摘 要：随着我国经济的发展，建筑工程也取得了长足的进步，在进行建筑物设计工作时，必须要考虑到建筑物安全、耐久、经济等多方面因素，因而，进行建筑的结构设计是非常具有意义的，本文就从多个方面入手，谈谈如何进行土建工程的安全性与耐久性设计。
关键词：土建结构工程 ，设计 ， 特性
前言：目前,我国的建筑和桥梁等土建结构的设计规范,在整体的安全和结构的耐久性等方面均低于国外同类规范,土建结构的安全性与耐久性已经引起了有关主管部门的足够重视,我们应该积极完善技术标准体系与管理体制,鼓励科技创新和技术进步,使之尽快达到国际先进水平。
1.土建结构工程的安全性与耐久性概述
1.1 结构的安全性与耐久性概念与相关因素
结构的安全性是结构或构件在各种作用下保证人员财产不受损伤的能力,通俗说来就是防止发生破坏倒塌的能力。它是结构工程最重要的质最指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建法规和技术标准的合理设置及运用相关联。对结构工程的设计而言,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性和结构的安全耐久性等几个方面。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安全性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上。
1.2 工程结构构件的安全设置水准
与结构构件安全水准关系最大的两个因素是:(1)规范规定的结构所需要承受的最大荷载(荷载标准值),比如同样是办公楼,我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是150kg/m2(新的规范将改为200kg/m2),而美国、英国则分别为240kg/m2和250kg/m2,(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安全度,在安全系数设计方法中称为安全系数,体现了安全储备的需要。
2.我国土建结构工程的安全性与耐久性
主要存在的问题：
(1)我国工程设计人员和项目管理人员对土建结构工程的安全性与耐久性尚未引起足够重视,尤其是系统安全管理观尚未形成,由于人为差错或人为错误导致的违反强制性详规的结构安全问题时有发生,直接影响结构的安全性和耐久性,甚至危及人们的生命财产安全;
(2)我国土建结构工程抵御地震、火灾作用的设计要求相对而言偏低,而且抵抗其他灾害的设计要求偏少甚至没有。存在着较大的结构安全隐患;
(3)我国现行的设计规范基本上只考虑到结构在使用期间的承载力极限状态,而国外则着重考虑结构经济合理的使用寿命;
(4)设计单位出的施工图一般并不考虑施工方法,而施工单位一般又不掌握设计计算书,因此施工过程中遇到的一些具体问题只能由施工现场的技术人员根据经验决定,缺乏科学的理论依据。
3.加强我国土建结构工程的安全性与耐久性的主要措施与方法
3.1 加强新技术的推广应用
土建结构建筑物的病害主要有裂缝、渗漏、剥蚀三种,其中影响安全和使用的最大病害是裂缝,在安全检测中,确定裂缝病害的关键是撩测,传统的探测方法有超声波法、声波跨孔法等,土建结构强度检测的主要方法有回弹法、超声回弹综合法和射线法等,这些方法主要反映了土建结构的表层强度。在安全检测中,往往采用取芯法来校正其他强度测试方法,土建结构内部缺陷检测主要采用超声波法和射线法,超声波法需要两个被测物有两个相对临空面,且穿透深度有限,同时受到结构物材料中的钢筋和含水量的影响;射线法现场测试难度大,且对测试者有一定伤害。
3.2 应用合理的技术规范
在规范标准上,要摆脱计划经济年代遗留下来的过分强求统一、较少考虑个性和缺乏实事求是灵活性的倾向。要提倡和鼓励各省市编制地方性规范,在工程的安全性和耐久性标准上,可有不同的设置水准。全国性的规范订得愈详细,其适用性可能变得愈差,造成的混乱也可能愈多;特别象岩土工程那样的规范更是如此。技术标准中的强制性越多,也意味着政府有关部门在具体技术问题上需要承担的责任越重,而这些本来不该是政府部门的职责。规范中的要求是最低要求,在安全设置水准上,政府需要干预的也应是保证公众安全的最低要求。同时要发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用;逐步淡化技术规范条文的强制性质,鼓励编制地方性规范(标准)和企业标准,以适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异,并鼓励科技创新和技术进步。
3.3 开展安全监测设施的更新和改造
安全监测资料是分析建筑物工作性态,保障工程安全运行的重要依据。在建筑物出现位移、变形、渗漏、裂缝扩展时,主要依靠原型观测资料来评价建筑物的安全与否,目前多以效应量的变化趋势作为评估依据。然而,由于种种原因,中小型水工混凝土建筑物的观测设施普遍比较匮乏,有些甚至没有监测设施,导致目前安全检测和评估分析更多依靠有经验的专业人员和专家相结合进行现场观察检查,对照规范开展复核计算,根据类似工程开展安全评价,然而从安全评价的复杂性看,应采用内、外部观测资料和现场检测相结合的综合分析方法,力争全面、正确的评价建筑物的安全状况。因此,有必要开展安全监测设施的更新和改造,实现观测资料的实时分析。
3.4 重视环境影响下的耐久性要求
现在一般土建结构的设计与施工,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安全事故,其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害,所以这个问题必须引起格外重视。提高结构构件承载能力的安全设置水准,在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。现在的设计施工水平由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。
3.5 其他措施与方法
在土建工程使用过程中,应有定期的检测正常的维护修理加以保证。在基础设施工程的投资上有重新建、轻维修的倾向,不利于工程寿命和投资效益。对于重要土建工程重要公共基础设施和公共建筑物,在其使用期内实施强制性的定期安全检测。设计合理的混凝土结构体系也是重要措施,配置完善的受力钢筋骨架,不但进行强度和刚度计算还应进行抗裂或裂缝宽度验算,避免因结构开裂或裂缝宽度超出限值而使钢筋受侵蚀。土建结构的安全性与耐久性一直是设计者与使用者非常关注的问题,关系到安全与经济的协调、基础设施的投资,并与国家现行政策、法规以及未来的经济发展息息相关,是一个复杂的系统工程问题。要真正做好土建结构中的土建安全性与耐久性工作,使其形成规范化、制度化的管理,尚待我们在工作中不断探索,不断总结和提高。
参考文献：
[1] 建筑荷载规范(GB5009-2001)[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.
[2] 建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001)[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.