淺談土建結構工程的安全性與耐久性

陸愛紅

摘 要：本文首先介紹了目前我國土建結構工程安全性和耐久性的相關內容和現狀，然后探討了如何加強土建結構工程的安全性和耐久性。

關鍵詞：土建結構；安全性；耐久性

隨著我國建筑行業的快速發展，土建結構工程也取得了一定的進步，并且人們對于各種土建工程的要求也越來越高了，在土建工程的評價之中最為主要的就要數其安全性和耐久性了，下面我就根據個人經驗探討下土建結構工程中安全性和耐久性的相關問題。

1 土建結構工程的安全性和耐久性

1.1土建結構工程的安全性

在土建工程中，不但需要構件要有足夠的承載力，還需擁有整體的牢固性，以減小地震等自然災害或人為差錯所導致的破壞。要想維持整體結構的牢固性，使整體結構不會因其某個部位的破壞而造成嚴重后果，就要保證良好的延性以及必要的冗余度。

在施工規范和設計土建結構中，我國著力于要求結構的強度，卻忽視了在各種環境因素下對耐久性的考慮。因混凝土腐蝕等由自然環境對土建結構所引起的影響而導致的安全事故近年來屢有發生，其危害已經超過了對構件承載力的安全水準設置的程度，我國對于耐久性的相關規定明顯低于國外的相關規定。

隨著我國經濟各方面的發展以及生活水平素質方面的不斷提高，土建工程應用的越來越廣泛，所建設的設施一旦發生事故，其造成的損失也更為嚴重，低安全水準也只是暫時滿足了過去計劃經濟短缺的時代需要，卻又存在著一定的風險。因此，我國的安全設置水準的相關規范應大體向國際水準發展，或許曾經發生的部分安全事故可因規范的安全水準的提高而避免再次發生，況且，在整體的工程造價中工程安全程度提高所需要的費用逐漸降低，而且供應的材料也非常充足，所以在現代化的發展進程中，其安全水準也一定要有相應的提高。

1.2土建結構工程的耐久性

與土木工程傳統的側重力學的研究方法不同。耐久性研究涉及材料隨時間發展而發生的一系列物理、化學變化。只有從微觀的角度進行機理研究.才能掌握內在規律.如鋼筋銹蝕對周圍混凝土的作用決不僅是簡單的體積膨脹，而是伴隨著銹蝕產物在混凝土孔隙及微裂縫中的積聚過程，對這一點的認識必須通過細觀的實驗分析才能得到。脫離細觀實驗、僅用有限元等數值方法分析是難以發現問題的本質的。對混凝土孔溶液結冰過程的研究以及對混凝土孔溶液結冰量的量測是評價冰凍對混凝土破壞作用的關鍵。研究過程中，僅對宏觀現象進行微觀定性解釋是不夠的，重要的是做到定量化。實驗研究是反應材料徽、細觀性能、實現定量化的重要手段.它可以達到僅依靠大量數據統計所無法達到的深度.我們不是否定大量數據的統計。我們只是希望減少那種數據量大而認識深度淺的研究。代之以數據量小而認識深度深的研究。

建筑材料的耐久性涉及幾十年甚至幾百年的時間跨度，因此正如試驗室中需對大體型結構進行小比例尺的幾何模擬一樣，耐久性試驗存在著快速試驗的時間模擬問題。有時需利用非線性相似理論來解決，具有很大的難度.這一問題在鋼筋快速銹蝕試驗及活性堿骨料快速試驗中表現得尤為突出。探索簡便的測試手段和可靠的快速模擬方法是耐久性研究的一項不可忽視的熏要任務，美國華盛頓的國家標準局在銅結構防銹滁層的快速實驗方面解決比較好。

在人們的觀念里，混凝土一直以來都是非常耐用材料，但是事實上，混凝土結構因鋼筋銹蝕或混凝土侵蝕導致的結構安今事件則屢屢出現，其嚴重程度已經遠遠超出我們的想象，所以關于土建結構工程的耐久性必須引起重視。我國建設主管部門上世紀80年代做了一項相關調查，從調查的結果來看，國內大多數工業建筑物在使用25—30年后就需要大修，處于嚴酷環境下的建筑物使用壽命僅僅是15—20年。相對于民用建筑和公共建筑的使用壽命則相對長一些，一般保持在50年左右。但是室外的陽臺，雨罩等暴露在外的構件使用年限一般是30一40年左右。

2 提高土建結構工程安全性和耐久性的措施

1）我國國家建委與國家建設部共同頒發了建筑結構設計的統一標準之后，傳統中多安全系數的設計方法便不在建筑結構的設計規范中了，這時，在以概率理論作為基礎之上統一先用可靠度的設計方法。與此同時，像公路和鐵路等的工程部門也在規劃著結構設計方面的規范的改變。通過對國外的ISO2394相關標準進行的研究努力，我國可靠度的設計方法規范才能實施。在國際上的學術界里，結構設計規范中的可靠度設計方法的應用是發展的趨勢，而在工程界，國外直接采用這種可靠度的設計方法而形成的重要結構設計的規范卻相當的少。在我國，雖然工程界的看法不同，但是可靠度的設計方法與規范已在計劃使用與實施中，與此同時，學術界中也以肯定意見為多數，只是對設計規范中使用可靠度的方法還不斷的提出疑問。我國規范中對可靠度設計方法的使用無疑是科技上的一大進步，其對安全性標準的概率定義更為科學合理化，當然，這一方法中也一定會存在著相應的不足，還有待進一步的改善。

2）編寫出相應的設計施.T技術文件，另一方面則要安排系統的研究項目，加大耐久性研究工作的支持力度：混凝土結構的耐久性是當前國際上結構工程學科最為重要的前沿研究領域之一。混凝士的耐久性研究牽扯到原材料和環境等特定條件，需要考慮本國的特點，是不能完全依賴國外研究成果。

3）重視混凝土結構的耐久性是可持續發展的需要。要提高高性能混凝士的占有量，減少水泥用量。生產混凝士所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床，我國現在每年生產5億多噸水泥，與之相伴的是年耗20多億方的砂石，長此以往實難以為繼。延長結構使用壽命意味著節約材料產而耐久的混凝土一般又應是水泥用量較低和礦物摻合料（工業廢料）用量較高的混凝土，所以耐久的混凝土正適應環境保護的需要。國際上對橋梁、隧道等土木工程的設計工作壽命多為100年，有的如英國為120年?？紤]到耐久性不足所造成的巨大經濟損失和資源浪費，國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進一步延長的趨勢，如提出城市環境中的橋梁至少應有150年。在土建工程的建設中都離不開對混凝土的使用，而提高其結構耐久性是十分重要的。建議重點審查工程的耐久性工作，了解在工程的高計中，混凝土最低使用壽命的養護。有關部門應對混凝土耐久性進行相關研究，并編制出進一步改善土建結構耐久性設計的指導文件。

4）土木結構工程使用階段的正常檢測與維護結構耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護和修理不能分割，對處于露天和惡劣環境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中，應該進行定期檢測和維護。

5）完善技術標準體系與管理體制，發揮學會、協會在技術標準編制、修訂和管理中的作用；逐步淡化技術規范條文的強制性質；鼓勵編制地方性規范（標準）和企業標準，適應不同地區在環境地質和經濟、技術水平上的差異，并鼓勵科技創新和技術進步。

此外，在施工過程中，應當定期對土建結構的安全性進行檢查與維護。充分考慮工程失敗后的風險危害以及人民群眾的意向等，相關主管部門應組織各級技術人員對土建工程中結構設計規范中的安全水準的設置進行進一步的研究。

結束語

綜上所述，土建工程在我國建筑設計中占據著十分重要的地位。其中土建結構工程的安全性和耐久性又是很重要的一個方面，因此，為更好的建設我國現代化建設，加強土建工程結構安全性和耐久性的工作仍任重而道遠。

參考文獻

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（作者單位：南大巖土泰興分公司）