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1、土建结构工程的平安性与耐久性工程结构的平安性与耐久性是当今国际结构工程学科的进展前沿与商量热点，也是建设工程的基本需求，它们与工程结构的适用性概括称为结构的牢靠性，对于建筑及人民的生命财产来说是至关重要的。工程结构的平安性和耐久性始终是业内关注的焦点，而影响结构平安性和耐久性的因素很多，是一个系统工程，现今大量普遍存在却又最容易被忽视的一些问题直接给工程的长期平安运营带来隐患。工程规划、结构设计、专业规范制定的严谨性以及建筑施工（包括混凝土的原材料选用、协作比的确定）中常消失的一些错误生疏与做法都会对工程结构的耐久性产生不同程度的影响。因此，提升工程结构的平安性与耐久性，要从技术、规范等角度开
2、头，加强对结构工程的管理，更好的适应我国现代化建设的需求。同时，工程在使用过程中的管理与维护也至关重要，一些关键节点的工程质量不容忽视，应当定期检查，准时整改确保万无一失，防患于未然。随着我国社会、经济快速进展，我国各类工程建设、矿山开采、水利工程、交通工程、爆破工程、城市地下空间开发利用中各类工程平安问题、使用时限已日益凸现，其造成的危害与影响越来越大，已经成为制约我国国民经济进展和社会稳定的重大课题。面对当前我国工程平安、耐久问题的严峻形势，如何从科学技术和科学管理上生疏其产生的缘由，搞清晰其产生的客观条件和掌握因素，精确预报其发生的时间和规模进而实行防护对策。一、结构工程的平安性工程结构
3、平安性主要是指各类建设结构防止变形、破坏、倒塌的能力，是结构工程最重要的合格指标之一。结构工程的平安性主要决定于结构的设计与施工工艺水准，也与结构的正确使用、维护、检测等方面有关，而这些又与工程建设法规和技术标准、规范、规程、条例等的合理设置及运用相关联。（一）我国结构设计规范的平安设置水准 对结构工程的设计来说，结构的平安性主要体现在结构构件承载能力的平安性、结构的整体坚固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的平安设置水准，总体上要比国外同类规范低得多。1.1构件承载能力的平安设置水准 与结构构件平安水准关系最大的二个因素是：1）规范规定结构需要承受多大
4、的荷载（荷载标准值），比犹如样是办公楼，我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤)，而美、英则为240和250公斤；2) 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平安度，在平安系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为平安系数，体现了平安储备的需要；而在牢靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数
5、，体现了肯定的名义失效概率或牢靠指标。平安系数或分项系数越大，表明平安度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载（如结构自重）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1.6和 1.4 ；这样依据我国规范设计办公楼时，所依据的楼层设计荷载（荷载标准值与荷载分项系数的乘积）值大约只有英美的52%（考虑人员和设施等活载）和85%（对结构自重等恒载），而设计时据以确定构件能够承受荷载的能力（与材料强度分项系数有关）却要比英美规范高出的1015%，二者都使构件承载力的平安水准下降。日本与德国的设计规范在某些方面比英美还要保守些。一些进展中国家的结构设计多依据发达国家的规范，就
6、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。至于中国的香港和台湾，至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是，在其他建筑物的活荷载标准值上，与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在平安设置水准上与国际间的差距并不相同，比如钢结构的差距可能相对小些。 公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似，除车载标准外，荷载分项平安系数（我国规范对车载取1.4，比国际有名的美国AASHTO规范的1.75约低25%）与材料强度分项平安系数均规定较低。 尽管我国设计规范所设定的平安贮备较低，但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的，这里的问题主要在于设计
7、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。 1.2 结构的整体坚固性 除了结构构件要有足够承载能力外，结构物还要有整体坚固性。结构的整体坚固性是结构消失某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力，或者说是结构不应消失与其缘由不相称的破坏后果。结构的整体坚固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度，用来应付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果，可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体坚固性有很大关系。2001年石家庄发生有意破坏的恶性爆炸大事，一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏，竟导致整栋楼的连续倒塌，也是房屋设计坚固性不足的表现
8、。 1.3 结构的耐久平安性 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平安事故，其严峻程度已远过于因结构构件承载力平安水准设置偏低所带来的危害，所以这个问题必须引起特别重视。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。损害结构承载力的平安性只是耐久性不足的后果之一；提高结构构件承载能力的平安设置水准，在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用
9、寿命。（二）调整结构平安设置水准的不同见解 我国结构设计规范的平安设置水准较低，与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。但是，能够对土建结构取用较低的平安水准并基本满足了当时的生产与生活需求，而且业已历经了较长时间的考验，这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就；但是，由于平安储备较低，抵挡意外作用的能力相对不足。如果适当提高平安设置水准将有利于削减事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程平安事故，主要是由于管理上的腐败和不善以及严峻的人为错误所致。现在提出要重新端详结构的平安设置水准，主要是基于客观形势的变化，是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的
10、现代化奠定基础，要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平进展的需要，有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内主要存在的不同见解为以下几点： 2.1认为我国现行规范的平安设置水准是足够的，并已为长期实践所证明，而国外就没有这种阅历。我国取得的这一成功阅历决不能轻易丢掉，在平安度上不能跟着英美的高标准走；平安度高了是浪费，除个别需调整外，总体上不必变动。 2.2认为我国规范的平安度设置水准尽管不高，但在全面遵守标准规范有关规定，即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下，据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在平安使用，表明这些规范规定的水准仍然适用；但
11、是抱负的“三正常”很难做到，同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续进展和提高耐久性的需要，在物质供应条件业已改善的市场经济条件下，结构的平安设置水准应适当提高。这种提高只能适度，由于我国目前尚属进展中国家。 2.3认为我国规范的平安设置水准应该大体与国际水准接近，需要大幅度提高。这是由于随着我国经济进展和生活水平不断提高，土建工程特别是重大基础设施工程消失事故所造成的风险损失后果将愈益严峻，而为了提高工程平安程度所需要的经费投入在整个工程（特别是建筑工程）造价中所占的比重现在已愈来愈低，材料供应也十分充裕。过去的低平安水准只是适应了以往短缺型计划经济年月的需要，但决不是没有风险，如果规
12、范的平安水准较高，曾经发生过的有些平安事故原来是可以避开的，而规范的这一缺陷在肯定程度上为“三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务，平安性上肯定要有高标准。低的平安质量标准在参加将来的国际竞争中也难以被承认，即使结构设计的平安设置水准能够提高到与发达国家一样，由于我们的施工质量总体较差，结构的平安性依然会有差距。（三）结构设计规范的概率牢靠度设计方法 自1984年国家建委和国家建设部颁布了建筑结构设计统一标准以来，我国的建筑结构设计规范已从80年月末期起抛弃了传统的多平安系数设计方法，从而统一接受以概率理论为基础的牢靠度设计方法；其它的工程部门如公路、铁路、港口、水利的结构设
13、计规范也正在或计划作这样的转变。我国规范的牢靠度设计方法是参考国际上的相应标准ISO2394并经过国内科技人员努力后得以实施的。将牢靠度设计方法用于结构设计规范，在国际学术界内通常被看成是一种进展趋势，但在工程内界则存在不同看法。尽管有了ISO2394，国外却鲜有重要或有名的结构设计规范已直接接受了牢靠度设计方法，至今仍接受多平安系数设计方法或称荷载抗力系数法。在我国，对于建筑结构设计规范中的牢靠度设计方法以及企图将我国各个行业的各种结构设计规范都用牢靠度方法统一起来的做法，虽然工程设计界颇有微词，但学术界持赞成和肯定者是主流，不过仍不时有人对牢靠度方法用于设计规范的适用性提出质疑。这次科技论
14、坛上则较为集中地反映了对规范牢靠度方法的意见分歧。 对我国规范的牢靠度设计方法持肯定意见的专家认为这是重大的科技进步，牢靠度方法对平安度的概率定义要比定值的平安系数更清晰、更科学、更合理，当然概率牢靠度设计方法本身尚有不少缺陷，有待进一步修改完善。持相反意见的人则认为，结构设计规范所面对的是类型多样的简单群体，在平安度上需要考虑的不确定性与不确知性特别简单，并不是“从统计数学观点动身的概率定义”所能科学描述或处理；规范牢靠度方法在我国十多年的实践表明，它并没有给结构设计的平安性带来明显实效，反而造成了平安概念上的某些混乱；对工程技术人员来说，结构的平安度用牢靠指标和虚假的失效概率表达后变得更加
15、不行揣摩和模糊不清，不如平安系数那样从平安储备动身的度量方法更为直观和便于处理简略工程的平安问题；现行设计规范中的牢靠度方法很不成熟，存在不少根本缺陷；他们认为半概率的多平安系数方法更适用于规范，也不排斥牢靠度分析的结果可以作为一种参考，在综合推断平安系数的合理取值时予以考虑。 二、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平安性和结构的适用性，而且更多地体现在适用性上。 （一）土建结构工程的耐久性现状 大多数土建结构由混凝土建筑。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
16、引起我国政府主管部门和宽阔设计与施工部门的足够重视。长期以来，人们始终以为混凝土应是特别耐久的材料。直到70年月末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下消失过早损坏。美国很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消失劣化；据1998年美国土木工程学会的一份材料估量，他们需要有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800亿美无，而现在联邦政府每年为此的拨款只有5060亿美元。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乐观实行应对措施，如加拿大安大略省的公路桥梁为应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年月的2.5cm逐渐增加到4cm、6cm直到80年月后的7cm，而混凝土强度的最低等级也从50年月的C25增到后来的C40，桥面板混凝土从不要求外加引气剂、
