葛從福

摘要 :對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度和規(guī)范的修訂,提出了以下三方面看法:①規(guī)范中的安全度設(shè)定水平需要大幅度提高;②關(guān)于可靠度設(shè)計理論;③關(guān)于設(shè)計規(guī)范的強制性。

Abstract: To the concrete structure design degree of security and the standard revision, proposed the following three aspect view:①In the standard degree of security hypothesis level needs to enhance large scale;②About reliability design theory;③About design standard compulsory.

關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu) 設(shè)計規(guī)范 可靠度設(shè)計

Key word: Concrete structure Design standard Reliability design

對于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中的安全度設(shè)置水平,最早源于從事高強混凝土結(jié)構(gòu)科研和推廣應(yīng)用工作中的感受。用現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計C50～C60級高強混凝土結(jié)構(gòu),其安全儲備比普通強度的混凝土還要低,給推廣造成困難和阻力,何況一項新技術(shù)的開始應(yīng)用會存在經(jīng)驗不足等問題,更需要有較為寬松的安全度環(huán)境;過低的安全度難免捉襟見肘,對新技術(shù)推廣不利。

規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)如何從短缺型計劃經(jīng)濟影響下走出來,使之更好地為社會主義市場經(jīng)濟基礎(chǔ)服務(wù),這是本次規(guī)范修訂不同于以往歷次修訂的主要區(qū)別,理應(yīng)作為本次修訂中首要考慮的問題。隨便舉例來說,我們對普通公寓住宅的層高標(biāo)準(zhǔn)作了限制,在北京地區(qū)規(guī)定為2.7m(凈空僅2.55m),也不準(zhǔn)設(shè)計人員或用戶提高房屋抗震設(shè)防等級,這些限制是否反映了過去短缺經(jīng)濟年代的特色?短缺經(jīng)濟的主要傾向是竭盡全力去約束消費和限制投資,并伴以過多的行政干預(yù)來加以保證。過去講節(jié)約,偏重于初期一次性投資和用料的節(jié)省,較少顧及長期和整體效益,更少考慮用戶的利益和要求;設(shè)計規(guī)范的低安全度和某些荷載標(biāo)準(zhǔn)值的過低取值,也是短缺經(jīng)濟造成的。在今天的市場經(jīng)濟體制下,如果只需花相對較少的錢,換得更為結(jié)實耐久的房子住,應(yīng)屬合理消費受到鼓勵,為此而必須多花一些鋼材也屬于合理使用,說不上有違節(jié)約原則。安全度的設(shè)置本來就是用來對付比較意外的情況,低安全度的房子盡管在一般情況下安全可靠,但是抵御外界不確定性作用的能力相對較弱。房子結(jié)實些,壽命長些,符合國家提高人民生活質(zhì)量的要求;萬一發(fā)生不測地震,可以減少生命財產(chǎn)損失;再說這種合理消費并不要政府掏錢,而且合理的多用些鋼材、水泥又能促進生產(chǎn)發(fā)展,從眼前講,還多少能緩解通貨緊縮的困難。這些說法從短缺經(jīng)濟的立場上看是格格不入的,但符合眼前和長遠利益以及市場經(jīng)濟的需要。

提高結(jié)構(gòu)的安全性能需要從結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)布置、材料選擇等多個方面作出努力,以加強結(jié)構(gòu)的整體性、延性和耐久性,提高其抗御不測之災(zāi)和防止倒塌、特別是抵抗連續(xù)倒塌的能力。也許基于概念設(shè)計的這些措施,對于增進結(jié)構(gòu)安全更為有效且更符合經(jīng)濟節(jié)約的原則。比如這次規(guī)范修訂組提出的用新Ⅲ級鋼替代Ⅱ級或Ⅰ級鋼,就能帶來立竿見影的效果?？墒菫榱嗽鰪娧有院头赖顾芰?主要還得靠合理加大構(gòu)造用鋼量。上述與結(jié)構(gòu)安全性能有關(guān)的眾多因素較難用數(shù)值形式加以度量,而我們在這里所討論的安全度,則僅限于截面強度的安全度和與之有關(guān)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值和材料強度標(biāo)準(zhǔn)值等能夠用數(shù)值度量的那些參數(shù)。

提出要大幅度提高設(shè)計安全度,無非是基于客觀形勢變化和對現(xiàn)行安全度進行初步分析比較后的一種宏觀的定性估計。究竟需要提高多少,則需經(jīng)過課題立項研究才能確定。對于規(guī)范修訂組這次提出的設(shè)計可靠度改進意見,總的趨勢是往高處調(diào),對此我表示擁護;雖然幅度不夠大。鋼材的分項系數(shù)過去偏低,似不宜再低于1.1。梁的最小配筋率一般根據(jù)截面抗彎屈服能力不低于截面拉區(qū)混凝上抗裂能力的原則來定,具體計算時所用的材料強度似宜采用平均值而不是標(biāo)準(zhǔn)值,否則從概率保證的角度不能符合要求。

將可靠度設(shè)計理論用于設(shè)計規(guī)范,不論在學(xué)術(shù)或工程界一直有分歧意見。我傾向于多安全系數(shù)的極限狀態(tài)設(shè)計法,因為其中對安全度的表示比較靈活又易于理解,而且在確定各項安全系數(shù)時并不排斥利用可靠度理論手段進行分析對比,然后再綜合考慮其它因素加以修正。

由于現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范業(yè)已采用了可靠度設(shè)計理論,其在規(guī)范中的計算表達形式又與多安全系數(shù)方法相似,在實用上姑且將它理解為多安全系數(shù)也并無不可。在這種情況下,我贊成承認(rèn)現(xiàn)實,在這次修訂中還是保留現(xiàn)有的設(shè)計方法體系為好?？煽慷壤碚搶τ诓煌愋凸こ探Y(jié)構(gòu)的適用程度肯定會有很大差別,用于混凝土建筑結(jié)構(gòu)尚沒有解決不了的大問題,所以不宜再變。可靠度理論還在發(fā)展,這方面的學(xué)術(shù)討論希望能夠深入開展下去。

結(jié)構(gòu)安全度需要考慮的因素過于綜合,尤其是規(guī)范中的結(jié)構(gòu)安全度,它不同于某個具體工程,需要考慮和照顧的方面更多,包括非技術(shù)性的社會經(jīng)濟因素、政策因素等等。可靠度設(shè)計理論有其先進的一面,也有其不足之處;可靠度理論也有某些假定和約束條件,會有意或無意地省略某些本應(yīng)考慮而用這一理論又難以處理的一些因素。技術(shù)科學(xué)理論一般擅長于分析,而規(guī)范安全度的設(shè)定除了要用分析外更需要綜合,因此經(jīng)驗和判斷更為重要。

可靠度理論強調(diào)三個“正常”作為前提,即正常設(shè)計、正常施工和正常使用。這三個正常帶有較大的模糊性,有時甚難界定。比如野蠻施工絕非正常,很容易確認(rèn);可是針對我國施工中的上千萬農(nóng)民隊伍以及管理水平薄弱的現(xiàn)狀,這種狀況是否正常?這個問題帶有普遍性,而且要改變這一狀況需有較長的過程。如果在設(shè)定規(guī)范安全度水平時完全不予理采,不考慮它會增加某種程度人為失誤的可能性及其對工程質(zhì)量的影響,顯然是不合適的。規(guī)范面對的是群體而不是某個具體建筑的施工現(xiàn)場。我們不能因為不好統(tǒng)計、不好用理論分析處理,就將某些應(yīng)該考慮的問題列入不正常。