
認為現行規范的設計安全度在總體上是合適的。只要在工程前期設計過程和后期施工過程中能夠保證工程的設計水平及施工質量,結構的安全程度能夠得到滿足,故不必作出全面的變更,即使有個別不滿足的地方,也可通過局部修改來完善。國家及行業規范、標準對安全度的要求只是最低水平,工程設計人員完全可以根據不同的工程對象,因地制宜地處理問題,而對于某些特殊工程,必要時可以采用高于國家規范、標準規定的數值,合情合理地提高結構的安全水平。我國是發展中國家,在當前的國情下還是要提倡節約,即使在美國、歐洲等發達國家,也要提倡在工程中合理地節省材料。我國規范、標準中的各種結構構造要求并不是都比國外同類規范、標準的要求低,有的構造要求甚至已經超過國外的要求。現在越來越多的國外大企業在北京、上海等城市購買了我國自主設計和施工的大樓,同時我國的設計單位在國外也承攬設計了許多大的項目,這些都說明我國規范已經慢慢融入到國際市場。
認為現行規范的設計安全度水平相比別的一些國家偏低,但是用現行規范已成功建成的大量建筑物在正常使用情況下并無安全問題,所以大量的實踐已經證明現行規范、標準的設計安全度是可以接受的,這是非常重要的實踐經驗,同時也是一筆寶貴的財富,不能輕易放棄,程懋[4]認為我國建筑設計規范中的構造規定,尚屬恰當。但考慮到由于我國經濟實力的增強、人民生活水平提高等客觀形勢變化而引起人們對住房觀念和要求的變化,可以適當地將我國現行規范、標準的設計可靠度水平提高,這樣投入的經濟代價不大,卻有利于國家總體和長遠利益。
陳肇元[3]認為現行規范的設計安全度應大幅度提高。劉西拉、蒲德群[9][10]兩次提出“必須提高我國結構安全設置水平”。隨著我國人民生活水平的日益提高,人們越來越注重建筑功能的完善和結構安全程度的保障,而且當今社會城市中的人口密度越來越大,一旦出現安全事故,造成的危害和影響將不可估量。當今社會,隨著建筑物商品化程度的提高,結構造價在建筑物的售價中所占的比例也相應降低,用相對較少的、人們可以接受的經濟代價來換得一定安全儲備也是合理的。但是由于我國地域曠闊,各地經濟發展水平也不相一致,尤其是東部沿海地區與西部某些省份的經濟狀況存在明顯的差距,所以所謂的大幅度提高我國現行規范的安全度也只是一個宏觀估計,各個地方的提高幅度并非都要一致,經濟相對發達的省份或地區,其設計安全度的提高幅度可相對大一些,經濟相對欠發達的省份或地區,其設計安全度的提高幅度可相對小一些。
認為結構設計的安全度水平應盡量與國際接軌。例如,我國的混凝土結構設計規范雖然與發達國家的混凝土設計規范比較接近,但是由于材料的管理水平、施工的技術水平以及建筑后期有效的正常使用維護水平都與國外存在一定的差距,所以我國結構的實際安全儲備水平仍然偏低。我國現行規范的安全度水平相對較低,這也是由于歷史條件而造成的(當時政治形勢和經濟狀況有限)。現在我國的經濟條件相比過去已有了很大幅度的改觀,結構設計安全度水平也應適當提高,盡量與國際接軌。
通過論述我國從建國以前到當今規范設計安全度的變化歷程及通過查閱大量文獻總結出國內專家、學者對我國現行規范設計安全度的不同見解,希望能為同行的設計及研究人員提供一定的參考。
[1]徐有鄰,劉剛.混凝土結構設計規范安全度的調整,建筑結構,2006,36(12),105-108.
[2]陳肇元.對混凝土結構設計安全度和規范修訂的幾點看法,建筑科學,1999,15(5),23-25.
[3]陳肇元.要大幅度提高結構設計的安全度,建筑結構,1999,15(1):3-6.
[4]程懋 .關于提高建筑結構設計安全度的意見,建筑科學,1999,15(5),14-15.
[5]陳宗梁.對設計規范可靠度水準的一點看法,建筑科學,1999,15(5),16-17.
[6]陳遠椿.對我國現行結構設計中可靠度水平的一些看法,建筑科學,1999,15(5):18-19.
[7]吳學敏.關于結構設計安全度問題,建筑科學,1999,15(5),11-13.
[8]蔣莼秋.關于我國建筑結構可靠性的探討,建筑科學,1999,15(5),20-22.
[9]劉西拉,蒲德群.必須提高我國結構的安全設置水平,“世紀之交的預應力技術”,專利文獻出版社,1998年,47-50.
[10]蒲德群,劉西拉.再論“必須提高我國結構安全設置水平”,建筑科學,1999,15(5),46-5.