建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全度不足

建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全度不足論文姓名：陳遷內(nèi)容摘要：影響結(jié)構(gòu)安全度不足的因素很多,既要考慮當(dāng)時(shí)社會的經(jīng)濟(jì)和物質(zhì)條件,還要考慮現(xiàn)有的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)水平以及結(jié)構(gòu)的生命周期和功能需求等,甚至還要考慮建筑物的商品屬性和人們對建筑需求的心理因素。結(jié)構(gòu)安全度是結(jié)構(gòu)安全控制的重要方面。工程技術(shù)人員一直在用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全控制,同時(shí)又不斷地修正標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和探索新的方法。我國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全系數(shù)的演變經(jīng)歷了從容許應(yīng)力法、破損階段法、計(jì)算極限狀態(tài)法到現(xiàn)在的概率極限狀態(tài)法。我國在結(jié)構(gòu)安全控制方面取得了長足的進(jìn)步。當(dāng)然,即便是被認(rèn)為躋身于國際先進(jìn)行列的我國可靠度設(shè)計(jì)方法,也還存在很多難以解決的理論和實(shí)踐問題,有待進(jìn)一步的探討、完善和提高。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)安全度結(jié)構(gòu)安全控制設(shè)計(jì)要從多個(gè)方面來保證結(jié)構(gòu)的安全性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是選用經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，其次是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)件和連接的設(shè)計(jì)，并取用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠指標(biāo)以保證結(jié)構(gòu)的安全性。結(jié)構(gòu)的安全度通常指安全系數(shù)或可靠指標(biāo)，實(shí)際上只是對結(jié)構(gòu)截面強(qiáng)度安全的一種度量，與此相關(guān)的還有荷載和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的取值。影響結(jié)構(gòu)安全性的因素大多，安全度是保證結(jié)構(gòu)安全性的重要方面但不是全部。有些設(shè)計(jì)人員往往只滿足于規(guī)范對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上的安全度需要，而忽視從結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)構(gòu)造。結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護(hù)、結(jié)構(gòu)耐久性、以及從設(shè)計(jì)，施工到使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性。有的結(jié)構(gòu)整體性和延性不足，抗偶然作用和防倒塌能力差；或者計(jì)算圖形和受力路線不明確，造成局部受力過大：或者混凝土強(qiáng)度等級過低、保護(hù)層厚度過小、鋼筋直徑過細(xì)、構(gòu)件截面過薄，消弱了結(jié)構(gòu)耐久性；這些都會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性；有的城市橋梁雖然滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的強(qiáng)度要求僅用了5-10年就因耐久性出了毛病影響結(jié)構(gòu)安全。結(jié)構(gòu)耐久性不足已成為最現(xiàn)實(shí)的一個(gè)安全問題，設(shè)計(jì)時(shí)要從構(gòu)造、材料等角度采取措施加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性，并要對施工單位提出具體要求?，F(xiàn)在有這樣的傾向：設(shè)計(jì)中考慮強(qiáng)度多而考慮耐久性少，重視強(qiáng)度極限狀態(tài)而不重視使用極限狀態(tài)，重視新建筑的建造而不重視舊建筑的維護(hù)。設(shè)計(jì)人員不能只套規(guī)范，應(yīng)該根據(jù)不同的設(shè)計(jì)對象，不同的環(huán)境和使用條件，發(fā)揮自己的才智和創(chuàng)造性；規(guī)范再詳細(xì)也不能包羅本來應(yīng)由設(shè)計(jì)人員自己去解決的各種問題。此外，不同的結(jié)構(gòu)體系針對其特點(diǎn)需有特殊的布局與構(gòu)造，例如預(yù)制預(yù)應(yīng)力多孔空心板的樓面結(jié)構(gòu)，板端應(yīng)考慮墻的嵌固約束，并配置負(fù)鋼筋以防止端部開裂而造成脆性剪切破壞，可是過去多按簡支設(shè)計(jì)而出現(xiàn)端部裂縫，造成大面積隱患。在新材料。新工藝。新技術(shù)應(yīng)用中，有許多專門技術(shù)需有專業(yè)公司合作配合，如有特殊防腐蝕要求的后張預(yù)應(yīng)力筋或混凝土等。國際上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范有二種體制，一種是推薦性的，另一種是強(qiáng)制性的。發(fā)達(dá)國家的規(guī)范多是推薦性的，對設(shè)計(jì)人員只起幫助指導(dǎo)作用，結(jié)構(gòu)工程千變?nèi)f化，規(guī)范不可能取代設(shè)計(jì)人員所必需的理論知識。經(jīng)驗(yàn)和判斷，設(shè)計(jì)人員必須自己承擔(dān)設(shè)計(jì)的全部責(zé)任，可以不受推薦性規(guī)范的約束。我國的設(shè)計(jì)規(guī)范則是強(qiáng)制性的，是設(shè)計(jì)人員必須遵守的法律，如有違反，一切責(zé)任由設(shè)計(jì)人自負(fù)，而出了事故，設(shè)計(jì)人員也可憑規(guī)范推卸責(zé)任。幾十年來，這種做法已在工程設(shè)計(jì)界深入人心，因而對規(guī)范的制訂工作也就提出了很高的要求。強(qiáng)制性規(guī)范的不足之處是，不能靈活適應(yīng)設(shè)計(jì)中遇到的各種情況，難以照顧到設(shè)計(jì)者可能遇到的各種特殊問題，而且客觀上不利于發(fā)揮調(diào)動甚至限制設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性。強(qiáng)制性規(guī)范的利弊值得仔細(xì)探討。長期以來，我國規(guī)范由政府部門管理，隨著政府機(jī)構(gòu)精簡和政府功能轉(zhuǎn)變，有人擔(dān)心在規(guī)范管理的力度上會否削弱。今后可否借助各種學(xué)會、協(xié)會的積極性，委托學(xué)會、協(xié)會來編制和管理，而政府部門則起批準(zhǔn)監(jiān)督作用。如果將規(guī)范的課題研究，規(guī)范的編制和規(guī)范的批準(zhǔn)分成獨(dú)立的不同層次，是否會更好一些。有必要作細(xì)致的研究。我國土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工規(guī)范，重點(diǎn)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)重程度已遠(yuǎn)過于因結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全水準(zhǔn)設(shè)置偏低所帶來的危害，所以這個(gè)問題必須引起格外重視。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，都顯著低于國外規(guī)范。損害結(jié)構(gòu)承載力的安全性只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)，在一些情況下也有利于結(jié)構(gòu)的耐久性與結(jié)構(gòu)安全性。上面對我國的建筑結(jié)構(gòu)安全度不足的影響因素做了一些探討。那么如何解決建筑結(jié)構(gòu)安全度不足帶來的影響呢？結(jié)構(gòu)安全性與耐久性，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)施工程來說尤其如此。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)。例如四川宜賓的南門大橋發(fā)生橋面坍落事故，就是因?yàn)闃蛎娼Y(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。技術(shù)規(guī)范的作用與管理，規(guī)范等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的管理體制亟待改善。建國以來，由政府部門負(fù)責(zé)統(tǒng)管并指定有關(guān)企事業(yè)單位分別承擔(dān)規(guī)范編寫和修訂工作的做法已越來越不能適應(yīng)當(dāng)前的形勢，有些在經(jīng)費(fèi)和人力上得不到保證，平時(shí)基本上沒有專門人員去搜集了解規(guī)范使用中的問題并及時(shí)修改補(bǔ)充規(guī)范條文；面對新的結(jié)構(gòu)型式、新的材料和新的工藝，規(guī)范的過時(shí)條文不但成為推廣新技術(shù)的阻力，而且為建筑結(jié)構(gòu)安全性帶來隱患。建立我國自己的結(jié)構(gòu)安全度理論和標(biāo)準(zhǔn)。并盡可能的與國際接軌。必須加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)安全性與耐久性研究的重視，目前對結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性問題還認(rèn)識不足,往往是憑經(jīng)驗(yàn)增加一些構(gòu)造措施來加以彌補(bǔ),缺乏在耐久性和安全性方面系統(tǒng)的理論研究和完善措施。耐久性與安全性研究需要宏觀的定性描述和微觀機(jī)理的定量分析,這是今后需要加強(qiáng)和深化的一項(xiàng)重要工作。加強(qiáng)對結(jié)構(gòu)的檢測與加固技術(shù)，檢驗(yàn)測試技術(shù)的基礎(chǔ)，為鑒定與評估工作提供必要的信息和基本數(shù)據(jù)。鑒定與評估技術(shù)是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵，是連接檢驗(yàn)測試技術(shù)與加固改造技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，通過計(jì)算、分析、比較和論證，確定影響結(jié)構(gòu)性能的因素、各因素影響的程度、存在問題的性質(zhì)，確定問題的處理方案。結(jié)構(gòu)的加固與改造是針對結(jié)構(gòu)存在問題的處理，包括施工圖設(shè)計(jì)和施工操作，是對全套技術(shù)先進(jìn)性、科學(xué)性和合理性的驗(yàn)證階段。有了不足就要對其進(jìn)行加固，如何對建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固？1、混凝土結(jié)構(gòu)到八十年代中期，第一本全國性檢測規(guī)程《回彈法評定混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ23—85）問世。此后，關(guān)于混凝土強(qiáng)度及缺陷的檢測技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和持續(xù)的發(fā)展。到目前為止，關(guān)于混凝土強(qiáng)度的檢測已有回彈法、超聲法、鉆芯法、拔出法和灌入法等，以及由上述基本方法組合而成的超聲回彈綜合法、鉆芯回彈綜合法等。較為成熟的混凝土強(qiáng)度和缺陷檢測方法已經(jīng)有了全國性的檢測技術(shù)規(guī)程，如：

《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/23—92）；

《超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（CECS02：88）；

《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（CECS03：88）；

《后裝拔出法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（CECS

69：94）；

《超生法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS

21：91）。

除了上述這些規(guī)程外，冶金、水利和交通等部門也編制了本行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，一些省市還編寫了適應(yīng)當(dāng)?shù)夭牧咸攸c(diǎn)的地方規(guī)程，如貴州省的《回彈法測定貴州省山砂混凝土抗壓強(qiáng)度暫行技術(shù)規(guī)程》等?；炷翉?qiáng)度的檢測技術(shù)已基本成熟，成熟的標(biāo)志在于測試?yán)碚摰耐晟坪蜏y試儀器性能，如：“回彈值—碳化深度—強(qiáng)度”關(guān)系，反映了回彈值與混凝土強(qiáng)度之間的基本規(guī)律?；貜?、超聲、鉆芯和拔出等方法雖然都是舶來之法，但都具有了中國特色，且各種檢測儀器和設(shè)備已完全國產(chǎn)化。一些儀器的性能已達(dá)到了國際先進(jìn)水平，如北京市政工程研究院研制生產(chǎn)的NM-3B型非金屬超聲波檢測儀等。應(yīng)該說，在混凝土強(qiáng)度的檢測方面，我國與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家已沒有明顯的差距。

混凝土構(gòu)件鋼筋配置情況的檢測開始于七十年代。開始階段使用的是進(jìn)口的儀器。目前我國已經(jīng)有了第二代鋼筋測定儀，該儀器可測定120mm厚混凝土層下的鋼筋，并可測定鋼筋直徑，其測試原理為電磁感應(yīng)。國產(chǎn)儀器可基本上滿足建筑結(jié)構(gòu)檢測的需要。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家的同類儀器性能略好一些。我國引進(jìn)的混凝土雷達(dá)儀采用電磁波法測試，測試速度快得多，其測試數(shù)據(jù)既可以在屏幕上顯示又可打印輸出，大大提高了檢測速度。

七十年代末到八十年代初，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題開始受到重視,與耐久性相關(guān)的檢測技術(shù)也得到相應(yīng)的發(fā)展。這些測試項(xiàng)目包括：混凝土的損傷程度、鋼筋的銹蝕速度、混凝土中有害元素的含量、混凝土骨料的堿活性、混凝土的抗凍性及抗?jié)B性和混凝土的滲漏點(diǎn)測定等。在這些檢測項(xiàng)目中，有些為現(xiàn)場檢測，有些為取樣檢測，還有現(xiàn)場檢測與計(jì)算分析結(jié)合的方法。

混凝土中有害元素的含量、混凝土骨料的堿活性、混凝土的抗凍性和混凝土的抗?jié)B性測定等項(xiàng)目均為取樣檢測。用鉆芯機(jī)在結(jié)構(gòu)上取出試樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。其中，我國關(guān)于骨料的堿活性的檢驗(yàn)開始于七十年代，到八十年代初水利部門的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SD105—82）已開始實(shí)行。到九十年代初，快速試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)《砂、石堿活性快速試驗(yàn)方法》（CECS48：93）也頒布實(shí)施。

國內(nèi)有關(guān)鋼筋銹蝕速度和銹蝕量測定的研究起始于八十年代中期，到八十年代末，交通部門和冶金部門的科研單位研制出鋼筋電位測定儀。這種儀器可定性地判別鋼筋是否銹蝕，九十年代國外的測試儀器可初步定量測試鋼筋的銹蝕速度和銹蝕量，但測試結(jié)果有一定的誤差。實(shí)際工程檢測中采用的是綜合的方法，儀器測定、現(xiàn)場實(shí)測與計(jì)算分析相結(jié)合。2、砌筑結(jié)構(gòu)

砌筑結(jié)構(gòu)檢測方法的研究開始于七十年代末，主要是將測定砌筑砂漿強(qiáng)度作為砌筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定和加固的評定指標(biāo)。為了改變“眼觀手捏”的判斷方法，而進(jìn)行了回彈法檢測強(qiáng)度等方法的研究。到八十年代中后期，冶金建筑研究院和中國建筑科學(xué)研究院分別研究出沖擊法和點(diǎn)荷法砂漿強(qiáng)度檢測方法；四川省建筑科學(xué)研究院、北京市建筑工程研究院、西安磚瓦研究所等單位進(jìn)行了砌筑用磚強(qiáng)度等級的回彈檢測的研究。此后許多省市的建筑科學(xué)研究所都進(jìn)行了砌體強(qiáng)度、砌筑砂漿強(qiáng)度或砌體塊材強(qiáng)度等級檢測方法的研究。1994年，《砌體結(jié)構(gòu)力學(xué)性能現(xiàn)場檢測技術(shù)規(guī)范》編制組對部分已有的砌體結(jié)構(gòu)檢測方法進(jìn)行了評審，將回彈法、電荷法、筒壓法、射釘法和剪切法五種砂漿強(qiáng)度檢測方法和推剪法、單剪法、軸壓法、扁千斤頂和拔出法等五種砌體強(qiáng)度的檢測方法納入規(guī)程。這些方法大多數(shù)為我國科研人員創(chuàng)造發(fā)明的。

除了上述列入規(guī)程的方法之外，近年來又有一些新的檢測方法問世，如河北省建筑科學(xué)研究院的超聲回彈綜合法、中國建筑科學(xué)研究院的貫入法等。砌筑結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)測試技術(shù)起步比混凝土結(jié)構(gòu)略晚一些，技術(shù)成熟程度比混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)略差，但該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展勢頭猛，在國內(nèi)形成了百家爭鳴的可喜局面。可以說我國砌筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的技術(shù)水平。3、鋼結(jié)構(gòu)

與混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)相比，工程建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)量相對較少，加之冶金、機(jī)械、交通、航空、石油、化工等工業(yè)部門對鋼材物理力學(xué)性能、內(nèi)部缺陷、焊縫探傷等檢驗(yàn)方法比較完善，因而其檢驗(yàn)測試技術(shù)發(fā)展之路基本是借鑒學(xué)習(xí)國內(nèi)其他行業(yè)的先進(jìn)方法，如焊縫和鋼材的超聲波探傷方法、射線探傷方法、磁粉探傷方法和滲透探傷方法等。在《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ

18-66修訂本）中，關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)所用材料、制作、安裝和工程驗(yàn)收等內(nèi)容所規(guī)定檢驗(yàn)方法還都是常規(guī)檢測技術(shù)，而在1981年新板的標(biāo)準(zhǔn)（GBJ

205-83）中，關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)焊縫的檢驗(yàn)增加了X射線和超聲波探傷的內(nèi)容。1993年以后又陸續(xù)頒布了下述規(guī)程：

《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》（JGJ

81-91）；

《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（GB

50221-95）；

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB

50205-95）。

在這些規(guī)程中明確規(guī)定，焊接的內(nèi)部缺陷及分級要符合《鋼焊接手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》（GB

11345-89）的規(guī)定，使鋼結(jié)構(gòu)的無損檢驗(yàn)工作向前推進(jìn)了一大步。

在大型體育場館、展覽館、機(jī)場、碼頭、火車站等公共建筑中，采用鋼網(wǎng)架作為屋蓋結(jié)構(gòu)的愈來愈多。鋼網(wǎng)架的檢測受到普遍重視。針對該類結(jié)構(gòu)的組件都是薄壁管、鋼球和高強(qiáng)螺栓等特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)研究和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，編制了具有行業(yè)特色的《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ

78-91）和《螺栓球節(jié)點(diǎn)鋼網(wǎng)架焊縫超聲波探傷及質(zhì)量分級法》(JG/T

3034.2-1996)及《焊接球節(jié)點(diǎn)鋼網(wǎng)架焊縫超聲波探傷及質(zhì)量分級法》（JG/T

3034.1-1996）兩本行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

鋼結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)測試技術(shù)在學(xué)習(xí)借鑒的基礎(chǔ)上已經(jīng)可以有效地解決實(shí)際問題，應(yīng)該說，該技術(shù)還有很大的發(fā)展空間，需要繼續(xù)研究與開發(fā)。結(jié)語：我國結(jié)構(gòu)安全度設(shè)置水準(zhǔn)總體偏低,但偏低并不是說不安全,而是在國際認(rèn)可取值范圍內(nèi),是合理的,適合我國國情的,在正常條件下,設(shè)計(jì)不出錯(cuò)誤、保證施工質(zhì)量、不違規(guī)使用,是能