土建结构工程的安全性与耐久性

李志南

摘 要：当作为我国建设行业的一项大课题，研究分析土建机构工程的安全性和耐久性是确保国民经济正常发展的重要技术保证；使土建结构工程的安全性和耐久性更大程度上适应我国城镇化建设的要求，是广大土建工作者的毕生追求的重要目标。

关键词：土建结构；安全性；耐久性；城镇化

1 土建机构工程的安全性

结构安全性是结构工程中最重要的质量指标，它描述的是土建结构防止倒塌、抵抗破坏的能力。影响结构工程安全性的因素主要包括以下几方面的内容：结构设计施工水准，结构的正常使用，土建工程技术标准及法规的合理运用。

1.1 我国结构设计规范的安全设置水准

在土建结构工程设计中，结构的整体性和牢固性、耐久性、结构构件的承载能力是结构安全性的主要几个方面：

1.1.1 结构的整体性和牢固性

结构的整体性和牢固性是指工程结构在某局部出现破坏却不引起结构整体大范围开裂或倒塌的能力。结构的整体性和牢固性在地震灾害、爆炸灾害以及其他人为的过失导致的严重灾害中，利用结构自身具有的良好延性和必须的冗余度来减轻灾害带来的严重后果。

1.1.2 结构的耐久安全性

在我国的土建结构工程的设计与施工标准或规范中，何种荷载组合作用下满足结构强度要求是其工作重点。冻融、干湿等自然侵蚀以及土中的有害物理化学介质侵蚀、结构工程周围水的侵蚀作用属于环境作用因素，而对这种因素下工程耐久性的要求相对于荷载作用下考虑要少。在实际事故中，钢筋混凝土结构中混凝土和钢筋腐蚀带来的安全事故的严重程度已经远超过因为承载力安全度设置低带来的灾害，因此必须重视起环境因素带来的耐久安全性问题。

1.1.3 构件承载能力的安全设置水准

结构需要承受荷载大小和荷载分项系数、材料强度分项系数是关系结构构件安全水准关系的两大因素。

（1）结构承受荷载大小因素。同样设计一个办公楼，在不同时期取值不同。1959年修订的建筑荷载规范中规定楼板活荷载取值为1.5kPa，而在最新修改的荷载规范里相应的取值改为2kPa；在不同的国家，规范的取值大小也会不同，英国和美国对办公楼设计中活荷载取值规定为2.5kPa和2.4kPa。

（2）荷载和材料强度分项系数的因素。荷载分项系数的含义是指在进行工程设计时，将所需承受的荷载标准值乘以一个大于1的数，即将荷载值放大；材料强度分项系数的含义为在进行工程设计时，将工程构件所用的材料强度值除以一个大于1的数，即将材料强度缩小。这两项内容都相当于对工程做了一定的安全储备。

1.2 调整结构安全设置水准

从我国制定的土建结构相关设计规范中可以看出，整体上安全水准水平设置较低。这个问题不是人为可以随意规定的，它考虑到一个国家的发展水平，也会考虑到一个国家的计划体质。提高安全水准水平就意味着建设同样一座楼需要更多的水泥、钢筋。我国建国后相当一段时期内经济条件差，当时的物质条件决定了安全水准偏低。但是经历几十年的时间考验，当时的安全水准已经能够满足当时的国民生产生活需要。但是安全储备不够高，抵抗偶然作用的能力相对来说显得力不从心。如果将安全水准在一定程度上提高，可以有效地减少事故发生率。

1.3 结构设计规范的概率可靠度设计方法

自从1984年建筑结构设计相关规范统相继更新，我国的建筑设计规范采用了更为合理的设计方法，即基于概率统计理论的可靠度设计方法。其他工程部门的结构设计规范也会顺应时代的发展而改变。

2 土建结构工程的耐久性

土建结构工程的耐久性指的是在设计的使用期限内，结构自身保持正常使用功能的能力。它与使用寿命密切相关，包括结构的适用性和安全性，而二者之间更多体现的是适用性。

很长一段时间内，混凝土一直被当作一种耐久性很高的材料。直至70年代末，一些发达国家才慢慢发现了之前建成的基础设施在较为恶劣的环境中出现过早的损坏。我国在80年代也进行了一些调查，发现很多仅使用了25至30年的工业建筑急需进行大修，处于更恶劣的环境中的建筑寿命仅为15至20年。对于民用建筑和一些公共建筑使用环境相对要好，寿命可以达到50年以上，但是对于这些建筑物上的一些特殊构件，如雨罩、阳台等寿命仅为30至40年。与水接触密切的工程（港口、桥梁等）表现出的耐久性更为严峻。

很多原因都会导致混凝土结构建筑物的耐久性问题加剧，例如混凝土在进行质量检测时常以单一的强度标准进行衡量，导致水泥工业过分追求水泥的强度，水泥细度增大，过分提高早强的矿物成分；施工单位过大加快施工进度，尤其政府对施工单位施加不适当的影响；我国大气污染急剧加快，酸雨面积超国土面积的30%。

3 使用阶段的正常检测与维护

结构耐久性和使用寿命与使用时期的修理、检测和维护关系密切不能分割开来，对于在露天和环境恶劣的土建结构以及各种基础设施来说更应如此。为了保证结构的耐久性和安全性，相关的单位部门应在工程竣工后以及使用阶段定期进行专业的检测和维护工作。

目前，我国国内有大量的建筑结构进入了老化阶段，需要大修。同时国内还有大量的违章建筑需要主管部门进行安全评估，更有许多土建结构工程发生明显的病害继续加固的。各地已经出现了很多专门从事建筑结构检测、评估的专业队伍，这对于防止建筑坍塌造成的灾害非常有利。建筑出现了问题及时采取有效的手段进行治理，这种做法固然重要，但我国应指定更有效的政策来预防。建立健全相应的法律法规，规范我国的建筑市场秩序，加大对建筑从业人员和从业单位资质认证制度的监管，提高整体的水平。

4 结 语

土建结构在使用阶段中的安全性应该由正常的檢测和维修作为重要保证。对于重要的土建工程，我国应该指定相应的进行安全检测的法规，在法律层面上来规范。对于重要的公共建筑，强制性地进行定期的检测、维护。对于土建结构的耐久性问题，国家应该加大对混凝土耐久研究部门的投资力度，给予重点支持。国家主管工程设计部门应该对明确工程设计的使用寿命，对耐久性作为审查的重点。组织国内的有关专家，编制出一套更为实用的技术条例用于指导我国的建筑物结构耐久性的设计。我国国土面积大，不同地区也应因地制宜地提出更多解决耐久性的措施。

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