李偉正，白 燕

焦作建工集團(tuán)有限公司（454000）

談土建結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性

李偉正，白 燕

焦作建工集團(tuán)有限公司（454000）

結(jié)構(gòu)的高度化能夠解決一些國家或地區(qū)的人口密度問題，但是一但出了安全質(zhì)量事故，它帶來的后果也是災(zāi)難性的。所以，在討論結(jié)構(gòu)的高度之余，對于結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性就是我們不得不面對的一個話題。

1 土建結(jié)構(gòu)工程的安全性

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(biāo)。結(jié)構(gòu)工程的安全性主要取決于結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工水平，也與結(jié)構(gòu)的正確使用（維護(hù)、檢測）有關(guān)，而這些又與土建工程的法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范、規(guī)程、條例等）的合理設(shè)置緊密相連。

對結(jié)構(gòu)工程的設(shè)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(shè)計規(guī)范在這些方面的安全設(shè)置水準(zhǔn)，總體上要低于國外同類規(guī)范。

1.1 構(gòu)件承載能力的安全設(shè)置水準(zhǔn)

與結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全水準(zhǔn)關(guān)系最大的2個因素是:1）規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)需要承受多大的荷載（荷載標(biāo)準(zhǔn)值），比如同樣是辦公樓，我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定樓板承受的活荷載是每平方米200 kg，而美、英則分別為 240 kg和 250 kg；2）安全系數(shù)體現(xiàn)了安全儲備的需要，安全系數(shù)越大表明安全度越高。我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定活荷載與恒載（如結(jié)構(gòu)自重）的安全系數(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(shè)計辦公樓時,所依據(jù)的樓層設(shè)計荷載值大約只有英美的52%（考慮人員和設(shè)施等活載）和85%（對結(jié)構(gòu)自重等恒載）這使得構(gòu)件承載力的安全水準(zhǔn)下降。日本與德國的設(shè)計規(guī)范在某些方面比英美還要保守些。一些發(fā)展中國家的結(jié)構(gòu)設(shè)計大多依據(jù)發(fā)達(dá)國家的規(guī)范,至于中國的香港和臺灣，至今仍分別以英國和參考美國規(guī)范為依據(jù)。

1.2 結(jié)構(gòu)的整體牢固性

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(dǎo)致大范圍連續(xù)破壞倒塌。結(jié)構(gòu)的整體牢固性主要依靠結(jié)構(gòu)有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、爆炸等天災(zāi)或人禍，使其可以有效的減輕災(zāi)害損失。

1.3 結(jié)構(gòu)的耐久安全性

我國土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工規(guī)范,重點放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(xué)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(dǎo)致的結(jié)構(gòu)安全事故,其嚴(yán)重程度并不小于因結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全水準(zhǔn)偏低所帶來的危害,所以這個問題必須引起重視。我國規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關(guān)的一些要求，如保護(hù)鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護(hù)層最小厚度和混凝土的最低強(qiáng)度等級，都明顯低于國外規(guī)范。損害結(jié)構(gòu)承載力的安全性也是耐久性不足的后果之一;提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全設(shè)置水準(zhǔn),在一定情況下也有利于結(jié)構(gòu)的耐久性與結(jié)構(gòu)使用壽命。

2 土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性

土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能的能力,這一正常功能包括結(jié)構(gòu)的安全性和結(jié)構(gòu)的適用性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上。

2.1 土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀

大多數(shù)土建結(jié)構(gòu)由混凝土建造?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性雖然是當(dāng)前困擾土建基礎(chǔ)設(shè)施工程的世界性問題,但是至今尚未引起我國廣大設(shè)計與施工單位的足夠重視。

長期以來,人們一直以為混凝土應(yīng)是非常耐久的材料。直到70年代末期，發(fā)達(dá)國家才逐漸發(fā)現(xiàn)原先建成的基礎(chǔ)設(shè)施工程在一些環(huán)境下出現(xiàn)過早損壞。美國許多城市的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程和港口工程建成后不到20～30年甚至在更短的時期內(nèi)就出現(xiàn)劣化；據(jù)1998年美國土木工程學(xué)會的一份材料估計，他們需要有1.3萬億美元來處理美國國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施工程存在的問題,僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需800億美元。

我國建設(shè)部于80年代的一項調(diào)查表明，國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用25～30年后即需大修,處于惡劣環(huán)境下的建筑物使用壽命僅為15～20年。民用建筑和公共建筑的使用環(huán)境相對較好，一般可維持50年以上，但室外的陽臺、雨罩等露天構(gòu)件的使用壽命通常僅有30～40年。

現(xiàn)在還意識不到耐久性問題的嚴(yán)重性和迫切性也許是因為我們許多正在建設(shè)的工程仍未吸取國際和國內(nèi)的大量慘痛教訓(xùn)，還沿著老路重蹈覆轍。大型工程如2000年投入運行的珠海蓮花跨海大橋,其主體結(jié)構(gòu)在浪濺區(qū)仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3～4 cm厚的保護(hù)層厚度。

有相關(guān)學(xué)者估計，我國“大干”基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)的高潮還得再延續(xù)十幾年,由于忽視耐久性，迎接我們的還會有“大修”十幾年的高潮，這個高潮很可能過不了多長時間就將到來，其耗費將數(shù)倍于當(dāng)初這些工程施工建設(shè)時的投資。

使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題進(jìn)一步加劇的原因大概有兩種:

1）由于混凝土的質(zhì)量檢驗習(xí)慣上以單一的強(qiáng)度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致水泥生產(chǎn)廠家盲目的增加水泥細(xì)度，早強(qiáng)的礦物成分比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質(zhì)量的檢驗在強(qiáng)度上只要求不低于規(guī)定的最低許可值，而國外則同時還要求不高于規(guī)定的最高值，如果強(qiáng)度超過了也被認(rèn)為不合格,這種要求還有利于水泥產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性。

2）工程施工單位盲目地加快施工進(jìn)度?；炷恋哪途眯再|(zhì)量尤其需要有足夠的施工養(yǎng)護(hù)期加以保證，早產(chǎn)有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。前一段湖南大橋坍塌事件，就是因為施工單位在拆模時發(fā)生的事故，去掉混凝土質(zhì)量情況不說，如果拆模不那么急，養(yǎng)護(hù)質(zhì)量再好一點，養(yǎng)護(hù)時間再長一點,此類事是可以避免的，即使不能完全避免，也不會出現(xiàn)瞬間坍塌現(xiàn)象,坍塌前所出現(xiàn)的預(yù)兆完全可以被檢測、建設(shè)、施工和監(jiān)理這幾個單位或其中一個單位發(fā)現(xiàn)，從而避免此悲劇的發(fā)生。在中國的施工合同中，交工日期延遲是要被罰款的，提前完成則有獎勵，然而在外國提前完成合同規(guī)定施工期是要被罰款的,因為這意味著工程質(zhì)量有遭到損害的可能。

重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性也是可持續(xù)發(fā)展的需要。生產(chǎn)混凝土所需的水泥、砂、石等原材料都需要大量的消耗資源并破壞植被與河床,水泥生產(chǎn)排放的二氧化碳已占人類活動排放總量的1/6～1/5,而我國排放的二氧化碳量已經(jīng)居世界前列。延長結(jié)構(gòu)使用壽命意味著節(jié)約材料，而耐久的混凝土一般又應(yīng)是水泥用量較低和礦物摻合料(工業(yè)廢料)用量較高的混凝土,所以耐久的混凝土正適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的需要。

2.2 土建結(jié)構(gòu)工程使用階段的正常檢測與維護(hù)

結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護(hù)和修理不能分割,對處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程來說更是如此。為了保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中，應(yīng)該進(jìn)行定期檢測和維護(hù)。我國有結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計規(guī)范與施工規(guī)范，但沒有如何使用的規(guī)范。例如四川宜賓的南門大橋發(fā)生橋面坍落事故,就是因為橋面結(jié)構(gòu)與主拱之間的吊桿在連接處發(fā)生銹蝕,如果有定期的檢測要求，這樣的事故很有可能避免。有些國家對于結(jié)構(gòu)的損壞可能威脅公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程，強(qiáng)制規(guī)定必須定期檢測;即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件也應(yīng)檢測,因為其建筑物上的任何一塊磚石墜落后都容易傷害到公眾人民，所以強(qiáng)制定期檢測是非常有必要的。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質(zhì)相對較差，質(zhì)量控制與質(zhì)量保證制度不夠健全,規(guī)范對結(jié)構(gòu)安全與耐久性的設(shè)置水準(zhǔn)又相對較低,已建的工程中往往存在著較多隱患,所以更有必要強(qiáng)制確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。對于土建結(jié)構(gòu)工程的安全質(zhì)量，雖然有規(guī)定要求設(shè)計單位與施工單位對所建工程需要“終身負(fù)責(zé)”，但是這種要求執(zhí)行起來還是或多或少的缺乏一定的可操作性。所以，要將結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量事故減少到最低程度，還應(yīng)以預(yù)防為主，最好能通過例行檢測及時發(fā)現(xiàn)問題。

3 技術(shù)規(guī)范的作用與管理

政府部門從整體利益出發(fā)，在安全、環(huán)保等重大原則上對土建工程的設(shè)計施工提出了必須滿足的最低要求,并制定相應(yīng)的法律法規(guī)，在安全設(shè)置水準(zhǔn)上，政府部門需要干預(yù)的也應(yīng)是保證公眾安全的最低要求。對于土建結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計,相關(guān)文件至今仍規(guī)定任何部門和個人不得隨意提高抗震的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)(建抗586號文件)。事實上，如將商品房的抗震設(shè)防烈度提高1度，抗震能力可提高約1倍，而增加的房屋造價卻相當(dāng)有限,在眾多城市中可能僅相當(dāng)于室內(nèi)裝修費用的幾分之一。這一規(guī)定無異于限制了居民只能購置抗震安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)最低的房屋，如果發(fā)生地震造成損害，又該如何解釋?

要提倡和鼓勵各省市編制地方性規(guī)范,在工程的安全性和耐久性標(biāo)準(zhǔn)上，可有不同的設(shè)置水準(zhǔn)。比如上海、北京、廣州這些大城市應(yīng)該高些,在抗震防災(zāi)要求上，更應(yīng)區(qū)別對待。全國性的規(guī)范訂得越詳細(xì)，其適用性就有可能會變得越差，造成的混亂也有可能會越多。

我國土建工程事故頻繁發(fā)生，原因在于管理不善，主要是某些細(xì)節(jié)上的腐??；其次是施工操作人員素質(zhì)低，短期內(nèi)又難以解決。也有一些工程則因設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)過低,耐久性不足，在使用過程中又缺乏應(yīng)有的例行檢測而導(dǎo)致失效。重要的工程設(shè)計最好規(guī)定請專業(yè)單位全面審核,其重點也應(yīng)放在結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)造方法與計算分析上。

土建工程使用過程中的安全性,應(yīng)有定期的檢測和正常的維護(hù)修理加以保證。對于重要土建工程，暫時還沒有必須進(jìn)行安全檢測的法規(guī)。在基礎(chǔ)設(shè)施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向，也不利于工程壽命和投資效益。