土建結構工程的安全性與耐久性分析

李亞南

【摘要】土建結構工程的安全性與耐久性是整個工程建設質量的一種評價指標，不但決定了土建結構工程的使用壽命，同時也為確保土建施工過程的順利實施，以及施工過程中人員的施工操作安全性，基于此，進一步提高土建結構工程的安全性和耐久性至關重要，本文便圍繞土建結構工程的安全性與耐久性展開重點分析，并提出了有關的加強措施。

【關鍵詞】土建結構工程;安全性;耐久性;加強措施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

17.121

引言：

對于建筑工程來說，土建結構的安全性與耐久性是一項重大問題，特別是耐久性，這也是各國家建筑領域普遍面臨的問題。因此，本文就土建結構工程的安全性和耐久性兩個方面進行深入分析，針對土建結構的安全性耐久性現狀展開分析，并提出了有關的加強措施，對于土建結構工程來說，安全性與耐久性的意義至關重大，施工單位必須要提高重視程度，從設計規范、技術引進、制定標準規范、加強后續維保等方面著手，進一步改善土建結構工程的施工效益。

一、土建結構工程的安全性

結構安全性多為結構抗倒塌、抗破壞等方面的強度水平，這也是結構工程的主要質量指標。結構工程的安全性多與施工設計規劃和施工技術工藝水平掛鉤，也會受結構的檢測及維護影響，而這些條件基本上都會和土建結構工程技術標準的設計與應用具有密不可分的聯系。結構設計規范的安全標準對于工程設計規劃來說，結構安全性多表現于構建承載能力的安全性、結構的牢固性、結構耐久性三個大點，建筑工程和橋梁工程的土建工程設計標準相比之下仍然存在一定不足，需要進一步完善。

（一）構件承載力的安全設置水準

和結構構件安全水準具有聯系的因素條件如下：1）既定的結構所需承載最大荷載，也就是標準荷載值，如寫字樓的構件承載力規范需要保證樓板承受活荷載為150kg/m2以上，而新的規范標準則定為200kg/m2，美國等國家在樓板承受活荷載上設定為240～250kg/m2;2）標準規定中的荷載分項系數和材料強度分項系數。荷載分項系數為計算荷載對構件的作用時將荷載標準值進行放大的系數，而材料強度分值系數則是計算構件原有承載力時，將材料強度標準值進行縮小的系數。這些值數都能夠表現出構件在特定標準荷載下所具有的安全性，在安全系數設計過程中作為安全系數，能夠表現出安全儲備需求。在可靠性的設計方面，又作為分項系數，表現特定名義失效概率或可靠性，分項系數與安全度通常為正比例關系。

（二）結構牢固性

土建結構工程中的構件不僅要具有較高的承載力，同時還需要具有一定的牢固性。結構整體的牢固性便是結構在發生局部破壞的情況下不會引發大規模損壞或結構塌陷的能力，結構牢固性通常根據結構的延性以及冗余度來表現，若延性和冗余度較高，那么建筑構件的抗震性、抗爆炸能力較強，在發生這類災害時能夠有效降低對構件的影響，削減災害破壞力。結構的牢固性也影響到了結構抗連續破壞能力，很多情況下建筑在遭受局部破壞時都可能對其整體帶來連續性災害，如石家莊惡性爆炸事件中，土制炸藥導致的部分墻體結構破壞引發連續性的結構破壞，這也體現出了建筑結構的牢固性不強。

（三）結構耐久安全性

土建結構工程的設計及施工較為側重不同荷載條件下的結構強度要求，針對環境因素影響如溫度、濕度、水土環境、化學侵蝕下的耐久性要求相對不足，混凝土結構由于鋼筋銹蝕或混凝土本身結構的腐蝕也很容易引發各種安全事故，并且所產生的安全事故十分嚴重，甚至超過結構承載力無法滿足安全設置水準而引發的事故，因此這一問題必須要重點關注。我國現有的規定規范和對于耐久性的要求，如對鋼筋結構和混凝土進行保護，重點明確保護層的厚度和混凝土強度等，都與發達國家存在一定差異，耐久性不足也會對土建結構的承載力帶來不利影響，而加強結構的承載力安全設置水準也往往能對其耐久性起到一定作用，因此在部分條件下土建結構工程的安全性與耐久性是相互促進，相互影響的關系[1]。

二、土建結構工程的耐久性

（一）土建結構工程耐久性的現狀分析

多數建筑土建結構為混凝土材料，而混凝土的耐久性也成為了土建結構施工中的重點問題，但混凝土結構的耐久性并沒有得到所有土建結構工程建設部門以及設計人員、管理人員的重點關注。多數人都認為混凝土這一材料的主要特點便是強度高耐久性高，而在上個世紀70年代時，人們才發現原本建設的建筑基礎設施在部分環境下已經出現了損壞問題，美國多數城市的混凝土基礎工程以及港口工程大約在建成后的30年之間相繼初選了混凝土結構破損現象。自此之后，為了進一步提高混凝土的耐久性，人們投入了大量的時間與精力，深入探索提高耐久性的有效手段，加拿大多數地區都存在冰巖侵蝕和凍融環境，對此將鋼筋混凝土保護層由原本50年代的2.5cm提高到了80年代末的7cm，對混凝土結構的強度要求也由原本的C25提高到C40，面板混凝土從一開始的沒有要求設計防水層和引氣劑，到之后不僅要添加和設計，并且還要優化防水膠膜設計，引進環氧涂抹鋼筋，可見建設環境對結構耐久性、鋼筋混凝土的耐久性對建筑質量和使用壽命都具有重大影響。

我國在建筑建設領域自上個世紀80年代的調查研究起，進一步明確了結構耐久性的重要性。當時我國多數工業建筑需要20～30年左右進行一次大修，一些環境條件較為惡劣的區域建筑使用壽命只有20年左右甚至不足20年。民用建筑與公共設施建筑由于使用環境較為良好，使用壽命能夠達到50年以上，但建筑中一些露天部分如陽臺和屋頂等，壽命卻只有30～40年。耐久性問題如今成為了多數土建結構工程建設過程中的重點問題，但仍然有部分建設單位未能明確這一問題，沒能充分吸取國內外各項工程建設的經驗，導致建筑結構受環境因素影響較為嚴重，使用壽命較短且存在差異性等，這對于建筑領域的發展來說都是極為不利的影響[2]。

（二）土建結構工程使用環節的檢修維護

土建結構的耐久性和使用過程中的檢測、維修、養護三個方面有著必然的聯系，部分長時間暴露在環境中的建筑結構所受影響更大，也更需要進行維修與養護。若想確保結構的耐久性，部分土建結構工程在建設完畢投入使用后都進行定期的檢測和維護，當前我國實行的土建結構工程設計規范及標準也存在落實力度不足等問題，其他一些國家針對結構破壞可能引發公眾安全影響的建筑結構或其他公共工程，強制規定必須定期進行檢測和維護。即便建筑的玻璃幕墻以及外墻面這類構件，也可能會出現脫落砸傷行人的風險，因此對這類建筑結構進行定期檢測和維護也是有必要的。部分施工單位在施工管理力度以及人員技術水平、意識水平上存在不足，導致質量控制工作未能充分落實，質量保證制度不夠完善等，結構耐久性和安全性的設置水準不高，導致已經建成的工程建筑中仍然具有一定安全隱患，因此也要從法律法規的角度上著手，為土建結構工程的建設過程與使用過程提供可靠支持。

安全與質量都是建筑領域一直以來的重點問題，土建結構工程更是如此，雖然政府機構已經針對土建結構施工施行了責任管理制度，工程所產生的質量問題需要做到“終身負責”，但這一要求的執行力度也存在不足，難以全面落實。需要將結構安全以及建設質量控制到預期的水平，還需要秉承預防為主的原則，利用定期檢查來及時找出問題，通過可靠的維修工作排除問題，最后通過定期維護來降低問題發生率，將結構安全及質量事故降低到最小概率和最小影響力。目前我國還有部分土建工程將要進入老化期，需要重點進行檢測，也有不少建設完成的違章建筑需要進行評估，以及工程病害需要重點診治，當建筑結構發生破壞或病害之后進行解決雖然很重要，但最為理想的狀態便是將問題扼殺在萌芽，隱患便是種子，只有將隱患全部排除，才能有效避免問題的發生。

根據我國對于公共工程建設的投入以及標準分析，需要關注工程整體的使用權生命周期的成本投入，過于關注土建結構工程的一次投入而忽略工程建設完畢后的使用維護以及檢測維修的長久使用投入，不僅可能對建筑的使用壽命帶來影響，同時一些重大質量問題而引發的安全問題產生的損失更大，從經濟的角度上分析也并不劃算。一些發達國家新建工程數量較少，因此后續的維修投入占整個項目投入的重要比例，如英國在1978年的土建項目維護維修投入為10年前的3.6倍還要多，在1980年間維修費用占據全年土建工程投入成本的60%以上。雖然我國的建筑工程項目數量更多，但以往的工程結構多進入老化期，若養護和維修無法保證順利進行，那么很可能會演變為公共安全隱患，需要投入更多的成本來進行維修和補救，所以土建結構工程中，建設部門和監管部門都需要提高對建成項目后續檢修及維護的重視[3]。

三、加強土建結構工程安全性及耐久性的有關對策

（一）改善工程設計規范

為了從源頭上加強土建結構工程的安全性與耐久性，便需要以土建結構的設計與施工過程兩個方面開展，只有加強土建結構的設計科學性以及施工規范性，才能為工程建設的質量予以可靠保障。其一，有關部門需要及時完善土建結構工程的法律法規，指明土建結構施工必須要達到的建設質量要求與標準，若未能滿足標準則需要進行返工處理;其二，建設企業需要不斷提高技術革新及資金投入，先進技術、設備、材料、理念的引進才是促進建筑領域發展與轉型的關鍵。

（二）提高新興技術的引進與推廣

對于土建結構工程來說，建筑所面臨的病害以滲漏、裂縫、侵蝕等為主，對建筑安全性與耐久性影響最為明顯的便是裂縫。在安全檢測過程中，裂縫問題的主要檢測方法為超聲波法和聲波跨孔法等，土建結構的強度檢測主要以超聲回彈綜合法及射線法為主，這些檢測方法能夠有效檢測土建結構的強度水平，但一些年代較久的老舊建筑，土建結構會出現較為嚴重的碳化現象，這些方法可能無法準確測得土建結構的具體強度，所以在安全監測方面通常會選擇取芯法來進行檢測。土建結構內部的缺陷檢測通常利用超聲波法，但在實際應用中需要保證兩個檢測目標具有兩個相對臨空面，超聲波法也會受結構鋼筋及含水量等因素影響[4]。

（三）明確工程技術規范

在土建結構工程建設標準方面，需要鼓勵地方性規范的建立，避免傳統建設思想下的強求統一現象，只有根據實際情況和要求而制定的標準規范才是最具契合性和可行性的。在安全性與耐久性的標準規范上，也可以設計不同的設置水準，全國性的規范標準可以面面俱到，但不能太過詳細，越是具體那么可行性和適用性就越差，尤其是巖土工程這類具有不確定性和差異性的建設內容。技術標準中若存在太多強制性條例，也會提高政府機構或有關部門在技術問題方面的責任，甚至一些并非政府機構的責任也需要承擔。標準體系中的要求通常以最低要求的形式闡明，安全設置水準需要制定的強制性條例主要便是確保公眾安全的基本要求。

（四）安全檢測設施的更新

安全監測信息是保證工程設施穩定運作的基本條件之一，當建筑結構存在形變、裂縫等危害時，需要通過原型觀測信息來對建筑的安全性進行評測。當前多數情況下都會沿用效應量變化當作標準，但可能會受外界因素影響，部分建筑的觀測設施存在缺失問題，導致安全監測與安全評估多以人為的方式開展，或進行現場勘察，根據勘查結果進行分析，按照類似工程的開展流程進行評價，但從安全評價的角度來看，內外觀測信息與現場檢測結合的方式需要保證全局性和合理性，所以需要對安全監測設備進行不斷更新，才能滿足安全檢查與評估工作的要求[5]。

（五）進行定期維護和保養

土建結構工程絕非完成建設工作便代表絕對安全，后續的檢修保養工作仍然重要，這也是保障建筑安全性與耐久性的重要途徑。在施工建設完畢之后，建設企業需要針對工程進行結構檢查與維護，從檢測過程和結果分析過程中分析建筑結構是否出現老化現象，是否存在質量問題、是否出現了安全隱患等。

結束語：

建設企業必須要提高對于安全性與耐久性的關注度，針對工程建設環節以及后續使用環節可能存在的隱患進行及時檢查、及時發現、及時處理，確保建筑的安全。在施工期間也要根據實際來制定有關的技術標準和施工管理目標，選擇最為合理的技術及設備等，不斷加強土建結構的安全性與耐久性，在提高工程效益的同時也為住戶的生命安全提供保障。

參考文獻：

[1]陳吉龍.土建結構工程的安全性與耐久性分析[J].石化技術，2017，24（04）：298.

[2]許宏.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），2017（06）：222-223.

[3]馮少飛.土建結構工程的安全性與耐久性[J].建材與裝飾，2017（24）：22-23.

[4]張塞北.土建結構工程的安全性與耐久性設計研究[J].現代國企研究，2016（02）：158.

[5]唐宏遠.土建結構工程的安全性與耐久性研究[J].現代物業（中旬刊），2018（12）：68.