淺談土建結(jié)構(gòu)工程的安全性

1、<p>　　淺談土建結(jié)構(gòu)工程的安全性</p><p>　　中圖分類號：K826.16 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　結(jié)構(gòu)安全性是結(jié)構(gòu)防止破壞倒塌的能力，是結(jié)構(gòu)工程最重要的質(zhì)量指標。結(jié)構(gòu)工程的安全性主要決定于結(jié)構(gòu)的設計與施工水準，也與結(jié)構(gòu)的正確使用（維護、檢測）有關，而這些又與土建工程法規(guī)和技術標準（規(guī)范、規(guī)程、條例等）的合理設置及運用相關聯(lián)。 </p&g

2、t;<p>　　1．我國結(jié)構(gòu)設計規(guī)范的安全設置水準 </p><p>　　對結(jié)構(gòu)工程的設計來說，結(jié)構(gòu)的安全性主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全性、結(jié)構(gòu)的整體牢固性與結(jié)構(gòu)的耐久性等幾個方面。我國建筑物和橋梁等土建結(jié)構(gòu)的設計規(guī)范在這些方面的安全設置水準，總體上要比國外同類規(guī)范低得多。 </p><p>　　1.1構(gòu)件承載能力的安全設置水準 </p><p>

3、　　與結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全水準關系最大的二個因素是： </p><p>　　1）規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)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(guī)范自1959年以來均規(guī)定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤(現(xiàn)已確定在新的規(guī)范里將改回到200公斤)，而美、英則為240和250公斤； </p><p>　　2) 規(guī)范規(guī)定的荷載分項系數(shù)與材料強度分項系數(shù)的大小，前者是計算確定荷載對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時

4、，將荷載標準值加以放大的一個系數(shù)，后者是計算確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件固有的承載能力時，將構(gòu)件材料的強度標準值加以縮小的一個系數(shù)。安全系數(shù)或分項系數(shù)越大，表明安全度越高。我國建筑結(jié)構(gòu)設計規(guī)范規(guī)定活荷載與恒載（如結(jié)構(gòu)自重）的分項系數(shù)分別為1.4和1.2，而美國則分別為1.7和1.4，英國1.6和 1.4 ；這樣根據(jù)我國規(guī)范設計辦公樓時，所依據(jù)的樓層設計荷載（荷載標準值與荷載分項系數(shù)的乘積）值大約只有英美的52%（考慮人員和設施等活載）和85%（對結(jié)構(gòu)自

5、重等恒載），而設計時據(jù)以確定構(gòu)件能夠承受荷載的能力（與材料強度分項系數(shù)有關）卻要比英美規(guī)范高出的10~15%，二者都使構(gòu)件承載力的安全水準下降。日本與德國的設計規(guī)范在某些方面比英美還要保守些。 </p><p>　　公路橋梁結(jié)構(gòu)的情況也與房屋建筑結(jié)構(gòu)類似，除車載標準外，荷載分項安全系數(shù)（我國規(guī)范對車載取1.4，比國際著名的美國AASHTO規(guī)范的1.75約低25%）與材料強度分項安全系數(shù)均規(guī)定較低。 </p&

6、gt;<p>　　1.2 結(jié)構(gòu)的整體牢固性 </p><p>　　除了結(jié)構(gòu)構(gòu)件要有足夠承載能力外，結(jié)構(gòu)物還要有整體牢固性。結(jié)構(gòu)的整體牢固性是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)某處的局部破壞不至于導致大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力，或者說是結(jié)構(gòu)不應出現(xiàn)與其原因不相稱的破壞后果。結(jié)構(gòu)的整體牢固性主要依靠結(jié)構(gòu)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

7、地房屋結(jié)構(gòu)缺乏整體牢固性有很大關系。 </p><p>　　1.3 結(jié)構(gòu)的耐久安全性 </p><p>　　我國土建結(jié)構(gòu)的設計與施工規(guī)范，重點放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強度要求，而對環(huán)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(zhì)侵蝕）下的耐久性要求則相對考慮較少?；炷两Y(jié)構(gòu)因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結(jié)構(gòu)安全事故，其嚴重程度已遠過于因結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全水準設置偏低所帶來

8、的危害，所以這個問題必須引起格外重視。 </p><p>　　2．調(diào)整結(jié)構(gòu)安全設置水準的不同見解 </p><p>　　我國結(jié)構(gòu)設計規(guī)范的安全設置水準較低，與我國建國后長期處于短缺經(jīng)濟和計劃體制的歷史條件有關。但是，能夠?qū)ν两ńY(jié)構(gòu)取用較低的安全水準并基本滿足了當時的生產(chǎn)與生活需求，而且業(yè)已歷經(jīng)了較長時間的考驗，這是國內(nèi)土建科技人員經(jīng)過巨大努力所取得的重大成就；但是，由于安全儲備較低，抵御意

9、外作用的能力相對不足。如果適當提高安全設置水準將有利于減少事故的發(fā)生頻率和提高工程抗御災害的能力。國內(nèi)發(fā)生的大量工程安全事故，主要是由于管理上的腐敗和不善以及嚴重的人為錯誤所致。國內(nèi)近幾年來已對建筑結(jié)構(gòu)安全度的設置水準組織過幾次討論，在如何調(diào)整的問題上存在較大的意見分歧，這次科技論壇上同樣反映了這些不同的見解： </p><p>　　1）認為我國現(xiàn)行規(guī)范的安全設置水準是足夠的，并已為長期實踐所證明，而國外就沒有這

10、種經(jīng)驗。我國取得的這一成功經(jīng)驗決不能輕易丟掉，在安全度上不能跟著英美的高標準走；安全度高了是浪費，除個別需調(diào)整外，總體上不必變動。 </p><p>　　2）認為我國規(guī)范的安全度設置水準盡管不高，但在全面遵守標準規(guī)范有關規(guī)定，即在正常設計、正常施工和正常使用的“三正常”條件下，據(jù)此建成的上百億平米的建筑物絕大多數(shù)至今仍在安全使用，表明這些規(guī)范規(guī)定的水準仍然適用；但是理想的“三正?！焙茈y做到，同時為了縮小與先進國際

11、標準的差距以及鑒于可持續(xù)發(fā)展和提高耐久性的需要，在物質(zhì)供應條件業(yè)已改善的市場經(jīng)濟條件下，結(jié)構(gòu)的安全設置水準應適當提高。這種提高只能適度，因為我國目前尚屬發(fā)展中國家。 </p><p>　　3）認為我國規(guī)范的安全設置水準應該大體與國際水準接近，需要大幅度提高。這是由于隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和生活水平不斷提高，土建工程特別是重大基礎設施工程出現(xiàn)事故所造成的風險損失后果將愈益嚴重，而為了提高工程安全程度所需要的經(jīng)費投入在整個

12、工程（特別是建筑工程）造價中所占的比重現(xiàn)在已愈來愈低，材料供應也十分充裕。 </p><p>　　3、結(jié)構(gòu)設計規(guī)范的概率可靠度設計方法 </p><p>　　對我國規(guī)范的可靠度設計方法持肯定意見的專家認為這是重大的科技進步，可靠度方法對安全度的概率定義要比定值的安全系數(shù)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(jié)構(gòu)設計規(guī)范所面

13、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(tǒng)計數(shù)學觀點出發(fā)的概率定義”所能科學描述或處理；規(guī)范可靠度方法在我國十多年的實踐表明，它并沒有給結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)那樣從安全儲備出發(fā)的度量方法更為直觀和便于處理具體工程的安全問題；現(xiàn)行設計規(guī)范中的可靠度方法很