◎ 浙江省泰順縣建筑設(shè)計研究所 陶學(xué)棋

浙江省泰順縣建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站 林竹華

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的概念

從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本目的，是在一定的經(jīng)濟(jì)條件下，賦予結(jié)構(gòu)以適當(dāng)?shù)陌踩?，使結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi)，能滿足所預(yù)期的各種功能要求，一般來說，建筑結(jié)構(gòu)必須滿足的功能要求是：1）、能承受在正常施工和使用時可能出現(xiàn)的各種作用，且在偶發(fā)事件中，仍能保持整體穩(wěn)定性，即建筑結(jié)構(gòu)需具有的安全性；2）、在正常使用時具有良好的工作性能建筑結(jié)構(gòu)需具有的適用性；3）、在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性。

上述安全性、適用性和耐久性，是建筑結(jié)構(gòu)安全與否的標(biāo)志，總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性，對這些性能的度量，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率，稱為結(jié)構(gòu)的安全度。

二、選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的有關(guān)因素

結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的高低，是國家經(jīng)濟(jì)和資源狀況，社會財富積累程度以及設(shè)計施工技術(shù)水平與材料質(zhì)量水準(zhǔn)的綜合反映。具體來說，選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度要處理好與工程直接造價、維修費用及投資風(fēng)險(包括生命及財產(chǎn)損失)之間的關(guān)系。雖然，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度時，結(jié)構(gòu)的直接造價將有所提高，而維修費用將減少，投資風(fēng)險亦將減少，如果降低工程造價，則維修費用和投資風(fēng)險都將提高。所以，確定建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度，實際上是在結(jié)構(gòu)造價(包括維修費用在內(nèi))與結(jié)構(gòu)風(fēng)險之間權(quán)衡得失，尋求較優(yōu)的選擇。那種單純以建造時的材料消費用量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來評價結(jié)構(gòu)安全度的觀點，將導(dǎo)致片面的結(jié)論。實際上，結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的選擇，不僅涉及生命財產(chǎn)的損失，有時還會產(chǎn)生嚴(yán)重的社會影響，對某些結(jié)構(gòu)，還將可能產(chǎn)生嚴(yán)重的政治后果，而且還涉及到國家的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

三、我國結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的現(xiàn)狀

我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度已不適應(yīng)當(dāng)前國情的需要。自20世紀(jì)50年代以來，我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，經(jīng)歷了容許應(yīng)力設(shè)計法、破損階段設(shè)計法、極限狀態(tài)設(shè)計法和概率極限狀態(tài)設(shè)計法的重大變化。在結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中，安全度主要表現(xiàn)為安全系數(shù)(容許應(yīng)力法、破損階段法)、分項系數(shù)(極限狀態(tài)法)和可靠指標(biāo)(概率極限狀態(tài)法)同時還與其它許多因素有關(guān)，如結(jié)構(gòu)的構(gòu)造規(guī)定、荷載標(biāo)準(zhǔn)值與材料強度標(biāo)準(zhǔn)值的取值、構(gòu)件承載力計算公式及結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的精度等。從50年代到現(xiàn)在，我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)汁標(biāo)準(zhǔn)不論在方法或具體內(nèi)容上都有了很大的發(fā)展和提高，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度要求上，卻一直沒有大的變動，與國際通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相比始終處于低水平的安全度。這并不是一個單純的技術(shù)問題，從根本上說，結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的高低，是國家經(jīng)濟(jì)和資源狀況，社會財富以及設(shè)計施工技術(shù)水平與材料質(zhì)量水準(zhǔn)的綜合反映。提高結(jié)構(gòu)的安全度，必然會增加結(jié)構(gòu)造價和耗費更多的材料，但能相應(yīng)降低結(jié)構(gòu)失效的風(fēng)險。所以確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度，還應(yīng)體現(xiàn)投資者或業(yè)主的利益，在結(jié)構(gòu)造價與結(jié)構(gòu)風(fēng)險之間權(quán)衡得失，尋求較優(yōu)的選擇。

我國建筑結(jié)構(gòu)安全度的現(xiàn)狀是：設(shè)計規(guī)范取用的荷載值比國外低，材料強度的取值比國外高，所用結(jié)構(gòu)承載力計算公式的安全裕度比國外低，甚至在個別情況下偏于不安全，對結(jié)構(gòu)的構(gòu)造規(guī)定又遠(yuǎn)比國外要求低。也就是說，在設(shè)計結(jié)構(gòu)安全度的各個環(huán)節(jié)中，幾乎沒有一個環(huán)節(jié)比國外更偏于安全的。

以建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為例，我國絕大多數(shù)城鎮(zhèn)處于地震區(qū)，隨著社會財富的增長，地震造成的經(jīng)濟(jì)損失愈來愈大，已非過去所能比擬，因而不斷提高建筑物的抗震能力是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。我國建筑結(jié)構(gòu)抗震除了設(shè)防烈度較低以外，在具體抗震設(shè)計計算方法和構(gòu)造規(guī)定上的保守程度也都不如國外。我們不少從事設(shè)計和研究的工程技術(shù)人員，又往往習(xí)慣于如何為建筑結(jié)構(gòu)潛力以降低成本，而不習(xí)慣于如何為建筑結(jié)構(gòu)提高質(zhì)量，在本來已經(jīng)較低的設(shè)防烈度下，還要從個自不同的角度千方百計深挖潛力，結(jié)構(gòu)的安全儲備越挖越低。在人民生活水平已經(jīng)告別了生存型并向小康型轉(zhuǎn)變，以及物資供應(yīng)和社會財富狀況已非昔比的今天，如果繼續(xù)執(zhí)行現(xiàn)行的抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，則在地震發(fā)生時就有可能給國家和城市居民帶來更大的危害和損失。以城市商品房建筑為例，如果我們將設(shè)防裂度提高1度，即將結(jié)構(gòu)抵抗地震加速度的能力提高一倍，其所需費用非常有限，其所增加的每平方米的造價在數(shù)以千元甚至萬元以上的房屋售價和裝修總價中是相對較少的一部分；相反，由于設(shè)防烈度較低，震后裂而不倒，則所需的昂貴的加固維修費用以及間接經(jīng)濟(jì)損失就不是一般居民所能負(fù)擔(dān)的?，F(xiàn)在購置新房后的居民花室內(nèi)裝修的費用一般就可達(dá)300-500元／平方米，甚至更多，從中拿出一部分用以將房屋抗地震的能力提高一個等級是非常有意義的。目前情況下，將“小震不壞”的抗震原則改為“中震不壞”，可能對國家、對震區(qū)人民都更有利。

四、從商品的角度看待建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全度

建筑結(jié)構(gòu)作為特殊的商品，其內(nèi)在的安全質(zhì)量非一般用戶所能了解。確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的高低在過去是一種政府行為，而在改革開放后的今天，這個問題至少應(yīng)有房產(chǎn)開發(fā)商、保險業(yè)和有關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體的參與。開發(fā)商該對其出售的建筑物的安全質(zhì)量負(fù)責(zé)，在不影響售價過多的情況下，盡可能提高房屋的安全度，特別是抵抗地震的能力，和汽車、飛機(jī)一樣，更高的安全性應(yīng)該作為房屋開發(fā)商促銷和競爭的一個熱點。保險業(yè)也應(yīng)該積極參與建筑結(jié)構(gòu)安全度的制訂。隨著我國房產(chǎn)私有化的進(jìn)展，房產(chǎn)遲早會與保險業(yè)緊密掛鉤。結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的房產(chǎn)必然要與較高的保險費相匹配。就像國外一樣，保險業(yè)應(yīng)聘請各類專家對其重大的保險對象進(jìn)行評估。我國現(xiàn)行的低安全度的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則如果任期維持下去，將來要為其不斷付出代價的可能是需要交納高昂保險費的業(yè)主，這對保險業(yè)的本身也會產(chǎn)生極其不利的影響。在很多國家，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的具體制訂不是政府而是由學(xué)會負(fù)責(zé)。我國正在進(jìn)行政府機(jī)構(gòu)職能轉(zhuǎn)變的改革，根據(jù)歷史的經(jīng)驗，對于政府部門具體包攬建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)制訂的優(yōu)缺點似乎也值得進(jìn)行一次總結(jié)，學(xué)會應(yīng)該能夠參與標(biāo)準(zhǔn)的制訂和管理。