土建结构工程的安全性与耐久性的研究

土建结构工程的安全性与耐久性的研究

秦财宝

关键词：土建结构；规范；安全设置；安全性

前言

结构安全性是各种作用下结构防止破坏倒塌、保护人员不受伤害的能力，是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准，也与结构的正确使用（维护、检测）有关，而这些又与土建工程法规和技术标准（规范、规程、条例等）的合理设置及运用相关联。

1土建结构安全性与耐久性的现状

在土建工程中，有三个主要类别对结构发生着重要作用。它们是荷载、灾害和环境。对结构产生安全性影响的是荷载因素和灾害因素，对结构的耐久性产生影响的是环境因素。由于它们特殊的长期性和隐蔽性的影响，许久以来，在人们心理并没有足够的重视。由于其包括的内容广泛性变化性，比如环境因素主要有土壤、海洋和大气中各种盐类的腐蚀作用及其有气候条件而引起的冻融循环和干湿循环等。不容忽视，需引起高度注意的是耐久性问题的产生的后果，不仅在经济上造成重大损失，而且还给整个土建结构的安全性带来潜在巨大隐患。

2我国结构设计规范的安全设置水准

2.1结构构件承载能力的安全性

我国规范均规定楼板承受的活荷载是1.5KPa（在新修订的规范里已改为2KPa），而美国、英国则分别为2.4KPa和2.5KPa，规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小，前者是计算确定荷载对结构构件的作用时，将荷载标准值加以放大的一个系数，后者是计算确定结构构件固有的承载能力时，将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度，在安全系数设计方法（如我国的公路桥涵结构设计规范）中称为安全系数，体现了安全储备的需要；而在可靠度设计方法（如我国的建筑结构设计规范）中称为分项系数，体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大，表明安全度越高。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范，就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。

2.2结构的整体稳定性

除了结构构件要有足够承载能力外，结构还要有整体稳定性。结构的整体稳定性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力，或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的延性、荷载传力途径的多重性以及结构体系的超静定性，均能加强结构的整体稳定性。设置竖直方向和水平方向的钢筋系杆将整个结构连成一个整体，是提供结构整体稳定性的方法之一。按特定的局部破坏状态的荷载组合进行设计，也是保证整体稳定性的措施之一。

2.3结构的耐久安全性

我国土建结构的设计与施工规范，重点放在各种荷载作用下的结构强度要求，而对环境因素作用（如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀）下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故，其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害，所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求，如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级，都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高结构构件承载能力的安全设置水准，在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。

3土建结构工程的耐久性

3.1土建结构工程的耐久性现状

大多数土建结构由混凝土建造，混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题，并非我国所特有，但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施，如加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融损害，桥面板混凝土从不要求外加引气剂、不设防水层到必须引气以及需要设置高级防水胶膜并引入环氧涂膜钢筋。国内大多数工业建筑物在使用25～30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15～20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30～40年。海港码头一般使用十年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落，需要大修。京津地区的城市立交桥由于冬天洒除冰盐及冰冻作用，使用十几年后就出现问题，有的不得不限载、大修或拆除。

3.2土建结构工程使用阶段的正常检测与维护

结构耐久性和使用寿命的概念，与使用阶段的检测、维护和修理不能分割，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用过程中，应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范，但没有如何使用的规范。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程，强制规定必须定期检测；即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件，因其坠落后容易伤及公众，也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对较差，质量控制与质量保证制度不够健全，规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低，已建的工程中往往存在较多隐患，所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。对于土建结构工程的安全质量，虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定，但是这种要求执行起来缺乏可操作性。

我国工程技术的发展，必将是多种技术互相学习、相互渗透、彼此竞争、共同提高的局面。也只有这样，才能促进工程技术的繁盛，有利于建筑技术的整体进步。在多种技术的竞争和发展中，工程质量、耐久性以及合理的价格，将是取胜的关键因素。近几年来，我国在这方面的技术取得了巨大的进展，建成了以千万平方米计的质量良好的新建和改建的工程，为国家的建筑事业做出了有益的贡献。实践证明，只要遵循有关的科学规律性，提出合理的技术要求，并切实按照有关要求认真进行设计和施工，工程质量是完全可以保证的。在今后的工作与学习中我也会加倍的努力不断学习与研究新技术、新材料、新工艺以求不断发展能为国家的建筑事业发展作出一点自已的贡献。

结语

土建工程在我国建筑设计中占据着十分重要的地位。其中土建结构工程的安全性和耐久性又是很重要的一个方面，因此，为更好的建设我国现代化建设，加强土建工程结构安全性和耐久性的工作仍任重而道远。

参考文献：

［1］陆中刚。浅析土建结构工程的耐久性【J】．科技咨询（2007，NO．1）。

［2］刘峰。浅谈影响土建结构耐久性的因素与提升措施【J】．理论广角。

［3］马翠芬。浅谈土建工程结构的安全性与耐久性【J】．潍坊学院学报（第6卷第4期2006牟7月）。

［4］傅旭东；任保升。土建工程结构的安全性与耐久性的探讨【J】．科技信息。