土建結構工程的安全性探討

曾憲科

摘要：探討土建結構工程的安全性。對結構工程的設計來說，結構的安全性主要體現在結構構件承載能力的安全性、結構的整體牢固性與結構的耐久性等幾個方面。結構安全性是結構防止破壞倒塌的能力，是結構工程最重要的質量指標。

關鍵詞：土建工程，結構設計，安全性

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

一、土建結構工程的安全性

結構安全性是結構防止破壞倒塌的能力，是結構工程最重要的質量指標。結構工程的安全性主要決定于結構的設計與施工水準，也與結構的正確使用（維護、檢測）有關，而這些又與土建工程法規和技術標準（規范、規程、條例等）的合理設置及運用相關聯。

1．我國結構設計規范的安全設置水準

對結構工程的設計來說，結構的安全性主要體現在結構構件承載能力的安全性、結構的整體牢固性與結構的耐久性等幾個方面。我國建筑物土建結構的設計規范在這些方面的安全設置水準，總體上要比國外同類規范低得多。

2 結構的整體牢固性

除了結構構件要有足夠承載能力外，結構物還要有整體牢固性。結構的整體牢固性是結構出現某處的局部破壞不至于導致大范圍連續破壞倒塌的能力，或者說是結構不應出現與其原因不相稱的破壞后果。結構的整體牢固性主要依靠結構能有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、爆炸等災害荷載或因人為差錯導致的災難后果，可以減輕災害損失。

3構件承載能力的安全設置水準

與結構構件安全水準關系最大的二個因素是：1）規范規定結構需要承受多大的荷載（荷載標準值），比如同樣是辦公樓，我國規范自1959年以來均規定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤(現已確定在新的規范里將改回到200公斤)，而美、英則為240和250公斤；2) 規范規定的荷載分項系數與材料強度分項系數的大小，前者是計算確定荷載對結構構件的作用時，將荷載標準值加以放大的一個系數，后者是計算確定結構構件固有的承載能力時，將構件材料的強度標準值加以縮小的一個系數。盡管我國設計規范所設定的安全貯備較低，但是某些工程的材料用量反而有高于國外同類工程的，這里的問題主要在于設計墨守陳規，在結構方案、材料選用、分析計算、結構構造上缺乏創新。

4結構的耐久安全性

我國土建結構的設計與施工規范，重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環境因素作用（如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕）下的耐久性要求則相對考慮較少?；炷两Y構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故，其嚴重程度已遠過于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害，所以這個問題必須引起格外重視。我國規范規定的與耐久性有關的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，都顯著低于國外規范。

二、構件承載能力的安全設置水準

1.構件承載能力的安全設置水準?：1）規范規定結構需要承受多大的荷載（荷載標準值），比如同樣是辦公樓，我國規范自1959年以來均規定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤；2)?規范規定的荷載分項系數與材料強度分項系數的大小，前者是計算確定荷載對結構構件的作用時，將荷載標準值加以放大的一個系數，后者是計算確定結構構件固有的承載能力時，將構件材料的強度標準值加以縮小的一個系數。這些用量值表示的系數體現了結構構件在給定標準荷載作用下的安全度，在安全系數設計方法中稱為安全系數，體現了安全儲備的需要。這里需要說明的是，在其他建筑物的活荷載標準值上，與國外的差別并沒有象辦公樓、公寓、宿舍中這樣大。不同材料、不同類型的結構在安全設置水準上與國際間的差距并不相同，比如鋼結構的差距可能相對小些。

2.結構的整體牢固性

除了結構構件要有足夠承載能力外，結構物還要有整體牢固性。結構的整體牢固性是結構出現某處的局部破壞不至于導致大范圍連續破壞倒塌的能力，或者說是結構不應出現與其原因不相稱的破壞后果。結構的整體牢固性主要依靠結構能有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、爆炸等災害荷載或因人為差錯導致的災難后果，可以減輕災害損失。唐山地震造成的巨大傷亡與當地房屋結構缺乏整體牢固性有很大關系。

3.結構的耐久安全性

我國土建結構的設計與施工規范，重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環境因素作用（如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕）下的耐久性要求則相對考慮較少?；炷两Y構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故，其嚴重程度已遠過于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害，所以這個問題必須引起格外重視。我國規范規定的與耐久性有關的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，都顯著低于國外規范。損害結構承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高結構構件承載能力的安全設置水準，在一些情況下也有利于結構的耐久性與結構使用壽命。

4.結構設計規范的概率可靠度設計方法

可靠度方法對安全度的概率定義要比定值的安全系數更清晰、更科學、更合理，當然概率可靠度設計方法本身尚有不少缺陷，有待進一步修改完善。持相反意見的人則認為，結構設計規范所面向的是類型多樣的復雜群體，在安全度上需要考慮的不確定性與不確知性非常復雜，并不是“從統計數學觀點出發的概率定義”所能科學描述或處理；規范可靠度方法在我國十多年的實踐表明，它并沒有給結構設計的安全性帶來明顯實效，反而造成了安全概念上的某些混亂；對工程技術人員來說，結構的安全度用可靠指標和虛假的失效概率表達后變得更加不可揣摩和模糊不清，不如安全系數那樣從安全儲備出發的度量方法更為直觀和便于處理具體工程的安全問題；現行設計規范中的可靠度方法很不成熟，存在不少根本缺陷；他們認為半概率的多安全系數方法更適用于規范，也不排斥可靠度分析的結果可以作為一種參考，在綜合判斷安全系數的合理取值時予以考慮。結束語：我國建筑結構設計規范采用可靠度設計方法的經驗及問題值得總結?？煽慷确椒ㄓ糜诓煌愋徒Y構的先決條件和難度不一，不必強求一律。建議有關部門在推廣可靠度方法于各類設計規范時，廣泛征集各種看法，實事求是，穩慎對待，不宜急于求成。

三、提高土建結構工程安全性的措施

1.加強新技術的推廣

在土建結構的危害中，我們可以總結為以下幾個方面的危害：裂縫、鹽凍、滲漏和侵蝕，在這其中最影響安全性和使用性的就是裂縫，在一些安全的檢測中，可以應用探測的方式去確定裂縫的病害，在傳統的探測方法中，我們可以使用的是超聲波法和聲波等，在土建結構的強度檢測上，我們主要應用的方法是回彈法、超聲回彈綜合法以及射線法等，我們可以利用這種檢測來反映土建結構的表層強度等級。

2.應用合理的技術規范

在土建結構的規范標準下，想要擺脫計劃經濟年代的一些遺留問題，就要求我們對于規范進行合理的編制和改進，不要去強求統一，以免使得一些個性化的東西減少，同時導致缺乏實事求的靈活性的優點。我們要提倡各個省市對于規范進行地方性的編制，在工程的安全性和耐久性標準上可以有不同的設置水準。假使全國性的規范制定的越是詳細訂就會使得一些地方性的適用性變得越差，不僅會造成規范的使用混亂，還可能造成建筑規范的使用本末倒置，起到相反的作用。在技術的標準中，我們的強制性越強就會導致相關部門承擔的責任越大，對于具體的技術承擔的責任越重，這樣對于政府部門的職責是不公平的。我們要求的規范中的要求應該是最低的要求，在結構的安全設置水準上，政府干預的情況下也應該保證盡量的做到最低的要求，但是要保證公眾的安全。

3.開展安全監測設施的更新和改造

分析建筑物工作性態、保障工程安全運行的一個重要的依據就是安全監測資料。當建筑物出現變形、位移和裂縫時，我們就可以依靠原型觀測資料去評價這個建筑物的安全性，目前，大多數地區都是以效應量的變化趨勢去作為評估的依據。但是，由于各種原因，在中小型的水工混凝土建筑物中，這樣的觀測設施還是比較缺乏的，有些地方甚至是沒有監測設施的，這就會導致在安全檢測和評估分析時，我們只能靠一些有經驗的專業人員和專家去進行現場的檢查，然后才對照規范去開展復核和計算，最后根據類似的工程去開展安全性的評價。

四、總結

隨著我國規范的可靠度設計方法進一步的發展，結構的牢固性與安全性的不斷加強，新技術的推廣，安全監測設施的更新和改造，我們的建筑會越來越堅固的。

參考文獻：

[1]馮艷兵.淺談對土建結構安全性及設置標準的認識[J].黑龍江科技信息，2007

[2]史訓章.談土建結構的安全性的不同意見[J].城市建設與商業網點，2005