土建结构工程的安全性与耐久性分析

李亚南

【摘要】土建结构工程的安全性与耐久性是整个工程建设质量的一种评价指标，不但决定了土建结构工程的使用寿命，同时也为确保土建施工过程的顺利实施，以及施工过程中人员的施工操作安全性，基于此，进一步提高土建结构工程的安全性和耐久性至关重要，本文便围绕土建结构工程的安全性与耐久性展开重点分析，并提出了有关的加强措施。

【关键词】土建结构工程;安全性;耐久性;加强措施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

17.121

引言：

对于建筑工程来说，土建结构的安全性与耐久性是一项重大问题，特别是耐久性，这也是各国家建筑领域普遍面临的问题。因此，本文就土建结构工程的安全性和耐久性两个方面进行深入分析，针对土建结构的安全性耐久性现状展开分析，并提出了有关的加强措施，对于土建结构工程来说，安全性与耐久性的意义至关重大，施工单位必须要提高重视程度，从设计规范、技术引進、制定标准规范、加强后续维保等方面着手，进一步改善土建结构工程的施工效益。

一、土建结构工程的安全性

结构安全性多为结构抗倒塌、抗破坏等方面的强度水平，这也是结构工程的主要质量指标。结构工程的安全性多与施工设计规划和施工技术工艺水平挂钩，也会受结构的检测及维护影响，而这些条件基本上都会和土建结构工程技术标准的设计与应用具有密不可分的联系。结构设计规范的安全标准对于工程设计规划来说，结构安全性多表现于构建承载能力的安全性、结构的牢固性、结构耐久性三个大点，建筑工程和桥梁工程的土建工程设计标准相比之下仍然存在一定不足，需要进一步完善。

（一）构件承载力的安全设置水准

和结构构件安全水准具有联系的因素条件如下：1）既定的结构所需承载最大荷载，也就是标准荷载值，如写字楼的构件承载力规范需要保证楼板承受活荷载为150kg/m2以上，而新的规范标准则定为200kg/m2，美国等国家在楼板承受活荷载上设定为240～250kg/m2;2）标准规定中的荷载分项系数和材料强度分项系数。荷载分项系数为计算荷载对构件的作用时将荷载标准值进行放大的系数，而材料强度分值系数则是计算构件原有承载力时，将材料强度标准值进行缩小的系数。这些值数都能够表现出构件在特定标准荷载下所具有的安全性，在安全系数设计过程中作为安全系数，能够表现出安全储备需求。在可靠性的设计方面，又作为分项系数，表现特定名义失效概率或可靠性，分项系数与安全度通常为正比例关系。

（二）结构牢固性

土建结构工程中的构件不仅要具有较高的承载力，同时还需要具有一定的牢固性。结构整体的牢固性便是结构在发生局部破坏的情况下不会引发大规模损坏或结构塌陷的能力，结构牢固性通常根据结构的延性以及冗余度来表现，若延性和冗余度较高，那么建筑构件的抗震性、抗爆炸能力较强，在发生这类灾害时能够有效降低对构件的影响，削减灾害破坏力。结构的牢固性也影响到了结构抗连续破坏能力，很多情况下建筑在遭受局部破坏时都可能对其整体带来连续性灾害，如石家庄恶性爆炸事件中，土制炸药导致的部分墙体结构破坏引发连续性的结构破坏，这也体现出了建筑结构的牢固性不强。

（三）结构耐久安全性

土建结构工程的设计及施工较为侧重不同荷载条件下的结构强度要求，针对环境因素影响如温度、湿度、水土环境、化学侵蚀下的耐久性要求相对不足，混凝土结构由于钢筋锈蚀或混凝土本身结构的腐蚀也很容易引发各种安全事故，并且所产生的安全事故十分严重，甚至超过结构承载力无法满足安全设置水准而引发的事故，因此这一问题必须要重点关注。我国现有的规定规范和对于耐久性的要求，如对钢筋结构和混凝土进行保护，重点明确保护层的厚度和混凝土强度等，都与发达国家存在一定差异，耐久性不足也会对土建结构的承载力带来不利影响，而加强结构的承载力安全设置水准也往往能对其耐久性起到一定作用，因此在部分条件下土建结构工程的安全性与耐久性是相互促进，相互影响的关系[1]。

二、土建结构工程的耐久性

（一）土建结构工程耐久性的现状分析

多数建筑土建结构为混凝土材料，而混凝土的耐久性也成为了土建结构施工中的重点问题，但混凝土结构的耐久性并没有得到所有土建结构工程建设部门以及设计人员、管理人员的重点关注。多数人都认为混凝土这一材料的主要特点便是强度高耐久性高，而在上个世纪70年代时，人们才发现原本建设的建筑基础设施在部分环境下已经出现了损坏问题，美国多数城市的混凝土基础工程以及港口工程大约在建成后的30年之间相继初选了混凝土结构破损现象。自此之后，为了进一步提高混凝土的耐久性，人们投入了大量的时间与精力，深入探索提高耐久性的有效手段，加拿大多数地区都存在冰岩侵蚀和冻融环境，对此将钢筋混凝土保护层由原本50年代的2.5cm提高到了80年代末的7cm，对混凝土结构的强度要求也由原本的C25提高到C40，面板混凝土从一开始的没有要求设计防水层和引气剂，到之后不仅要添加和设计，并且还要优化防水胶膜设计，引进环氧涂抹钢筋，可见建设环境对结构耐久性、钢筋混凝土的耐久性对建筑质量和使用寿命都具有重大影响。

我国在建筑建设领域自上个世纪80年代的调查研究起，进一步明确了结构耐久性的重要性。当时我国多数工业建筑需要20～30年左右进行一次大修，一些环境条件较为恶劣的区域建筑使用寿命只有20年左右甚至不足20年。民用建筑与公共设施建筑由于使用环境较为良好，使用寿命能够达到50年以上，但建筑中一些露天部分如阳台和屋顶等，寿命却只有30～40年。耐久性问题如今成为了多数土建结构工程建设过程中的重点问题，但仍然有部分建设单位未能明确这一问题，没能充分吸取国内外各项工程建设的经验，导致建筑结构受环境因素影响较为严重，使用寿命较短且存在差异性等，这对于建筑领域的发展来说都是极为不利的影响[2]。

（二）土建结构工程使用环节的检修维护

土建结构的耐久性和使用过程中的检测、维修、养护三个方面有着必然的联系，部分长时间暴露在环境中的建筑结构所受影响更大，也更需要进行维修与养护。若想确保结构的耐久性，部分土建结构工程在建设完毕投入使用后都进行定期的检测和维护，当前我国实行的土建结构工程设计规范及标准也存在落实力度不足等问题，其他一些国家针对结构破坏可能引发公众安全影响的建筑结构或其他公共工程，强制规定必须定期进行检测和维护。即便建筑的玻璃幕墙以及外墙面这类构件，也可能会出现脱落砸伤行人的风险，因此对这类建筑结构进行定期检测和维护也是有必要的。部分施工单位在施工管理力度以及人员技术水平、意识水平上存在不足，导致质量控制工作未能充分落实，质量保证制度不够完善等，结构耐久性和安全性的设置水准不高，导致已经建成的工程建筑中仍然具有一定安全隐患，因此也要从法律法规的角度上着手，为土建结构工程的建设过程与使用过程提供可靠支持。

安全与质量都是建筑领域一直以来的重点问题，土建结构工程更是如此，虽然政府机构已经针对土建结构施工施行了责任管理制度，工程所产生的质量问题需要做到“终身负责”，但这一要求的执行力度也存在不足，难以全面落实。需要将结构安全以及建设质量控制到预期的水平，还需要秉承预防为主的原则，利用定期检查来及时找出问题，通过可靠的维修工作排除问题，最后通过定期维护来降低问题发生率，将结构安全及质量事故降低到最小概率和最小影响力。目前我国还有部分土建工程将要进入老化期，需要重点进行检测，也有不少建设完成的违章建筑需要进行评估，以及工程病害需要重点诊治，当建筑结构发生破坏或病害之后进行解决虽然很重要，但最为理想的状态便是将问题扼杀在萌芽，隐患便是种子，只有将隐患全部排除，才能有效避免问题的发生。

根据我国对于公共工程建设的投入以及标准分析，需要关注工程整体的使用权生命周期的成本投入，过于关注土建结构工程的一次投入而忽略工程建设完毕后的使用维护以及检测维修的长久使用投入，不仅可能对建筑的使用寿命带来影响，同时一些重大质量问题而引发的安全问题产生的损失更大，从经济的角度上分析也并不划算。一些发达国家新建工程数量较少，因此后续的维修投入占整个项目投入的重要比例，如英国在1978年的土建项目维护维修投入为10年前的3.6倍还要多，在1980年间维修费用占据全年土建工程投入成本的60%以上。虽然我国的建筑工程项目数量更多，但以往的工程结构多进入老化期，若养护和维修无法保证顺利进行，那么很可能会演变为公共安全隐患，需要投入更多的成本来进行维修和补救，所以土建结构工程中，建设部门和监管部门都需要提高对建成项目后续检修及维护的重视[3]。

三、加强土建结构工程安全性及耐久性的有关对策

（一）改善工程设计规范

为了从源头上加强土建结构工程的安全性与耐久性，便需要以土建结构的设计与施工过程两个方面开展，只有加强土建结构的设计科学性以及施工规范性，才能为工程建设的质量予以可靠保障。其一，有关部门需要及时完善土建结构工程的法律法规，指明土建结构施工必须要达到的建设质量要求与标准，若未能满足标准则需要进行返工处理;其二，建设企业需要不断提高技术革新及资金投入，先进技术、设备、材料、理念的引进才是促进建筑领域发展与转型的关键。

（二）提高新兴技术的引进与推广

对于土建结构工程来说，建筑所面临的病害以渗漏、裂缝、侵蚀等为主，对建筑安全性与耐久性影响最为明显的便是裂缝。在安全检测过程中，裂缝问题的主要检测方法为超声波法和声波跨孔法等，土建结构的强度检测主要以超声回弹综合法及射线法为主，这些检测方法能够有效检测土建结构的强度水平，但一些年代较久的老旧建筑，土建结构会出现较为严重的碳化现象，这些方法可能无法准确测得土建结构的具体强度，所以在安全监测方面通常会选择取芯法来进行检测。土建结构内部的缺陷检测通常利用超声波法，但在实际应用中需要保证两个检测目标具有两个相对临空面，超声波法也会受结构钢筋及含水量等因素影响[4]。

（三）明确工程技术规范

在土建结构工程建设标准方面，需要鼓励地方性规范的建立，避免传统建设思想下的强求统一现象，只有根据实际情况和要求而制定的标准规范才是最具契合性和可行性的。在安全性与耐久性的標准规范上，也可以设计不同的设置水准，全国性的规范标准可以面面俱到，但不能太过详细，越是具体那么可行性和适用性就越差，尤其是岩土工程这类具有不确定性和差异性的建设内容。技术标准中若存在太多强制性条例，也会提高政府机构或有关部门在技术问题方面的责任，甚至一些并非政府机构的责任也需要承担。标准体系中的要求通常以最低要求的形式阐明，安全设置水准需要制定的强制性条例主要便是确保公众安全的基本要求。

（四）安全检测设施的更新

安全监测信息是保证工程设施稳定运作的基本条件之一，当建筑结构存在形变、裂缝等危害时，需要通过原型观测信息来对建筑的安全性进行评测。当前多数情况下都会沿用效应量变化当作标准，但可能会受外界因素影响，部分建筑的观测设施存在缺失问题，导致安全监测与安全评估多以人为的方式开展，或进行现场勘察，根据勘查结果进行分析，按照类似工程的开展流程进行评价，但从安全评价的角度来看，内外观测信息与现场检测结合的方式需要保证全局性和合理性，所以需要对安全监测设备进行不断更新，才能满足安全检查与评估工作的要求[5]。

（五）进行定期维护和保养

土建结构工程绝非完成建设工作便代表绝对安全，后续的检修保养工作仍然重要，这也是保障建筑安全性与耐久性的重要途径。在施工建设完毕之后，建设企业需要针对工程进行结构检查与维护，从检测过程和结果分析过程中分析建筑结构是否出现老化现象，是否存在质量问题、是否出现了安全隐患等。

结束语：

建设企业必须要提高对于安全性与耐久性的关注度，针对工程建设环节以及后续使用环节可能存在的隐患进行及时检查、及时发现、及时处理，确保建筑的安全。在施工期间也要根据实际来制定有关的技术标准和施工管理目标，选择最为合理的技术及设备等，不断加强土建结构的安全性与耐久性，在提高工程效益的同时也为住户的生命安全提供保障。

参考文献：

[1]陈吉龙.土建结构工程的安全性与耐久性分析[J].石化技术，2017，24（04）：298.

[2]许宏.土建结构工程的安全性与耐久性[J].城市建设理论研究（电子版），2017（06）：222-223.

[3]冯少飞.土建结构工程的安全性与耐久性[J].建材与装饰，2017（24）：22-23.

[4]张塞北.土建结构工程的安全性与耐久性设计研究[J].现代国企研究，2016（02）：158.

[5]唐宏远.土建结构工程的安全性与耐久性研究[J].现代物业（中旬刊），2018（12）：68.