高性能結構工程研究

張寧寧

摘 要：高性能結構工程具有高安全性、高施工性，高維護性、高環保性以及高耐久性等優點，因此是我國結構工程發展的未來趨勢也是我國建筑行業發展的必由之路。文章首先分析了現階段我國機構工程面臨的問題，并由此提出了高性能結構工程的核心理念，并在此基礎上給出了高性能結構工程發展的對策，以促進我國結構工程的發展。

關鍵詞：高性能；結構工程；問題；對策

1 我國結構工程存在的問題

隨著經濟社會的快速發展，我國對結構工程的需求也在逐步增大，出現了大規模的基礎設施建設工程，隨著各個標志性建筑的逐步完成，結構的復雜性和技術的難度也在不斷提升。我國的結構工程設計材料體系以及施工等各方面均得到了突破性的發展，但隨著城鎮化發展進程的不斷加快，基礎設施建設及結構工程建設是未來發展的關鍵環節，也必將推動結構工程的進一步發展，對于結構工程的發展而言，與挑戰并存。盡管我國的結構工程建設領域得到了突飛猛進的發展，但從安全可靠、能源消耗、空載能力、環境保護等層面來說仍然存在許多問題亟待進一步解決。相關研究表明我國的建筑能耗占全國總能耗的32%以上，已經成為我國單向能耗最大的行業之一，建筑業所產生的建筑垃圾達到了城市垃圾總量的30%到40%。再加上現在許多道路橋梁在設計年限之內就已經出現問題，很難達到設計標準。上述種種均是我國結構工程發展過程中凸顯出來的問題，時至今日，我國的能源短缺、環境污染等問題已經十分嚴峻，這也為結構工程的發展提出了新的挑戰。結構工程師在創造每一項作品時，都應從可持續發展的角度進行考慮和深思。

2 高性能結構工程發展的必要性

針對我國結構工程所存在的各類問題，應從源頭上進行解決，而高性能結構的核心在于性能，結構工程人員應不斷提升結構的性能，并將其作為工程質量的判別標準之一。結構工程師應將提升結構的性能作為自己工作的職責，而不是僅僅滿足于達到規范的要求。隨著科學技術的不斷，發展高性能結構的工程性能也在不斷拓展，從之前的安全性能，逐漸擴展到包含經濟性能、使用性能、施工性能、維護性能、抗爆性能，抗災性能以及耐久性能等的綜合含義。盡管一項結構工程很難同時達到上述各項性能，但是可以通過從規劃階段、設計階段、施工階段、運營階段以及維護階段直到項目的拆除等整個生命周期階段進行綜合管理，提升結構的整體性能，進而實現高性能結構工程的安全、經濟、適用、耐久、美觀的綜合理念。任何一個時期都在追求結構的更高的性能，因為每一項工程其最終目的都是要被使用，為了實現其服務功能和預期的使用效果。安全性和經濟性則是結構工程師工作的重要職責之一，安全性不僅關系到經濟問題，對于人們的生命財產安全也具有直接影響，因此結構工程師應在滿足安全性能的基礎上盡可能的降低工程造價，提高結構工程的經濟性。但安全性和經濟型并不是兩個不可協調的目標，可以通過合理的選擇結構方案、施工方案以及施工技術等來達到安全與省錢兩個目的。從結構工程的使用性能來說，結構工程作為人們生活環境的重要部分，應在保證安全、適用、經濟和耐久的基礎上來追求美觀。其次，耐久性是結構工程的重要性能之一，過早地進行工程的拆除和重建，會造成資源的極大浪費，環境的破壞。綜上所述，應保證高性能結構工程結構方案和建筑方案的合理。其次，應進行模型的分類計算，確保計算能夠準確地反映結構工程的實際受力特征，并為進一步的精化、細化設計提供依據。第三，高性能結構的受力性能較好，能夠有效避免裂紋、裂縫、脆性破壞等現象的出現。第四，高性能結構工程的材料利用率較高，能夠發揮各不同材料的優勢，進而達到取長補短的目的，實現環保等目的。第五，高性能結構工程的整體牢固性較好，可以通過采取合理的構造措施來避免結構工程出現塌陷等安全問題。第六，高性能結構工程的自重，除少數工程需要減輕震動，或者是增強抗傾覆能力之外，多數結構工程的自重較輕，不僅可以降低下部結構的造價，而且可以有效提高結構工程的跨越能力，進而提升結構的抗震性能。高性能結構工程施工方便，構造簡單，能將復雜的問題簡單化，進而保證工程質量，降低用工數量和勞動強度，高性能結構工程的全壽命費用較低，符合低碳環保綠色節能的發展需求。

3 高性能結構工程發展的對策

3.1 應建立健全的方案論證決策機制

由于大型的結構工程涉及到多個專業，需要各專業之間通力配合，但我國建筑工程行業通常是由建筑專業為主，其他專業為輔，在確定建筑方案的前提下，其他專業根據建筑方案，進行進一步的深化設計，這樣就導致假如建筑方案不夠合理，即使其他專業及時進行彌補也無法達到預期的效果，因此應加大對建筑方案的論證決策。但目前我國針對建筑方案的論證決策機制尚不健全。因此筆者建議對于超過一定規模的重大的結構工程建設，在方案論證階段應采用嚴格的論證決策機制，開展組織規劃類、結構類、施工類、建筑類以及環境專家進行綜合論證，并在此基礎上給予決策。

3.2 應不斷推動土木工程設計施工總承包模式

現階段我國土木工程的設計與施工多數是獨立承包的，兩者之間的溝通協調較少，而這種模式也帶來了一系列的問題，從全生命周期的角度來進行結構工程評價時容易造成各個環節的浪費，對于土木工程項目的綜合質量具有直接影響，由于設計單位對于施工的重視程度較低，對施工過程中的安全性和可行性考慮不夠全面，而施工單位對設計過程了解不夠深入，經常會出現違背設計意圖的施工，進而導致工程質量工期以及成本難以有效控制。因此筆者建議應逐步建立健全的設計施工總承包模式，進而推動全生命周期控制，不斷提升總承包單位的積極性。同時培育具有高素質水平的，設備與施工為一體的總承包企業和專業人員，不斷調整勘察設計、施工以及監理等企業的經營結構，不斷提升各類企業的綜合競爭力。

3.3 提升結構工程建設標準體系的頂層設計，對現有的機制進行進一步的改革

由于現階段我國土木工程建設頂層設計編制等方面仍存在一些不足之處，對于先進的技術發展具有一定的阻礙作用，由于在進行各類標準的修訂時周期過長，很難及時地反映最新的科技成果，具有一定的滯后性。其次，在進行土木工程標準的撰寫和修訂過程中，由某些固定的部門來進行主持，缺少相互之間的溝通與協調，進而導致不同的規范內容之間出現重疊和交叉等問題，甚至是存在一定的矛盾，很難充分的利用先進技術。對于標準性的關鍵條文缺少深入和長期的基礎研究和調查研究，導致科學性和嚴謹性有一定缺失。因此筆者建議，應合理地降低標準修訂的年限，盡可能地將修訂年限控制在五年之內。其次負責撰寫標準的單位應面向各類部門和單位。最后國家針對標準的關鍵加大資金投入，開展深入的基礎研究和調查研究。

參考文獻

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