重慶重大房建結構安全與風險問題現狀分析

黃樂鵬 吳琪 衛立豪

隨著重慶城市化進程不斷推進，房屋建筑工程和大型基礎設施建設正處于高峰時期，房屋建筑工程和大型基礎設施與人民群眾的生活密切相關。超高層建筑以及大型商場、會展中心、歌劇院、體育場等重大房建結構的不斷發展，極大地促進了地區人文與經濟的發展。同時，房屋建筑工程安全事故也在不斷發生，給人民的生命財產安全帶來了重大威脅。本文系統的分析了重慶重大房建結構安全與風險問題，并且對其特點進行了歸納，以期為后續的解決方案提供基礎依據。

安全風險問題;自然災害;人為災害

在建筑業迅猛發展的同時，房屋建筑安全事故也在不斷發生，諸多案例表明地質災害、酸雨、火災、施工活動等自然因素和人為因素致使房屋倒塌或發生其他破壞，給社會帶來了巨大的人員傷亡和財產損失。作為典型的山地城市，重慶市的地質災害發生率遠遠高于平原城市。同時，重慶特殊的地形條件導致重慶的建筑呈現出高度集中態勢，而且兩江四岸濱江地帶開發強度較高。

因此，進一步科學、系統的分析重慶重大房建結構安全與風險問題，是建立房建結構健康維護與綜合防災救援體系的基礎和前提。

作為典型的山地城市，重慶市每年因自然災害造成的經濟損失高達上百億元。其大多數建筑具有坡地建筑的特性，建筑安全性主要受地質環境條件影響。以滑坡、泥石流為主的山地性災害，和以圍巖崩塌、地面坍塌為主的塌方性災害是重慶地區常見的地質災害。

地質災害是房建結構的主要自然災害，而以滑坡、泥石流、塌陷、崩塌、地裂縫和地面沉降為主的地質災害^[2]，按時間和空間分類，具有以下特點：

時間分布特點主要體現在降水量上，降水夏季多冬季少的特點也就決定了地址災害的發生頻率，夏季較冬季而言，具有更高的發生頻率、更大的發生規模、更深的危害程度。

空間分布特點主要體現在河流、山地分布上，主要集中在兩江沿岸地區、三峽庫區、平行嶺谷山地兩側和周邊區縣山地地區。

以地形地質環境為主的內部條件和以降水、人為破壞為主的外部條件是造成地質災害的主要原因，具體的致災因素如下：

重慶地區巖層分布情況較為復雜，地質年代跨越較多，巖層硬度軟硬不一，且存在不同程度的裸露巖層。裸露的風化巖石、泥巖等強度不穩定，為地質災害的產生提供了條件。

以涪陵地區劃分，重慶地形地勢東西方向差異較大。涪陵以西地區多為平行嶺谷區，山體多呈嶺脊狀、壟崗狀或臺狀分布，地貌主要由淺丘平壩和低中山構成。而涪陵以東地區多為陡峭峽谷，地勢險要，地貌主要為深丘、低山和中山形式。

重慶地區降水分布大致呈東南多、西北少的形式，由于復雜的地形地貌，局部區縣地區降水量較多，頻次大，災害嚴重，如北碚、開縣、合川和酉陽地區。

基礎設施建設、礦產開采和不合理的邊坡改造等人為活動往往也會導致嚴重的地質災害，此外的致災原因還包括地下水、地表植被的破壞。

人為災害會對經濟、社會的發展造成巨大損失，當前危及結構安全的人為災害主要集中在兩方面：（1）以恐怖活動、報復性活動為主的人為蓄意破壞活動，通常包括炸彈襲擊的形式;（2）以火災、氣體爆炸、基坑塌陷等為主的人為失誤形式，通常伴隨著人類活動的進行偶然發生。

人為災害發生更具偶然性，其在結構正常使用年限中不一定會發生，人為災害一旦發生，破壞程度是相當嚴重的，具體分析如下：

爆炸是在短時間內通過熱、沖擊波等形式釋放大量能量，對房建結構的抗沖擊性能要求很高。

（1）在結構局部區域產生的沖擊力很大;（2）爆炸產生的空氣沖擊波隨距離逐漸衰減;（3）沖擊波遇到障礙物會形成反射波;（4）隨著沖擊波擴散和空氣流通，建筑結構局部區域會產生負壓。

隨結構的耐火性能和火場升溫變化，火災的破壞效果有所差異。

（1）火源蔓延快，火勢傳播途徑多，火災危害大;（2）失火后人員疏散較為困難，容易造成重大事故;（3）撲救困難（4）功能復雜，火險隱患多。

建筑結構類型可以分為以下六類：木結構，磚木結構，砌體結構，鋼混結構，鋼結構和組合結構，而組合結構也可分為鋼-混凝土組合結構和組合砌體結構。

木材作為可燃物，木結構的防火性能是其服役期最重要的性能之一。影響木結構的耐火因素，有木材的密度、力學性能、孔隙率、含水率和熱值等指標。

木材作為菌類和昆蟲的良好棲息材料，木結構的腐朽和蟲蛀是造成其結構破壞的重要原因之一。此類安全風險與木腐菌和昆蟲的特性、建筑的服役環境以及木材種類關系密切。例如，甲殼類昆蟲喜歡棲息于帶皮的疏松木材;木腐菌喜歡濕度高的木構件。另外，白蟻對木結構的危害尤為重大，白蟻種類繁多，普遍存在的有家白蟻、散白蟻和黑翅白蟻等。此外，木結構的耐生物腐蝕性能和蛀蝕抵抗性能也隨著木材種類的差異有所不同。在木結構建筑設計階段，需要充分考慮生物類腐蝕災害，在木結構服役階段，需將防腐防蟲措施常態化，盡可能的提高結構的耐久性。

磚木結構建筑多出現在歷史悠久的老建筑中，由于日積月累的自然侵蝕，木材含水率極低，這就造成易燃的特性，且古建筑消防設施落后，火災難以撲滅，會造成巨大損失。

風化現象是磚塊內部水蒸發時在磚體表面殘留的結晶體，其通常對結構沒有損傷作用，但是若磚塊內部易溶性硫酸鹽含量較多，其水蒸氣結晶時會引起砌體體積增大，從而導致膨脹脆裂現象，對結構安全造成損害。

黏土磚的抗凍性與其內部空隙的構成和含水率有關，磚塊的凍融循環現象會造成磚體的破裂、表面剝落和粉碎現象，磚塊內外的應力差和溫度差也會使其承載力降低。

砂漿的粉化是由于Ca（OH）和CO反應生成CaCO引起的，其中Ca（OH）來自水泥的水化反應，其通過毛細孔被輸送到砂漿表面，與CO作用。此時，砂漿表面會出現白色粉末狀CaCO，類似一層粉幕。

木材的主要成分是富有養分的有機物和無機化合物，比如天然纖維素、果膠、蛋白質等，其可以為有害生物提供豐富的營養物質，從而為建筑物中的生物滋生創造了有利的條件。

木材腐朽的過程就是木材顏色由黃色到棕色再到黑褐色的過程，最后木材外表發生龜裂而自然脫落導致木材變細，甚至可用手捻或旋鑿而成粉狀，危險系數極高。而建筑物四周，基礎等位置根生的植物對建筑的破壞也極為嚴重。

每年因火災引起的建筑事故越來越多，如何防御建筑火災是保護建筑的一大重點工作。磚木類建筑的耐火性能差，因而需要引起極大的關注。磚木結構的火災具燃燒迅速、立體火災、容易坍塌等特點，通常會造成嚴重人員傷亡事故。

砌體結構的自身安全主要受到砌體材料、設計、環境等因素的影響。

砌體結構的材料主要包括磚、砌塊、石材等，該類材料具有明顯的脆性和較高的抗壓強度，同時其抗拉能力、韌性、抗剪能力等較弱，且結構整體結構性較低，在外荷載作用下易開裂，抗震等級低。

在設計老舊建筑時，由于相關的設計標準還未成型，存在很多需要改進的地方，因而房屋的結構設計會存在一些漏洞導致其易發生破壞。另外，在施工的過程中，原材料、施工環境等一系列不穩定因素都會影響結構的耐久性，從而逐漸對房屋的穩定性造成影響。

在建造老舊房屋時，對建筑結構的抗震要求還未明確，設計人員對抗震設計的考慮不夠重視，設計較為簡單，不能夠滿足實際工程中的抗震強度要求。但是，抗震等級不夠的房屋在發生一定強度等級的地震時極易倒塌，對生命財產造成嚴重的破壞。

由于天氣等外界因素的變化，房屋外部結構長期處于冷熱不均勻的環境中，熱脹冷縮而導致墻體、屋面等逐漸開裂。凍融循環、酸雨侵襲等惡劣天氣對房屋結構的正常使用也有十分不利的影響。

鋼筋混凝土結構常見的安全問題主要包括承載力不足、耐久性、整體失穩。

鋼混結構的承載力不足等通常體現在梁、板、柱以及連接節點之間的承載力不足，其通常是由設計、施工與使用三個方面引起的。設計方面主要是荷載考慮不全;施工方面常常是混凝土強度達不到要求，鋼筋誤配及水泥、砂石等原材料質量不高等原因導致結構承載力降低。而使用載荷長期高于設計載荷也逐漸降低了結構的承載力。

結構的整體穩定性對結構安全性影響很大，通常鋼混結構的失穩伴隨著結構的連續倒塌，這在設計階段通常是可以規避的。

混凝土結構的耐久性主要是由混凝土和鋼筋的耐久性起主導作用。混凝土長期暴露在空氣中，尤其是高溫、凍融等惡劣環境中，易受到不良侵蝕，也容易發生熱脹冷縮而逐漸開裂，從而降低混凝土的質量，降低正常使用壽命。同時潮濕環境會加快鋼筋銹蝕過程，降低結構承載力。

作為主要的建筑形式之一，鋼結構是以鋼材為材料，通過栓接、焊接組合起來的結構，鋼結構目前廣泛應用于各種工業和民用建筑。現階段，在鋼結構工程中，安全事故多有發生，常見的安全隱患有結構失穩、腐蝕、火災三種。

與鋼混結構不同，鋼構件的長細比過大，這就造成其穩定性遠遠小于鋼混結構。鋼結構一旦發生整體失穩，隨之而來的就是結構報廢，結構不剩任何使用價值。

鋼材的腐蝕是鋼結構的通病之一，鋼結構在服役過程中，與潮濕空氣密切接觸，腐蝕速率會加大。腐蝕的產生會減小鋼構件的截面，削弱鋼材強度，大大降低鋼結構承載力。

雖然鋼材有著較高的熔點，但是耐火性差也是鋼結構的一大通病。通常，將未經防火處理的鋼構件暴露在火災十分鐘以上，就會導致結構坍塌。

作為一種新型組合結構，鋼-混凝土組合結構兼具鋼結構和鋼混結構的特性，但同時由于采用兩種材料，必然會產生組合性的安全問題。

（1）裂縫問題;裂縫問題是混凝土結構施工期中的常見問題，混凝土的表面裂縫會對混凝土的觀感產生影響，內部裂縫也會降低結構的承載能力。（2）抗火問題;雖然鋼混組合結構相較于鋼結構，抗火性能有所提高，但火災仍然是鋼混組合結構一大安全隱患，往往在設計時采用一定量的二次抗火設計。

（1）開裂問題：1）內墻抹灰出現裂縫、空鼓;2）磚混結構墻體裂縫。（2）結構不規整：1）構造掛的軸線位移與骨架傾斜;2）砌體施工時，組砌方式、灰縫平整度和留槎方式的差別造成砌體穩定性差，強度大大降低。（3）材料強度不足

重慶作為曾經的國都，現代的網紅城市，不論是古代乃至近代遺留下來的傳統重要古建筑，還是利用鋼筋混凝土或鋼結構建成的高樓大廈，都數不勝數。

重慶的長久發展是建立在解決這些安全問題的前提上的，在調查重慶重大房建結構面臨的安全與風險問題后，分析重慶市重大房建結構的安全性與風險問題的特點，針對重慶市特色建筑以及重點建筑的安全隱患進行研究，為重慶重大房建結構健康狀態診斷技術體系以及制度的建立奠定基礎。

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（Chongqing University，? Chongqing? 400044）

With the continuous advancement of urbanization in Chongqing， housing construction projects and large-scale infrastructure construction are in the peak period， which are closely related to people's lives. The continuous development of super high-rise buildings and major housing structures such as large shopping malls， convention centers， opera houses and stadiums has greatly promoted the development of local culture and economy. At the same time， housing construction engineering safety accidents are also happening constantly， to the safety of people's lives and property has brought a major threat. This paper systematically analyzes the safety and risk problems of major housing construction structures in Chongqing， and summarizes their characteristics， in order to provide a basis for subsequent solutions.

Safety risk issues;Natural disasters;Man-made disasters