分析土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性設(shè)計(jì)

【摘 要】 隨著我國(guó)土建工程逐漸普遍，各種先進(jìn)技術(shù)的使用，使得人們對(duì)土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性有了更高的需求。土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性屬于衡量建筑質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，因此必須加強(qiáng)對(duì)這方面的重視，必須做好相關(guān)的設(shè)計(jì)工作。基于此，本文就土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，首先對(duì)土建工程結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行了分析，其次分析了土建工程結(jié)構(gòu)的耐久性，最后提出了有關(guān)土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性設(shè)計(jì)的建議，希望對(duì)相關(guān)事業(yè)有所幫助。

【關(guān)鍵詞】 土建工程 結(jié)構(gòu) 安全性 耐久性 設(shè)計(jì)

有關(guān)研究表明，我國(guó)目前的土建工程結(jié)構(gòu)與國(guó)外相比，存在著很大的差距，不管是房屋建筑、水利項(xiàng)目，還是橋梁工程等，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)整體安全性與耐久性上都比不上國(guó)外同類(lèi)水平。由于我國(guó)土建工程結(jié)構(gòu)在安全性與耐久性上存在一定不足，導(dǎo)致了較大的人員傷亡事故，這就使得相關(guān)部門(mén)加強(qiáng)了土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的關(guān)注。為了提高我國(guó)土木工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性，相關(guān)部門(mén)進(jìn)行了一些研究與探索，在一些方面進(jìn)行了改善，并且完善了相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范及管理制度，同時(shí)加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提高了施工技術(shù)水平，從而最大化提升了我國(guó)土木工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性。

1 我國(guó)土建工程結(jié)構(gòu)安全性分析

土建工程結(jié)構(gòu)安全性指的是防止建筑倒塌的能力，同時(shí)也是工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量最為重要的指標(biāo)之一。總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于土建工程結(jié)構(gòu)的安全性而言，主要取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工水平，同時(shí)還與結(jié)構(gòu)的正確使用有關(guān)（這里也包含了維護(hù)與檢測(cè)等）。本文將從以下幾個(gè)方面來(lái)探討我國(guó)土建工程結(jié)構(gòu)安全性問(wèn)題：

1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力安全性

和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力安全有著莫大關(guān)系的因素主要有兩個(gè)，其一為結(jié)構(gòu)需要承受的荷載，即荷載標(biāo)準(zhǔn)值；其二為荷載的分項(xiàng)系數(shù)和材料強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)。這兩個(gè)因素之間的用量值所表示的系數(shù)在很大程度上體現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)構(gòu)件在給定的標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的實(shí)際安全度，若其安全系數(shù)或者分項(xiàng)系數(shù)表現(xiàn)得越大，那么其安全度就越高。總之，土建工程的結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身所具備的承載力大小和材質(zhì)共同決定了土建工程結(jié)構(gòu)的安全性。

1.2 土建工程結(jié)構(gòu)整體牢固性

土建工程結(jié)構(gòu)除了要具有足夠的承載力之外，還應(yīng)具備整體牢固性，這種牢固性指的是結(jié)構(gòu)若出現(xiàn)了局部破壞也不會(huì)造成大范圍的連續(xù)破壞倒塌。結(jié)構(gòu)牢固性的實(shí)現(xiàn)需要依靠結(jié)構(gòu)必要的冗余度與良好的延性，以此來(lái)應(yīng)付爆炸與地震等災(zāi)害或者人為差錯(cuò)導(dǎo)致的嚴(yán)重后果，盡量減少不必要的損失。比如說(shuō)唐山大地震導(dǎo)致的巨大災(zāi)害出了與地震自身有關(guān)之外，還與當(dāng)?shù)氐姆课萁ㄖY(jié)構(gòu)缺乏了整體牢固性有著莫大的聯(lián)系；又如2001年石家莊發(fā)生了一起故意破壞的惡性爆炸事件，某住宅樓因?yàn)橥琳ㄋ幈ǘ鴮?dǎo)致了墻體局部產(chǎn)生損壞，繼而使得整棟樓發(fā)生了連續(xù)的倒塌，通過(guò)分析后得知這也是因?yàn)榉课萁Y(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)缺乏牢固性所致。

1.3 結(jié)構(gòu)耐久性

我國(guó)以往的土建工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工上，著重考慮的是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿(mǎn)足各類(lèi)荷載的需求，而忽視了由于外界環(huán)境作用而對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的需求。相關(guān)的安全事故表明，混凝土結(jié)構(gòu)由于鋼筋的銹蝕或者混凝土的腐蝕而引發(fā)的結(jié)構(gòu)安全事故，造成危害往往比結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的安全水準(zhǔn)設(shè)置不足引發(fā)的危害還要嚴(yán)重。換句話(huà)說(shuō)，我國(guó)對(duì)于結(jié)構(gòu)耐久性的相關(guān)規(guī)范要求，比如說(shuō)鋼筋銹蝕保護(hù)設(shè)置的混凝土保護(hù)層最小厚度及最低強(qiáng)度等級(jí)等，都明顯低于了國(guó)外的最低標(biāo)準(zhǔn)。因此，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的安全設(shè)置水平，在一定程度上也能促進(jìn)結(jié)構(gòu)耐久性及結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2 土建工程結(jié)構(gòu)的耐久性分析

土建工程結(jié)構(gòu)的耐久性和工程的使用壽命聯(lián)系密切，屬于建筑物在使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能（包括結(jié)構(gòu)安全性與結(jié)構(gòu)適用性）的能力。目前土建工程結(jié)構(gòu)的耐久性現(xiàn)狀主要表現(xiàn)為：

2.1 國(guó)外相關(guān)分析

上個(gè)世紀(jì)七十年代末，一些國(guó)家的科研人員發(fā)現(xiàn)了以前混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程在某些環(huán)境下容易出現(xiàn)過(guò)早的破壞。這里以美國(guó)為例，在大部分的混凝土建造的基礎(chǔ)設(shè)施或者港口工程中，其建成之后約20～30年便出現(xiàn)了劣化。據(jù)美國(guó)在1998年的一份土木工程學(xué)會(huì)材料分析，他們?cè)谔幚韲?guó)內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施工程問(wèn)題上耗費(fèi)的金額約為1.3萬(wàn)億美元，其中僅僅是修理或者更換公路橋梁等項(xiàng)目的混凝土工程就得耗費(fèi)大約800億美元左右。總的來(lái)說(shuō)，發(fā)達(dá)國(guó)家在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性方面投入了大量的科研經(jīng)費(fèi)，同時(shí)也采取了大量的積極應(yīng)對(duì)措施，比如說(shuō)加拿大安大略省為了應(yīng)對(duì)冰鹽侵蝕及凍融損害，便將混凝土保護(hù)層的最小厚度從上個(gè)世紀(jì)50年代的2.5厘米逐漸調(diào)為了4厘米、6厘米，以及現(xiàn)在的7厘米及以上；同時(shí)混凝土的強(qiáng)度最低等級(jí)，也從C25調(diào)到了如今的C40。

2.2 國(guó)內(nèi)相關(guān)分析

一直以來(lái)，大部分人群都覺(jué)得混凝土材料十分耐久實(shí)用，而我國(guó)很多土建工程幾乎都由混凝土建造而成，可實(shí)際上混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題一直困擾著世界各國(guó)土建工程基礎(chǔ)設(shè)施，而其在我國(guó)的重視程度還沒(méi)有得到足夠的加強(qiáng)。我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)八十年代，出現(xiàn)了一項(xiàng)調(diào)查，其顯示出了我國(guó)大部分的混凝土建筑工程在使用了25～30年之后就需要大修，而一些環(huán)境惡劣的建筑物則僅需15～20年的時(shí)間就需要大修，其余一些使用環(huán)境較好的諸如公共建筑與民用建筑，則能維持在50年及以上。總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)橋梁及港口工程項(xiàng)目等基礎(chǔ)施工項(xiàng)目面臨的耐久性問(wèn)題十分嚴(yán)峻，其中一些由于混凝體的保護(hù)層太薄及密實(shí)性較差，就導(dǎo)致了其在使用幾年之后出現(xiàn)了混凝土的開(kāi)裂及鋼筋的銹蝕等，這嚴(yán)重影響了該建筑物的使用。比如說(shuō)我國(guó)京津地區(qū)的城市立交橋，冬天由于大雪覆蓋的原因，為了道路通暢便需要灑除冰鹽及冰凍作用，這就使得立交橋在使用了十幾年之后便會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，某些只能限載，有的則選擇了拆除或大修。過(guò)去，我國(guó)在鐵路隧道建設(shè)中，其初砌材料一般選用的是強(qiáng)度較低的混凝土（C15），使得抗?jié)B性不強(qiáng)、密實(shí)度較低，容易被地下水及機(jī)車(chē)廢氣侵蝕，最終導(dǎo)致了大量的開(kāi)裂與滲漏。由此可見(jiàn)，土建工程結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，已經(jīng)迫切需要進(jìn)行改善與提高，而相關(guān)建筑部門(mén)就應(yīng)吸取教訓(xùn)，采取相關(guān)的解決措施，以此避免類(lèi)似隱患的出現(xiàn)。

3 加強(qiáng)土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的設(shè)計(jì)策略

3.1 制定相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)以往的建筑行業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，存在著很大的差距，基于此我國(guó)相關(guān)建設(shè)部門(mén)就應(yīng)制定更加科學(xué)詳細(xì)的設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的重點(diǎn)審查，并且明確設(shè)計(jì)的安全性與耐久性要求，加大混凝土工程耐久性基礎(chǔ)理論的研究力度，開(kāi)拓出屬于我國(guó)特色的土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性設(shè)計(jì)體系。此外，在結(jié)構(gòu)安全性與耐久性相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)中還應(yīng)提出必須對(duì)工程進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)估等，以此促進(jìn)土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的提高與進(jìn)步。

3.2 加強(qiáng)土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的檢測(cè)和維護(hù)

當(dāng)前，由于在基礎(chǔ)設(shè)施工程投資與建設(shè)上出現(xiàn)了重新建而輕維修的趨勢(shì)，這就使得土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的檢測(cè)與維護(hù)工作未能得到有力的踐行，而檢測(cè)與維護(hù)工作與結(jié)構(gòu)安全性與耐久密不可分，尤其是對(duì)露天與惡劣環(huán)境中的基礎(chǔ)工程設(shè)施而言，更是如此。為了提高土建工程結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，就必須加強(qiáng)定期檢測(cè)與維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就應(yīng)及時(shí)解決。比如說(shuō)橋梁、隧道及建筑物等土建工程，應(yīng)有一些強(qiáng)制性的政策規(guī)定來(lái)督促相關(guān)部門(mén)進(jìn)行定期檢測(cè)。基于此，相關(guān)部分就應(yīng)制定相應(yīng)的法規(guī)，并且編制一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；相關(guān)的檢測(cè)與評(píng)估，應(yīng)由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行，同時(shí)應(yīng)建立相關(guān)從業(yè)人員注冊(cè)制度、資質(zhì)認(rèn)證及監(jiān)管體系等。

3.3 加強(qiáng)耐結(jié)構(gòu)安全性與耐久性研究

我國(guó)目前在土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性上的認(rèn)識(shí)還不足，尤其是在耐久性問(wèn)題上還存在很多漏洞。在實(shí)際的操作中，大部分往往憑借的是自身的經(jīng)驗(yàn)采取措施對(duì)結(jié)構(gòu)安全性與耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì)，而缺乏了必要的微觀(guān)機(jī)理的定量分析與宏觀(guān)的定性描述，這個(gè)方面必須進(jìn)行加強(qiáng)。總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)在結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方面存在的問(wèn)題主要為標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及規(guī)程等跟不上節(jié)奏，同時(shí)缺乏必要的完善、全面且可靠的措施；對(duì)于相關(guān)指標(biāo)也沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的研究，比如說(shuō)混凝土徐變、碳化及堿骨料反應(yīng)等，應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與材料性能的研究；在設(shè)計(jì)上還應(yīng)克服設(shè)計(jì)時(shí)過(guò)多考慮強(qiáng)度而忽視耐久性的詬病，以及改善重視新建而忽視舊建筑的維護(hù)等問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

土建工程安全性與耐久性經(jīng)屬于一項(xiàng)必須長(zhǎng)期探索的課題，應(yīng)成為施工者、設(shè)計(jì)者及使用者共同關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。安全性與耐久性，直接影響著人們的安全及社會(huì)的和諧穩(wěn)定，因此加強(qiáng)土建工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性設(shè)計(jì)將是一個(gè)系統(tǒng)而復(fù)雜的工程問(wèn)題，必須加強(qiáng)重視。

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