土建結構工程的安全性與耐久性

李志南

摘 要：當作為我國建設行業的一項大課題，研究分析土建機構工程的安全性和耐久性是確保國民經濟正常發展的重要技術保證；使土建結構工程的安全性和耐久性更大程度上適應我國城鎮化建設的要求，是廣大土建工作者的畢生追求的重要目標。

關鍵詞：土建結構；安全性；耐久性；城鎮化

1 土建機構工程的安全性

結構安全性是結構工程中最重要的質量指標，它描述的是土建結構防止倒塌、抵抗破壞的能力。影響結構工程安全性的因素主要包括以下幾方面的內容：結構設計施工水準，結構的正常使用，土建工程技術標準及法規的合理運用。

1.1 我國結構設計規范的安全設置水準

在土建結構工程設計中，結構的整體性和牢固性、耐久性、結構構件的承載能力是結構安全性的主要幾個方面：

1.1.1 結構的整體性和牢固性

結構的整體性和牢固性是指工程結構在某局部出現破壞卻不引起結構整體大范圍開裂或倒塌的能力。結構的整體性和牢固性在地震災害、爆炸災害以及其他人為的過失導致的嚴重災害中，利用結構自身具有的良好延性和必須的冗余度來減輕災害帶來的嚴重后果。

1.1.2 結構的耐久安全性

在我國的土建結構工程的設計與施工標準或規范中，何種荷載組合作用下滿足結構強度要求是其工作重點。凍融、干濕等自然侵蝕以及土中的有害物理化學介質侵蝕、結構工程周圍水的侵蝕作用屬于環境作用因素，而對這種因素下工程耐久性的要求相對于荷載作用下考慮要少。在實際事故中，鋼筋混凝土結構中混凝土和鋼筋腐蝕帶來的安全事故的嚴重程度已經遠超過因為承載力安全度設置低帶來的災害，因此必須重視起環境因素帶來的耐久安全性問題。

1.1.3 構件承載能力的安全設置水準

結構需要承受荷載大小和荷載分項系數、材料強度分項系數是關系結構構件安全水準關系的兩大因素。

（1）結構承受荷載大小因素。同樣設計一個辦公樓，在不同時期取值不同。1959年修訂的建筑荷載規范中規定樓板活荷載取值為1.5kPa，而在最新修改的荷載規范里相應的取值改為2kPa；在不同的國家，規范的取值大小也會不同，英國和美國對辦公樓設計中活荷載取值規定為2.5kPa和2.4kPa。

（2）荷載和材料強度分項系數的因素。荷載分項系數的含義是指在進行工程設計時，將所需承受的荷載標準值乘以一個大于1的數，即將荷載值放大；材料強度分項系數的含義為在進行工程設計時，將工程構件所用的材料強度值除以一個大于1的數，即將材料強度縮小。這兩項內容都相當于對工程做了一定的安全儲備。

1.2 調整結構安全設置水準

從我國制定的土建結構相關設計規范中可以看出，整體上安全水準水平設置較低。這個問題不是人為可以隨意規定的，它考慮到一個國家的發展水平，也會考慮到一個國家的計劃體質。提高安全水準水平就意味著建設同樣一座樓需要更多的水泥、鋼筋。我國建國后相當一段時期內經濟條件差，當時的物質條件決定了安全水準偏低。但是經歷幾十年的時間考驗，當時的安全水準已經能夠滿足當時的國民生產生活需要。但是安全儲備不夠高，抵抗偶然作用的能力相對來說顯得力不從心。如果將安全水準在一定程度上提高，可以有效地減少事故發生率。

1.3 結構設計規范的概率可靠度設計方法

自從1984年建筑結構設計相關規范統相繼更新，我國的建筑設計規范采用了更為合理的設計方法，即基于概率統計理論的可靠度設計方法。其他工程部門的結構設計規范也會順應時代的發展而改變。

2 土建結構工程的耐久性

土建結構工程的耐久性指的是在設計的使用期限內，結構自身保持正常使用功能的能力。它與使用壽命密切相關，包括結構的適用性和安全性，而二者之間更多體現的是適用性。

很長一段時間內，混凝土一直被當作一種耐久性很高的材料。直至70年代末，一些發達國家才慢慢發現了之前建成的基礎設施在較為惡劣的環境中出現過早的損壞。我國在80年代也進行了一些調查，發現很多僅使用了25至30年的工業建筑急需進行大修，處于更惡劣的環境中的建筑壽命僅為15至20年。對于民用建筑和一些公共建筑使用環境相對要好，壽命可以達到50年以上，但是對于這些建筑物上的一些特殊構件，如雨罩、陽臺等壽命僅為30至40年。與水接觸密切的工程（港口、橋梁等）表現出的耐久性更為嚴峻。

很多原因都會導致混凝土結構建筑物的耐久性問題加劇，例如混凝土在進行質量檢測時常以單一的強度標準進行衡量，導致水泥工業過分追求水泥的強度，水泥細度增大，過分提高早強的礦物成分；施工單位過大加快施工進度，尤其政府對施工單位施加不適當的影響；我國大氣污染急劇加快，酸雨面積超國土面積的30%。

3 使用階段的正常檢測與維護

結構耐久性和使用壽命與使用時期的修理、檢測和維護關系密切不能分割開來，對于在露天和環境惡劣的土建結構以及各種基礎設施來說更應如此。為了保證結構的耐久性和安全性，相關的單位部門應在工程竣工后以及使用階段定期進行專業的檢測和維護工作。

目前，我國國內有大量的建筑結構進入了老化階段，需要大修。同時國內還有大量的違章建筑需要主管部門進行安全評估，更有許多土建結構工程發生明顯的病害繼續加固的。各地已經出現了很多專門從事建筑結構檢測、評估的專業隊伍，這對于防止建筑坍塌造成的災害非常有利。建筑出現了問題及時采取有效的手段進行治理，這種做法固然重要，但我國應指定更有效的政策來預防。建立健全相應的法律法規，規范我國的建筑市場秩序，加大對建筑從業人員和從業單位資質認證制度的監管，提高整體的水平。

4 結 語

土建結構在使用階段中的安全性應該由正常的檢測和維修作為重要保證。對于重要的土建工程，我國應該指定相應的進行安全檢測的法規，在法律層面上來規范。對于重要的公共建筑，強制性地進行定期的檢測、維護。對于土建結構的耐久性問題，國家應該加大對混凝土耐久研究部門的投資力度，給予重點支持。國家主管工程設計部門應該對明確工程設計的使用壽命，對耐久性作為審查的重點。組織國內的有關專家，編制出一套更為實用的技術條例用于指導我國的建筑物結構耐久性的設計。我國國土面積大，不同地區也應因地制宜地提出更多解決耐久性的措施。

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