對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度和規(guī)范修訂的幾點(diǎn)看法樣本

對混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)安全度和規(guī)范修訂幾點(diǎn)看法摘要：對混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)安全度和規(guī)范修訂，提出了如下三方面看法：①規(guī)范中安全度設(shè)定水平需要大幅度提高；②關(guān)于可靠度設(shè)計(jì)理論；③關(guān)于設(shè)計(jì)規(guī)范強(qiáng)制性。對于混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范中安全度設(shè)立水平，我在1998年7月提交規(guī)范修訂組領(lǐng)導(dǎo)一封信中和1999年年初刊出一篇文章中已經(jīng)表達(dá)了看法。

這篇題為《要大幅度提高建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)安全度》文章，代表了一某些同志看法，原本是應(yīng)約撰寫，從不同角度為規(guī)范修訂提供參照意見。這份材料中有兩處不當(dāng)，一是對抗震設(shè)計(jì)“小震不壞”原則提出了質(zhì)疑而又未做詳細(xì)解釋。我在原稿寄出后不久就寫信告知規(guī)定刪去，但最后還是未能及時(shí)轉(zhuǎn)到雜志社并刊了出來。此外，這篇文章冠以“建筑構(gòu)造”標(biāo)題也不適當(dāng)，由于文中只論及混凝土構(gòu)造，而鋼、木等構(gòu)造安全度也許是另一回事。

1、規(guī)范中安全度設(shè)定水平需要大幅度提高

我對規(guī)范低安全度看法，最早源于從事高強(qiáng)混凝土構(gòu)造科研和推廣應(yīng)用工作中感受。用現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)C50～C60級高強(qiáng)混凝土構(gòu)造，其安全儲(chǔ)備比普通強(qiáng)度混凝土還要低，給推廣導(dǎo)致困難和阻力，何況一項(xiàng)新技術(shù)開始應(yīng)用會(huì)存在經(jīng)驗(yàn)局限性等問題，更需要有較為寬松安全度環(huán)境；過低安全度難免捉襟見肘，對新技術(shù)推廣不利。國內(nèi)規(guī)范安全度與國外差別已有不少資料作過報(bào)道，當(dāng)前再看國內(nèi)規(guī)范安全度從解放后演變，以受彎構(gòu)件為例，將安全度統(tǒng)一折算成解放初期按破損階段設(shè)計(jì)辦法時(shí)總安全系數(shù)K，則在最早東北人民政府設(shè)計(jì)規(guī)程中K等于2.0；后改為與當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)規(guī)范相似即1.8，但鋼材強(qiáng)度取值仍低于蘇聯(lián)；約在1956年后，按三系數(shù)極限狀態(tài)辦法蘇聯(lián)規(guī)范設(shè)計(jì)，K降到約1.55～1.6，1965年國內(nèi)頒布BJG21-66規(guī)范與此相似；1974年頒布TJ10-74規(guī)范，受彎構(gòu)件K值又略有減少；1989年頒布現(xiàn)行規(guī)范，K值大體保持在1965年規(guī)范水平。這里需要指出是，50年代設(shè)計(jì)時(shí)所用樓層活荷載原則值基本參照了蘇聯(lián)荷載規(guī)范取值，而在1959年頒布國內(nèi)荷載規(guī)范后，不少類型建筑物樓層活荷載原則值都減少了，導(dǎo)致此類構(gòu)造安全儲(chǔ)備進(jìn)一步減少。

橫向比較各國規(guī)范以及豎向縱觀國內(nèi)規(guī)范演變，可以深切體會(huì)到規(guī)范作為上層建筑，必然反映時(shí)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)特色和需要。在這次規(guī)范修訂中，除了必須從專業(yè)技術(shù)角度對安全度作細(xì)致分析外，如何從社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行進(jìn)一步探討也許更為重要。這是由于國內(nèi)正處在從短缺型社會(huì)主義籌劃經(jīng)濟(jì)體制過渡到社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)型期，而整個(gè)世界正面臨科技和生產(chǎn)飛速更新時(shí)代到來。近十年來，國內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況發(fā)生了從未有過主線性變化，而咱們當(dāng)前設(shè)計(jì)建筑物又必須適應(yīng)此后幾十年乃至上百年內(nèi)生產(chǎn)和生活水平發(fā)展。

規(guī)范和原則如何從短缺型籌劃經(jīng)濟(jì)影響下走出來，使之更好地為社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)基本服務(wù)，這是本次規(guī)范修訂不同于以往歷次修訂重要區(qū)別，理應(yīng)作為本次修訂中首要考慮問題。隨便舉例來說，咱們對普通公寓住宅層高原則作了限制，在北京地區(qū)規(guī)定為2.7m（凈空僅2.55m），也不準(zhǔn)設(shè)計(jì)人員或顧客提高房屋抗震設(shè)防級別，這些限制與否反映了過去短缺經(jīng)濟(jì)年代特色？短缺經(jīng)濟(jì)重要傾向是竭盡全力去約束消費(fèi)和限制投資，并伴以過多行政干預(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節(jié)約，較少顧及長期和整體效益，更少考慮顧客利益和規(guī)定；設(shè)計(jì)規(guī)范低安全度和某些荷載原則值過低取值，也是短缺經(jīng)濟(jì)導(dǎo)致。在今天市場經(jīng)濟(jì)體制下，如果只需花相對較少錢，換得更為結(jié)實(shí)耐久房子住，應(yīng)屬合理消費(fèi)受到勉勵(lì)，為此而必要多花某些鋼材也屬于合理使用，說不上有違節(jié)約原則。安全度設(shè)立本來就是用來對付比較意外狀況，低安全度房子盡管在普通狀況下安全可靠，但是抵抗外界不擬定性作用能力相對較弱。房子結(jié)實(shí)些，壽命長些，符合國家提高人民生活質(zhì)量規(guī)定；萬一發(fā)生不測地震，可以減少生命財(cái)產(chǎn)損失；再說這種合理消費(fèi)并不要政府掏錢，并且合理多用些鋼材、水泥又能增進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展，從眼前講，還多少能緩和通貨緊縮困難。這些說法從短缺經(jīng)濟(jì)立場上看是格格不入，但符合眼前和長遠(yuǎn)利益以及市場經(jīng)濟(jì)需要。

固然，節(jié)約作為人類可持續(xù)發(fā)展需要和一種美德，應(yīng)當(dāng)是構(gòu)造設(shè)計(jì)人員重要守則。這里提出探討只是籌劃經(jīng)濟(jì)年代曾經(jīng)盛行一時(shí)片面節(jié)約，但雖然是那種節(jié)約在過去短缺經(jīng)濟(jì)下仍是合理和必須，問題是將它搬到今天社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況和體制下，有時(shí)就不再適當(dāng)。

提高構(gòu)造安全性能需要從構(gòu)造選型、構(gòu)造構(gòu)造、構(gòu)造布置、材料選取等各種方面作出努力，以加強(qiáng)構(gòu)造整體性、延性和耐久性，提高其抗御不測之災(zāi)和防止崩塌、特別是抵抗持續(xù)崩塌能力。也許基于概念設(shè)計(jì)這些辦法，對于增進(jìn)構(gòu)造安全更為有效且更符合經(jīng)濟(jì)節(jié)約原則。例如這次規(guī)范修訂組提出用新Ⅲ級鋼代替Ⅱ級或Ⅰ級鋼，就能帶來立竿見影效果。可是為了增強(qiáng)延性和防崩塌能力，重要還得靠合理加大構(gòu)造用鋼量。上述與構(gòu)造安全性能關(guān)于眾多因素較難用數(shù)值形式加以度量，而咱們在這里所討論安全度，則僅限于截面強(qiáng)度安全度和與之關(guān)于荷載原則值和材料強(qiáng)度原則值等可以用數(shù)值度量那些參數(shù)。

提出要大幅度提高設(shè)計(jì)安全度，無非是基于客觀形勢變化和對現(xiàn)行安全度進(jìn)行初步分析比較后一種宏觀定性預(yù)計(jì)。究竟需要提高多少，則需通過課題立項(xiàng)研究才干擬定。對于規(guī)范修訂組這次提出設(shè)計(jì)可靠度改進(jìn)意見，總趨勢是往高處調(diào)，對此我表達(dá)擁護(hù)；雖然幅度不夠大。國內(nèi)幅員遼闊，各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展很不平衡，象京、滬、穗等國際性大都市，建筑構(gòu)造安全度應(yīng)高些，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)邊沿地區(qū)容許恰當(dāng)?shù)托Ｒ?guī)范修訂時(shí)與否尚可通過構(gòu)造重要性系數(shù)，或者荷載原則值取值，或地方性原則予以區(qū)別對待，大都市構(gòu)造安全儲(chǔ)備與否能再高些，固然也可以分步漸進(jìn)。鋼材分項(xiàng)系數(shù)過去偏低，似不適當(dāng)再低于1.1。梁最小配筋率普通依照截面抗彎屈服能力不低于截面拉區(qū)混凝上抗裂能力原則來定，詳細(xì)計(jì)算時(shí)所用材料強(qiáng)度似宜采用平均值而不是原則值，否則從概率保證角度不能符合規(guī)定。

2、關(guān)于可靠度設(shè)計(jì)理論

將可靠度設(shè)計(jì)理論用于設(shè)計(jì)規(guī)范，無論在學(xué)術(shù)或工程界始終有分歧意見。我傾向于多安全系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，由于其中對安全度表達(dá)比較靈活又易于理解，并且在擬定各項(xiàng)安全系數(shù)時(shí)并不排斥運(yùn)用可靠度理論手段進(jìn)行分析對比，然后再綜合考慮其他因素加以修正。

由于現(xiàn)行建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范業(yè)已采用了可靠度設(shè)計(jì)理論，其在規(guī)范中計(jì)算表達(dá)形式又與多安全系數(shù)辦法相似，在實(shí)用上姑且將它理解為多安全系數(shù)也并無不可。在這種狀況下，我贊成承認(rèn)現(xiàn)實(shí)，在這次修訂中還是保存既有設(shè)計(jì)辦法體系為好?？煽慷壤碚搶τ诓煌愋凸こ虡?gòu)造合用限度必定會(huì)有很大差別，用于混凝土建筑構(gòu)造尚沒有解決不了大問題，因此不適當(dāng)再變。至于尚未使用規(guī)范似宜恰當(dāng)放慢“統(tǒng)一”步伐，實(shí)在難以使用更不適當(dāng)通過行政手段去統(tǒng)一。可靠度理論還在發(fā)展，這方面學(xué)術(shù)討論但愿可以進(jìn)一步開展下去。

構(gòu)造安全度需要考慮因素過于綜合，特別是規(guī)范中構(gòu)造安全度，它不同于某個(gè)詳細(xì)工程，需要考慮和照顧方面更多，涉及非技術(shù)性社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、政策因素等等?？煽慷仍O(shè)計(jì)理論有其先進(jìn)一面，也有其局限性之處；可靠度理論也有某些假定和約束條件，會(huì)故意或無意地省略某些本應(yīng)考慮而用這一理論又難以解決某些因素。技術(shù)科學(xué)理論普通擅長于分析，而規(guī)范安全度設(shè)定除了要用分析外更需要綜合，因而經(jīng)驗(yàn)和判斷更為重要。

可靠度理論強(qiáng)調(diào)三個(gè)“正常”作為前提，即正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用。這三個(gè)正常帶有較大模糊性，有時(shí)甚難界定。例如野蠻施工絕非正常，很容易確認(rèn)；可是針對國內(nèi)施工中上千萬農(nóng)民隊(duì)伍以及管理水平薄弱現(xiàn)狀，這種狀況與否正常？這個(gè)問題帶有普遍性，并且要變化這一狀況需有較長過程。如果在設(shè)定規(guī)范安全度水平時(shí)完全不予理采，不考慮它會(huì)增長某種限度人為失誤也許性及其對工程質(zhì)量影響，顯然是不適當(dāng)。規(guī)范面對是群體而不是某個(gè)詳細(xì)建筑施工現(xiàn)場。咱們不能由于不好記錄、不好用理論分析解決，就將某些應(yīng)當(dāng)考慮問題列入不正常。再舉居民裝修房屋用地板磚壓裂了預(yù)制混凝土樓板事例，有同志以為這是不正常使用，由于設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮過裝修地面；或者以為這是不正常設(shè)計(jì)，由于設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)漏掉了地板磚這項(xiàng)恒載，而規(guī)范則無責(zé)任。但是顧客則以為當(dāng)前都市里家家搞裝修，不裝修才是不正常使用。而設(shè)什人員也說地面裝修應(yīng)屬活載，由于今天地板磚，明天拆掉改成木地板，不能作為恒載，仍反正常設(shè)計(jì)。這個(gè)問題其實(shí)出在規(guī)范荷載原則值記錄上，規(guī)范荷載記錄樣本取自過去不搞裝修短缺經(jīng)濟(jì)年代里。因此單憑過去或既有樣本所得出荷載記錄值，理論上看來完整無缺，但用到規(guī)范仍需通過經(jīng)驗(yàn)和判斷加以修正，由于這些數(shù)據(jù)尚不能代表將來也許發(fā)展。但如規(guī)范安全度比較寬裕，就不至于浮現(xiàn)這種問題。這次規(guī)范修訂組提出了此后要加列裝修荷載，對于這一規(guī)定，似乎還可商榷，由于隨著生產(chǎn)、生活水平發(fā)展，類似裝修荷載那樣其他小型荷載，在此后幾十年內(nèi)尚有也許浮現(xiàn)。咱們當(dāng)前很難加以充分想象和預(yù)計(jì)，此類小型荷載應(yīng)當(dāng)通過提高活載原則值和相應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)來解決。國外規(guī)范樓板荷載中還考慮偶爾撞擊影響。作出這些改進(jìn)其實(shí)都容易辦到，由于每平米造價(jià)也許增長不了5元錢。

前些時(shí)候有報(bào)紙報(bào)道，有些房管部門給住戶發(fā)告知，規(guī)定住戶室內(nèi)荷載不許超過1.5kPa，即規(guī)范擬定原則值。這種做法損害了住戶利益，荷載原則值是按正常使用狀況記錄出來，記錄對象中有就超過原則值，否則就用不到荷載分項(xiàng)系數(shù)。這一房管部門做法不知出于何種考慮，也給住戶帶來心理壓力。但是這種現(xiàn)象與否從另一種側(cè)面反映了設(shè)計(jì)安全度過低所帶來不必要麻煩。

3、關(guān)于設(shè)計(jì)規(guī)范強(qiáng)制性

國內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范是強(qiáng)制性。對于設(shè)計(jì)人員來說，規(guī)范就是法律，只要不違背規(guī)范規(guī)定，雖然設(shè)計(jì)出了問題，設(shè)計(jì)人就有也許不負(fù)任何法律責(zé)任。而國外發(fā)達(dá)國家許多設(shè)計(jì)規(guī)范則是指引推薦性，設(shè)計(jì)出了問題得自己負(fù)責(zé)，休想將責(zé)任推向規(guī)范。因此國內(nèi)規(guī)范編制工作有著更高規(guī)定，同步也會(huì)遇到某些不好解決困難。以往最小配筋率為例，國外規(guī)范中是0.8％～1％，這個(gè)數(shù)值作為指引值是比較適當(dāng)，而設(shè)計(jì)人員可以依照詳細(xì)狀況取用更低配筋率。例如國際知名芝加哥Water

Tower大廈，其上層柱軸力甚小，而截面和承載力很大，因此某些柱配筋率就遠(yuǎn)低于ACI規(guī)范最小配筋率，但如換成國內(nèi)規(guī)范，也采用0.8％～1％最小配筋率，遇到這一狀況就不能合理減少配筋率。可是如將柱最小配筋率定得低了，當(dāng)柱軸力與承載力相比業(yè)已達(dá)到相近限度，那么0.4％最小配筋率顯然偏低，因而浮現(xiàn)高也不是、低也不是困難。又如國內(nèi)規(guī)范并沒有明文規(guī)定設(shè)計(jì)人員不準(zhǔn)采用高于規(guī)范設(shè)定安全度水平，但在過去籌劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代影響下，缺少經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)人員有時(shí)還是不善于針對詳細(xì)工程對象需求和詳細(xì)施工環(huán)境條件，必要時(shí)加以靈活運(yùn)用；而與此相反，某些故意鉆規(guī)范空子人則會(huì)