土木結(jié)構(gòu)工程耐久性的分析與探討

黃錦恒

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，土建結(jié)構(gòu)工程在我國(guó)城市發(fā)展和社會(huì)建設(shè)中扮演了越來(lái)越重要的角色。但是偶有發(fā)生的因土建結(jié)構(gòu)工程安全性與耐久性相關(guān)的安全事故，又不由得不引起我們的重視。有些安全事故不僅造成了經(jīng)濟(jì)的巨大損失，而且也給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了嚴(yán)重危害。因此，本文結(jié)合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，首先對(duì)影響土建結(jié)構(gòu)工程中安全性與耐久性的因素進(jìn)行探討，然后在此基礎(chǔ)上相信探討了如何有效提高土建結(jié)構(gòu)工程中安全性與耐久性的措施等，相信可以為相關(guān)的研究提供一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】土木結(jié)構(gòu)工程；耐久性；措施

前言：隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，土建結(jié)構(gòu)工程在我國(guó)城市發(fā)展和社會(huì)建設(shè)中的地位不言而喻。時(shí)有發(fā)生的土建結(jié)構(gòu)工程安全事故，也時(shí)刻提醒著我們，提高土建結(jié)構(gòu)工程的安全性和耐久性勢(shì)在必行。隨著當(dāng)前社會(huì)環(huán)境的因素的愈加復(fù)雜，再加上極端天氣的頻頻出現(xiàn)，給土建結(jié)構(gòu)工程帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，當(dāng)然，對(duì)其安全性和耐久性的研究也具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。因此，本文在筆者實(shí)踐工作的基礎(chǔ)上，首先分析了影響土建結(jié)構(gòu)工程中安全性和耐久性的因素，然后分別對(duì)其中的安全性和耐久性進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1、土木結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀

目前，絕大多數(shù)土木結(jié)構(gòu)是由混凝土作為材料。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是困擾土木基礎(chǔ)設(shè)施工程的世界性問(wèn)題，但是至今尚未引起我國(guó)政府主管部門(mén)和廣大設(shè)計(jì)與施工部門(mén)的足夠重視。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為混凝土是具有很好耐久性的

材料。直到70年代末期，發(fā)達(dá)國(guó)家才逐漸發(fā)現(xiàn)原先建成的混凝土結(jié)構(gòu)在一些環(huán)境下出現(xiàn)過(guò)早損壞。美國(guó)很多城市的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程和港口工程在建成后不到二、三十年甚至在更短的時(shí)期內(nèi)就出現(xiàn)材料劣化；據(jù)1998年美國(guó)土木工程學(xué)

會(huì)的估計(jì)，他們需要1.4萬(wàn)億美元處理美國(guó)國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施工程存在的耐久性問(wèn)題，僅修理與更換公路橋梁的混凝土面板一項(xiàng)就需850億美無(wú)，而現(xiàn)政府每年為此的撥款只有50～70億美元。

另有資料指出，美國(guó)因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占在此環(huán)境下橋梁總數(shù)的25%。發(fā)達(dá)國(guó)家為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性投入了大量科研經(jīng)費(fèi)并采取相應(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的損害，鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度已從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm、6cm直到80年代以后的7cm，而混凝土強(qiáng)度的最低等級(jí)也從50年代的C25增到C40，橋面板混凝土從原來(lái)的不要求外加引氣劑、不設(shè)防水層到現(xiàn)在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(guó)遭受鹽凍侵蝕地區(qū)的公路橋梁在耐久性考慮方面至今仍無(wú)明確要求，對(duì)混凝土保護(hù)層和強(qiáng)度的要求僅為2.5cm和C25，與加拿大50年代水平一致。我國(guó)建設(shè)部的一項(xiàng)調(diào)查表明，國(guó)內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用25～30年后需大修，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，可維持50年以上，但室外的陽(yáng)臺(tái)、雨罩等露天構(gòu)件的使用壽命僅有30～40年。橋梁、港工等基礎(chǔ)設(shè)施工程的耐久性問(wèn)題更嚴(yán)重，由于鋼筋的混凝土保護(hù)層太薄且密實(shí)性較差，許多工程建成后幾年就會(huì)出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開(kāi)裂等現(xiàn)象。海港碼頭一般使用10年左右就因混凝土順筋開(kāi)裂和剝落。京津地區(qū)的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用，使用十多年后就出現(xiàn)問(wèn)題。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(guò)一個(gè)冬天就大面積剝蝕。

2、土建結(jié)構(gòu)工程的安全性分析

土建結(jié)構(gòu)工程的最重要指標(biāo)便是結(jié)構(gòu)安全性，它可以有效防止破壞和倒塌情況的發(fā)生。而結(jié)構(gòu)工程的安全性不僅取決于設(shè)計(jì)與施工的水平，而且和結(jié)構(gòu)的正確使用也息息相關(guān)。

2.1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)系最大的兩個(gè)因素分別是規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)需要承受多大的荷載，也即是荷載標(biāo)準(zhǔn)值，以及規(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。它們體現(xiàn)了構(gòu)件在給定標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的安全度，由于各種背景，如一些發(fā)展中國(guó)家的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的規(guī)范等，都會(huì)對(duì)安全性帶來(lái)不同影響。

2.2 整體牢固性

對(duì)土建結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件的要求，不僅要其具有足夠的承載能力，而且也要有整體牢固性。 結(jié)構(gòu)整體性具有非常重要的作用，它可以有效防止由于某處局部破壞而帶來(lái)的大面積倒塌，從而避免不必要的破壞后果。而加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體牢固性，就需要有良好的延性和必要的冗余度，可以有效降低因爆炸、人為差錯(cuò)等導(dǎo)致的損失。

2.3耐久安全性

上文已經(jīng)提過(guò)，由于人們對(duì)由環(huán)境因素引起的耐久性考慮較少，就引起了由于混凝土結(jié)構(gòu)由于鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)安全事故，有時(shí)其帶來(lái)的嚴(yán)重程度甚至比因結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)置過(guò)低而帶來(lái)的危害。因此，一定要重視環(huán)境因素帶來(lái)的安全性隱患。

3、土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性分析

由于土建結(jié)構(gòu)工程的使用壽命和耐久性是息息相關(guān)的，是使用期內(nèi)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)在適用性上面。

3.1土建結(jié)構(gòu)工程中耐久性現(xiàn)狀

耐久性問(wèn)題由于其隱蔽性，使得人們對(duì)其重視不足，但是它帶來(lái)的問(wèn)題往往是慘痛的，在我國(guó)當(dāng)前正在飛速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景下，解決耐久性問(wèn)題更顯得嚴(yán)峻和急迫，而產(chǎn)生耐久性問(wèn)題的主要是土建材料，因此要在土建材料的性能和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面采取一定的防治凍融和鹽害的必要措施。值得一提的是，在大多數(shù)土建結(jié)構(gòu)中，混凝土是非常重要的土建材料。因此，混凝土的耐久性是當(dāng)前困擾土建基礎(chǔ)施工的世界性難題，而非我國(guó)獨(dú)有，應(yīng)該引起相關(guān)政府部門(mén)和施工

設(shè)計(jì)單位的重視。

3.2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(lái)說(shuō)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(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)。我國(guó)有結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)規(guī)范與施工規(guī)范，但沒(méi)有如何使用的規(guī)范。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(guó)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(lái)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(guò)例行檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

總 結(jié)：

綜上所述，土木結(jié)構(gòu)工程的耐久性與工程的使用壽命密切相關(guān)，是建筑結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)保持正常功能的能力，提高土建結(jié)構(gòu)工程的安全性和耐久性具有的意義，在實(shí)踐中，不僅要注意因?yàn)槭┕ぁ⒃O(shè)計(jì)等因素帶來(lái)的安全耐久性問(wèn)題，還要提高對(duì)環(huán)境等因素的重視。筆者相信，只要仔細(xì)做好各方面提高安全性和耐久性的工作，未來(lái)我國(guó)的土建結(jié)構(gòu)工程建設(shè)水平一定可以達(dá)到新的水準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘維華.試論我國(guó)土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀及其檢測(cè)與維護(hù)[J].黑龍江科技信息，2009，（16）：249.

[2]高淵 .我國(guó)土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性現(xiàn)狀分析[J].開(kāi)封大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，（03）：92-94.

[3]祁建財(cái).土建結(jié)構(gòu)工程安全設(shè)置水準(zhǔn)初探[J].青海科技，2009，（04）：112-115.

[4]李景慶.土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性之我見(jiàn)[J].黑龍江科技信息，2011，（14）：232.