土木工程結構安全性討論

李曉壯

摘 要：經濟社會不斷發展的今天，我國土建結構系統安全問題日益凸顯，對土建結構的系統安全管理認識不足是導致該問題的重要原因。應認真總結和汲取國內外結構安全管理方面的經驗和教訓，取其精華去其糟粕，逐步改善和提高我國土建結構工程的系統安全管理水平，形成完善的土建結構安全管理體系。

關鍵詞：土建工程；安全設置

結構安全性是結構防止破壞倒塌的能力，是結構工程最重要的質量指標。結構工程的安全性主要決定于結構的設計與施工水準，也與結構的正確使用有關，而這些又與土建工程法規和技術標準的合理設置及運用相關聯。

1土木工程安全性與持久性的概念

1.1土木工程安全性

安全性是指土木工程在正常施工和正常使用的條件下，能承受可能出現的各種作用；在設計規定的強烈地震、爆炸、車輛撞擊等偶然事件發生時和發生后，仍能保持必需的整體穩定性，即結構僅產生局部的損壞而不致發生連續倒塌。

1.2土木工程持久性

持久性是指土木工程在一般的使用和維護條件下，具有持久性能，即在正常維護條件下結構能夠正常使用到規定的設計使用年限。例如，結構材料不致出現影響功能的損壞，鋼筋混凝土構件的鋼筋不致因保護層過薄或裂縫過寬而銹蝕等。

2調整結構安全設置水準的現狀

國內近幾年來已對建筑結構安全度的設置水準組織過幾次討論，在如何調整的問題上存在較大的意見分歧：

2.1安全設置水準足夠我國現行規范的安全設置水準是足夠的，并已為長期實踐所證明，而國外就沒有這種經驗。我國取得的這一成功經驗決不能輕易丟掉，在安全度上不能跟著英美的高標準走；安全度高了是浪費，除個別需調整外，總體上不必變動。

2.2設置水準不高我國規范的安全度設置水準盡管不高，但在全面遵守標準規范有關規定，即在正常設計、正常施工和正常使用的條件下，據此建成的上百億平米的建筑物絕大多數至今仍在安全使用，表明這些規范規定的水準仍然適用；同時為了縮小與先進國際標準的差距以及鑒于可持續發展和提高耐久性的需要，在物質供應條件業已改善的市場經濟條件下，結構的安全設置水準應適當提高。

3我國結構設計規范的安全設置水準

對結構工程的設計來說，結構的安全性主要體現在結構構件承載能力的安全性、結構的整體牢固性與結構的耐久性等幾個方面。我國建筑物和橋梁等土建結構的設計規范在這些方面的安全設置水準，總體上要比國外同類規范低得多。

3.1結構的耐久安全性我國土建結構的設計與施工規范，重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環境因素作用下的耐久性要求則相對考慮較少。混凝土結構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故，其嚴重程度已遠過于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害，所以這個問題必須引起格外重視。我國規范規定的與耐久性有關的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，都顯著低于國外規范。損害結構承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高結構構件承載能力的安全設置水準，在一些情況下也有利于結構的耐久性與結構使用壽命。

3.2構件承載能力影響構件承載能力的安全設置水準與結構構件安全水準關系表現為，規范規定結構需要承受多大的荷載，規范規定的荷載分項系數與材料強度分項系數的大小，前者是計算確定荷載對結構構件的作用時，將荷載標準值加以放大的一個系數，后者是計算確定結構構件固有的承載能力時，將構件材料的強度標準值加以縮小的一個系數。安全系數或分項系數越大，表明安全度越高。公路橋梁結構的情況也與房屋建筑結構類似，除車載標準外，荷載分項安全系數與材料強度分項安全系數均規定較低。

3.3整體牢固性結構構件需要有足夠承載能力，結構物也要有整體牢固性。結構的整體牢固性是結構出現某處的局部破壞不至于導致大范圍連續破壞倒塌的能力，或者說是結構不應出現與其原因不相稱的破壞后果。結構的整體牢固性主要依靠結構能有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、爆炸等災害荷載或因人為差錯導致的災難后果，可以減輕災害損失。

4提高土建結構工程安全性的措施

應如何提高土建結構工程的安全性與耐久性土建結構工程能夠提供多長的使用年限，可以承受多大的災害風險，應如何更好的適應我國現代化建設需要，適應市場經濟需求。其安全性與耐久性是土建結構工程的重大問題。通過分析我國土建結構工程安全性和耐久性現狀，針對當前土建結構安全性的相關規定與實施問題進行探討，并就如何在保障安全性的前提下提高建結構工程安全性進行分析：

4.1安全監測設施的完善安全監測資料是分析建筑物工作性態，保障工程安全運行的重要依據。在建筑物出現位移、變形、滲漏、裂縫擴展時，主要依靠原型觀測資料來評價建筑物的安全與否，目前多以效應量的變化趨勢作為評估依據。然而，由于種種原因，中小型水工混凝土建筑物的觀測設施普遍比較匱乏，有些甚至沒有監測設施，導致目前安全檢測和評估分析更多依靠有經驗的專業人員和專家相結合進行現場觀察檢查，對照規范開展復核計算，根據類似工程開展安全評價，然而從安全評價的復雜性看，應采用內、外部觀測資料和現場檢測相結合的綜合分析方法，力爭全面、正確的評價建筑物的安全狀況。

4.2加強技術創新土建結構建筑物的病害主要有裂縫、滲漏、剝蝕三種，其中影響安全和使用的最大病害是裂縫，在安全檢測中，確定裂縫病害的關鍵是撩測，傳統的探測方法有超聲波法、聲波跨孔法等，土建結構強度檢測的主要方法有回彈法、超聲回彈綜合法和射線法等，這些方法主要反映了土建結構的表層強度。在安全檢測中，往往采用取芯法來校正其他強度測試方法，土建結構內部缺陷檢測主要采用超聲波法和射線法，超聲波法需要兩個被測物有兩個相對臨空面，且穿透深度有限，同時受到結構物材料中的鋼筋和含水量的影響；射線法現場測試難度大，且對測試者有一定傷害。

5結束語

隨著土建工程規模的擴大和由此產生的施工工具、設備、機械向多品種、自動化、大型化發展，施工日益走向機械化和自動化。同時組織管理開始應用系統工程的理論和方法，日益走向科學化；有些工程設施的建設繼續趨向結構和構件標準化和生產工業化。這樣，不僅可以降低造價、縮短工期、提高勞動生產率，而且可以解決特殊條件下的施工作業問題，以建造過去難以施工的工程。筆者對我國結構設計規范的安全設置水準進行了簡要的論述，以提高對土建結構安全的認識。

參考文獻：

[1]曹雙寅.結構可靠性鑒定與加固技術，2007.

[2]趙震洋.老化混凝土的斷面特征與損傷描述研究，2002.