分析土建工程結構安全性與耐久性設計

【摘 要】 隨著我國土建工程逐漸普遍，各種先進技術的使用，使得人們對土建工程結構的安全性與耐久性有了更高的需求。土建工程結構的安全性與耐久性屬于衡量建筑質量的一個重要指標，因此必須加強對這方面的重視，必須做好相關的設計工作。基于此，本文就土建工程結構安全性與耐久性設計進行了分析，首先對土建工程結構的安全性進行了分析，其次分析了土建工程結構的耐久性，最后提出了有關土建工程結構安全性與耐久性設計的建議，希望對相關事業有所幫助。

【關鍵詞】 土建工程 結構 安全性 耐久性 設計

有關研究表明，我國目前的土建工程結構與國外相比，存在著很大的差距，不管是房屋建筑、水利項目，還是橋梁工程等，它們在結構整體安全性與耐久性上都比不上國外同類水平。由于我國土建工程結構在安全性與耐久性上存在一定不足，導致了較大的人員傷亡事故，這就使得相關部門加強了土建工程結構安全性與耐久性的關注。為了提高我國土木工程結構安全性與耐久性，相關部門進行了一些研究與探索，在一些方面進行了改善，并且完善了相關法規標準與規范及管理制度，同時加強了結構的設計，提高了施工技術水平，從而最大化提升了我國土木工程結構安全性與耐久性。

1 我國土建工程結構安全性分析

土建工程結構安全性指的是防止建筑倒塌的能力，同時也是工程結構質量最為重要的指標之一。總的來說，對于土建工程結構的安全性而言，主要取決于結構設計及施工水平，同時還與結構的正確使用有關（這里也包含了維護與檢測等）。本文將從以下幾個方面來探討我國土建工程結構安全性問題：

1.1 結構構件的承載能力安全性

和結構構件的承載能力安全有著莫大關系的因素主要有兩個，其一為結構需要承受的荷載，即荷載標準值；其二為荷載的分項系數和材料強度的分項系數。這兩個因素之間的用量值所表示的系數在很大程度上體現出了結構構件在給定的標準荷載作用下的實際安全度，若其安全系數或者分項系數表現得越大，那么其安全度就越高。總之，土建工程的結構構件本身所具備的承載力大小和材質共同決定了土建工程結構的安全性。

1.2 土建工程結構整體牢固性

土建工程結構除了要具有足夠的承載力之外，還應具備整體牢固性，這種牢固性指的是結構若出現了局部破壞也不會造成大范圍的連續破壞倒塌。結構牢固性的實現需要依靠結構必要的冗余度與良好的延性，以此來應付爆炸與地震等災害或者人為差錯導致的嚴重后果，盡量減少不必要的損失。比如說唐山大地震導致的巨大災害出了與地震自身有關之外，還與當地的房屋建筑結構缺乏了整體牢固性有著莫大的聯系；又如2001年石家莊發生了一起故意破壞的惡性爆炸事件，某住宅樓因為土炸藥爆炸而導致了墻體局部產生損壞，繼而使得整棟樓發生了連續的倒塌，通過分析后得知這也是因為房屋結構在設計時缺乏牢固性所致。

1.3 結構耐久性

我國以往的土建工程在結構設計及施工上，著重考慮的是結構強度滿足各類荷載的需求，而忽視了由于外界環境作用而對結構耐久性的需求。相關的安全事故表明，混凝土結構由于鋼筋的銹蝕或者混凝土的腐蝕而引發的結構安全事故，造成危害往往比結構構件承載力的安全水準設置不足引發的危害還要嚴重。換句話說，我國對于結構耐久性的相關規范要求，比如說鋼筋銹蝕保護設置的混凝土保護層最小厚度及最低強度等級等，都明顯低于了國外的最低標準。因此，提高結構構件承載力的安全設置水平，在一定程度上也能促進結構耐久性及結構的使用壽命。

2 土建工程結構的耐久性分析

土建工程結構的耐久性和工程的使用壽命聯系密切，屬于建筑物在使用期內結構保持正常功能（包括結構安全性與結構適用性）的能力。目前土建工程結構的耐久性現狀主要表現為：

2.1 國外相關分析

上個世紀七十年代末，一些國家的科研人員發現了以前混凝土基礎設施工程在某些環境下容易出現過早的破壞。這里以美國為例，在大部分的混凝土建造的基礎設施或者港口工程中，其建成之后約20～30年便出現了劣化。據美國在1998年的一份土木工程學會材料分析，他們在處理國內的基礎設施工程問題上耗費的金額約為1.3萬億美元，其中僅僅是修理或者更換公路橋梁等項目的混凝土工程就得耗費大約800億美元左右。總的來說，發達國家在混凝土結構耐久性方面投入了大量的科研經費，同時也采取了大量的積極應對措施，比如說加拿大安大略省為了應對冰鹽侵蝕及凍融損害，便將混凝土保護層的最小厚度從上個世紀50年代的2.5厘米逐漸調為了4厘米、6厘米，以及現在的7厘米及以上；同時混凝土的強度最低等級，也從C25調到了如今的C40。

2.2 國內相關分析

一直以來，大部分人群都覺得混凝土材料十分耐久實用，而我國很多土建工程幾乎都由混凝土建造而成，可實際上混凝土結構的耐久性問題一直困擾著世界各國土建工程基礎設施，而其在我國的重視程度還沒有得到足夠的加強。我國在上個世紀八十年代，出現了一項調查，其顯示出了我國大部分的混凝土建筑工程在使用了25～30年之后就需要大修，而一些環境惡劣的建筑物則僅需15～20年的時間就需要大修，其余一些使用環境較好的諸如公共建筑與民用建筑，則能維持在50年及以上。總的來說，我國橋梁及港口工程項目等基礎施工項目面臨的耐久性問題十分嚴峻，其中一些由于混凝體的保護層太薄及密實性較差，就導致了其在使用幾年之后出現了混凝土的開裂及鋼筋的銹蝕等，這嚴重影響了該建筑物的使用。比如說我國京津地區的城市立交橋，冬天由于大雪覆蓋的原因，為了道路通暢便需要灑除冰鹽及冰凍作用，這就使得立交橋在使用了十幾年之后便會出現問題，某些只能限載，有的則選擇了拆除或大修。過去，我國在鐵路隧道建設中，其初砌材料一般選用的是強度較低的混凝土（C15），使得抗滲性不強、密實度較低，容易被地下水及機車廢氣侵蝕，最終導致了大量的開裂與滲漏。由此可見，土建工程結構耐久性問題愈發嚴重，已經迫切需要進行改善與提高，而相關建筑部門就應吸取教訓，采取相關的解決措施，以此避免類似隱患的出現。

3 加強土建工程結構安全性與耐久性的設計策略

3.1 制定相關的設計規范與標準

我國以往的建筑行業相關設計規范與標準與國外先進國家相比，存在著很大的差距，基于此我國相關建設部門就應制定更加科學詳細的設計規范與標準，加強對土建工程結構安全性與耐久性的重點審查，并且明確設計的安全性與耐久性要求，加大混凝土工程耐久性基礎理論的研究力度，開拓出屬于我國特色的土建工程結構安全性與耐久性設計體系。此外，在結構安全性與耐久性相關規范與標準中還應提出必須對工程進行檢測與評估等，以此促進土建工程結構安全性與耐久性的提高與進步。

3.2 加強土建工程結構安全性與耐久性的檢測和維護

當前，由于在基礎設施工程投資與建設上出現了重新建而輕維修的趨勢，這就使得土建工程結構安全性與耐久性的檢測與維護工作未能得到有力的踐行，而檢測與維護工作與結構安全性與耐久密不可分，尤其是對露天與惡劣環境中的基礎工程設施而言，更是如此。為了提高土建工程結構安全性和耐久性，就必須加強定期檢測與維護，發現問題就應及時解決。比如說橋梁、隧道及建筑物等土建工程，應有一些強制性的政策規定來督促相關部門進行定期檢測。基于此，相關部分就應制定相應的法規，并且編制一定的技術標準規范；相關的檢測與評估，應由專業人員進行，同時應建立相關從業人員注冊制度、資質認證及監管體系等。

3.3 加強耐結構安全性與耐久性研究

我國目前在土建工程結構安全性與耐久性上的認識還不足，尤其是在耐久性問題上還存在很多漏洞。在實際的操作中，大部分往往憑借的是自身的經驗采取措施對結構安全性與耐久性進行設計，而缺乏了必要的微觀機理的定量分析與宏觀的定性描述，這個方面必須進行加強。總的來說，我國在結構耐久性設計方面存在的問題主要為標準、規范及規程等跟不上節奏，同時缺乏必要的完善、全面且可靠的措施；對于相關指標也沒有進行系統的研究，比如說混凝土徐變、碳化及堿骨料反應等，應加強結構與材料性能的研究；在設計上還應克服設計時過多考慮強度而忽視耐久性的詬病，以及改善重視新建而忽視舊建筑的維護等問題。

4 結語

土建工程安全性與耐久性經屬于一項必須長期探索的課題，應成為施工者、設計者及使用者共同關注的重點問題。安全性與耐久性，直接影響著人們的安全及社會的和諧穩定，因此加強土建工程結構安全性與耐久性設計將是一個系統而復雜的工程問題，必須加強重視。

參考文獻

[1] 李艷彬，鄧曉光，張曉婷.有關土建工程中的安全性和耐久性的探討[J].城市建設，2010，（12）

[2] 樊世新.簡析土建結構工程的安全性與耐久性[J].城市建設理論研究（電子版），2012，（2）

[3] 張文才.論土建結構工程中如何確保耐久性及安全性[J].建材與裝飾，2012，（9）

[4] 段少也.安全性與耐久性在土建工程中的重要性探討[J].城市建設與商業網點，2009，（18）

[5] 郭玉萍.淺析土建結構工程的耐久性和安全性[J].商情，2010，（23）

[6] 鄭尚建.淺議土建工程結構安全性與耐久性[J].城市建設，2010，（15）

[7] 尹光濤.土建工程結構安全性與耐久性設計[J].城市建設理論研究（電子版），2012，（11）