土建工程结构的耐久性和安全性

土建工程结构的耐久性和安全性

摘要: 土建工程结构的安全性与耐久性一直是广大施工者、设计者与使用者非常关注的问题， 关系到人们人身安全与社会和谐稳定，是一个复杂的系统工程问题。要真正做好土建结构中的土建安全性与耐久性工作， 使其形成规范化、制度化的管理， 尚待建筑工作者不断探索、总结和提高。

关键词: 土建工程 安全性 耐久性

土建结构工程的结构安全性和耐久性是指结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的质量指标。目前，我国的建筑和桥梁等土建结构的设计规范，在整体的安全和结构的耐久性等方面均低于国外同类规范，土建结构的安全性与耐久性应该受到有关主管部门的足够重视。

一、土建结构工程的安全性与耐久性概述

1、结构的安全性与耐久性概念

对于结构工程的设计来说，结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性、结构的耐久性等几个方面。结构的安全性是结构或构件在各种作用下保证人员财产不受侵害的能力，通俗说来说是防止发生破坏倒塌的能力，它是结构工程最重要的质量指标。土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能包括结构的安全性与结构的适用性，而且更多地体现在适用性上。

2、构件承载能力的安全设置水准

与结构构件安全水准关系最大的两个因素是:

⑴规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值)。比如同样是办公楼，我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是1500N/m2(现行的新规范里已更改为2000N/m2)，而美、英则为2400 N/m2和2500 N/m2 。

⑵规范规定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，是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应有的承载能力时，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，体现了一定的失效概率或指标。安全系数或分项系数越大，安全度越高。我国建筑结构荷载规范规定活荷载与恒荷载(结构自重)的分项系数分别为1.4和1.2，而美国则分别为1.7和1.4，英国分别是为1.6和1.4。尽管我国设计规范所设定的安全储备较低，但是某些工程的材料用量反而又高于国外，这里的主要原因在于设计墨守陈规，在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。

3、土建结构工程的耐久性

土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性，而且更多地体现在适用性上。土建结构工程的耐久性现状：

大多数土建工程由混凝土建造。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。长期以来，人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料，直到70年代末期，发达国家的研究人员才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现劣化。据1998年美国土木工程学会的一份材料估计，他们需要用1.3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题，仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美元。另有资料指出，美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占这一环境下桥梁的1/4。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，钢筋的混凝土保护层最小厚度从50年代的2.5cm逐渐增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm，而混凝土强度的最低等级也从50年代的C25增到后来的C40，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。我国建设部于80年代的一项调查表明，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。桥梁、港口工程等基础设施工程的耐久性问题更为严重，由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。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。盐冻也对混凝土路面造成伤害，东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。我国铁路隧道用低强度的C15混凝土作衬砌材料，密实度和抗渗性差，不耐地下水与机车废气侵蚀，开裂与渗漏严重。

耐久性问题的严重性和迫切性给了我们太多的教训，建筑部门及施工企业应该吸取教训，避免在发生类似的教训。

二、我国土建结构工程的安全性与耐久性主要存在的问题

1、我国工程设计人员和项目管理人员对土建结构工程的安全性与耐久性尚未引起足够重视，尤其是系统管理观尚未形成，由于人为差错或人为错误导致的违反强制性详规的结构安全问题时有发生，直接影响结构的安全性和耐久性，甚至危及人们的生命财产安全。

2、我国土建结构工程抵御地震、火灾作用的设计要求相对而言偏低，而且抵抗其他灾害的设计要求偏少甚至没有，存在着较大的结构安全隐患。

3、我国现行的设计规范基本上只考虑结构在使用期间的承载力极限状态，而国外则着重考虑结构经济合理的使用寿命。

4、设计单位出的施工图一般并不考虑施工方法，而施工单位一般又不掌握设计计算书，因此施工过程中遇到的一些具体问题只能由施工现场的技术人员根据经验决定，缺乏科学的理论依据。

三、改善土建结构工程的安全性及结构耐久性建议

改善我国土建结构工程的安全性与耐久性，是符合社会发展和社会稳定的基本要求。文明社会的重要标致也充分体现在土建结构的使用寿命、使用安全及建筑的整体经济性，乃至用户的综合使用成本。

1、建议国家及相关研究单位或机构，强化对混凝土工程耐久性及对特殊环境状态下耐久性的基础理论研究，并制定技术规范。建议国家安全生产监督管理部门尽快制定有关法规标准及监督措施。

2、建议土建工程必须定期按法规进行安全检测，必须改变在基础设施工程中的重新建、轻维修的弊端。建议对桥梁、隧道等重要公共基础设施和公共建筑物，在其使用期内实施强制性的定期安全检测。科学编制相应的技术标准，对于土建结构工程的检测与评估要建立从业人员的注册制度和从业机构的资质认证与监管体制与常设机构。

3、建议政府在相关结构安全及耐久性等方面提高工程维修费的比例及大修基金，完善土建结构工程使用阶段的正常检测与维护机制，强化结构耐久性和使用寿命的概念和意识。为了保证土建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。使用过程中，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，设立和制定操作性更强的法规，用制度和法规来控制结构安全质量事故，用科学的管理手段把握和约束从业人员的注册和从业机构的资质的认证，规范土建结构工程安全性及耐久性的管理体制。

4、可以根据国内外已有的资料和经验，加快编写出相应的设计、施工技术文件以应急需。另外，要安排系统的研究项目，加大耐久性研究工作的支持力度。混凝土结构的耐久性是当前国际上结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一，我国在这一领域相对落后。

5、完善技术标准和管理体制，学习发达国家先进经验和技术，以人为本，注重人性化管理与科学管理相结合，逐步淡化技术规范条文的强制性质，并鼓励科技创新和技术进步。合理制定和设置土建结构设计的安全及耐久性水准，注重工程失效的风险后果、提高社会财富与资源意识，加强宣传，提高公众意识和正确导向。随时随地的与社会的发展与进步保持同步，重新审视现行土建结构工程设计规范的安全、耐久性设置水准，并建议主管部门、研究机构实事求是的组织论证，在建筑结构的安全设置水准上，建议集思广益，收集不同意见，使规范具

有实实在在的科学性、先进性和可操作性。

6、建议规范应充分考虑及注意地区性地质、气候差异，即要学科的考虑安全性和耐久性，又要科学的考虑土建结构工程的经济性及未来的维护费用，安全和耐久性也不是无限度的提高标准。

参考文献:

[1]建筑结构荷载规范(GB5009―2001)[M].北京:中国建筑工业出版社，2001

[2]张进；隋叶鑫；赵天博。土建结构工程的安全性与耐久性[J].山西建筑.2009.08

[3]建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068―2001)[M].北京:中国建筑工业出版社，2001