關(guān)于結(jié)構(gòu)安全度與耐久性的思考和意見

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 一、工程質(zhì)量問題和我國結(jié)構(gòu)安全度設(shè)置水準(zhǔn)現(xiàn)狀 
    目前事故頻頻發(fā)生的原因有:大量的是屬管理腐敗,違法違規(guī),假冒偽劣,偷工減料等;其次是野蠻施工,不按施工順序,不按驗收標(biāo)準(zhǔn),粗制濫造;極少是由于設(shè)計錯誤,不符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的。作為工程學(xué)術(shù)界,更關(guān)心的是從結(jié)構(gòu)設(shè)計理論、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定上找出存在的問題和薄弱環(huán)節(jié)。 
    有專家提出:工程質(zhì)量問題不要與結(jié)構(gòu)安全度、耐久性混為一談,否則容易引起混亂,造成社會不安定因素。應(yīng)該說我國結(jié)構(gòu)安全度的設(shè)定水準(zhǔn)是合理的、安全的,是符合我國國情的。有的專家說:“我國現(xiàn)行的規(guī)范自1989年實施十年來,全國已建各類建筑達(dá)100億ｍ2,至今尚未發(fā)現(xiàn)一例因設(shè)計規(guī)范安全設(shè)定不當(dāng)而發(fā)生承載力失效的實例”。當(dāng)然,這種說法是否絕對,尚待研究,但總的說,是有道理的。 
    我國結(jié)構(gòu)安全度設(shè)置水準(zhǔn)總體偏低,這是參與專家們的共識,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)計不出錯誤、保證施工質(zhì)量、不違規(guī)使用,是能確保結(jié)構(gòu)安全可靠的。問題在于我們現(xiàn)在已進(jìn)入了社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制下的大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)的新時期,這些設(shè)施將要使用幾十年、上百年,而且結(jié)構(gòu)面臨的風(fēng)險在不斷提高。我國結(jié)構(gòu)可靠度數(shù)據(jù)出自80年代前后的統(tǒng)計資料,而目前荷載與材料強(qiáng)度統(tǒng)計數(shù)據(jù)與20年前比,肯定會有較大差別。在此前提下,結(jié)構(gòu)一旦失效,引起的損失將是十分巨大的。因此,重新思考結(jié)構(gòu)安全度設(shè)置水準(zhǔn),將有積極意義。50年來歷次的規(guī)范修訂,結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度總體是有所下降。有專家估計:現(xiàn)在的設(shè)計規(guī)范與50年代中期相比,由于安全系數(shù)和荷載標(biāo)準(zhǔn)值的下降,如辦公室等樓層構(gòu)件的安全儲備平均降低幅度可達(dá)30%,而樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值的降低又影響到柱的安全儲備,對一般多層房屋而言,加上安全系數(shù)的變動,安全貯備比50年代中期平均降低15%。因此,有專家認(rèn)為:我國規(guī)范中安全程度的設(shè)置水準(zhǔn),不是偏低“一些”或“一點”,而是低得不少。從橫向比較,有專家估計,如果綜合考慮各國規(guī)范的規(guī)定,我國結(jié)構(gòu)的安全儲備比英、美等國小很多,最多可小一倍以上。我國進(jìn)入ＷＴＯ后,我們的工程建設(shè)有一個與國際接軌的問題,也需要我們認(rèn)真地考慮,否則也不利于走向世界。
    二、關(guān)于安全度設(shè)置水準(zhǔn)的調(diào)整研討 
    影響結(jié)構(gòu)安全控制的因素很多,既要考慮當(dāng)時社會的經(jīng)濟(jì)和物質(zhì)條件,還要考慮現(xiàn)有的設(shè)計、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、計算極限狀態(tài)法到現(xiàn)在的概率極限狀態(tài)法。應(yīng)該說,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)計方法,也還存在很多難以解決的理論和實踐問題,有待進(jìn)一步的探討、完善和提高。因此有專家誠懇地指出:當(dāng)用概率理論計算的指標(biāo)與成熟的工程經(jīng)驗或科學(xué)實驗指標(biāo)相矛盾時,往往要修正前者,使之服從后者,因為后者更符合工程邏輯。 
    在年會講座中,對我國結(jié)構(gòu)安全度偏低,需要提高我國結(jié)構(gòu)安全度設(shè)置水準(zhǔn)的認(rèn)識是一致的,但對于如何提高會上反映了兩種意見:一種意見是根據(jù)工程實踐經(jīng)驗和分析,對比國外規(guī)范的結(jié)果,認(rèn)為我國現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范的安全度設(shè)置水準(zhǔn)應(yīng)該大幅度提高;另一種意見也通過對比,認(rèn)為可以把結(jié)構(gòu)可靠度水平提高一點。兩種意見的差異,是稍作調(diào)整,還是大步到位。這是學(xué)術(shù)問題,應(yīng)充分發(fā)揚(yáng)學(xué)術(shù)民主,各抒己見,有助于加深認(rèn)識,形成共識。本人認(rèn)為,根據(jù)當(dāng)前形勢和條件,最好能有較大幅度的提高。我同意有些專家說的意見,即我國現(xiàn)在不再是當(dāng)初的低水準(zhǔn)、短缺型計劃經(jīng)濟(jì)的年代,我國的鋼材不是匱乏,而是富余,現(xiàn)在,由于房子安全性差,而要經(jīng)常大修所帶來的損失遠(yuǎn)非過去所能比擬,更何況提高結(jié)構(gòu)安全性所需要的付出在整個建筑物造價中的比例已降到了很少的程度,在建筑物的售價中更是微不足道。而由于結(jié)構(gòu)安全性不足帶來的風(fēng)險損失卻愈來愈大。再考慮建筑業(yè)加速與國際市場接軌等因素,對本來較低的安全度進(jìn)行較大幅度的提高,也是現(xiàn)實的,可為我國建筑業(yè)進(jìn)軍國際市場帶來好處。規(guī)范編制應(yīng)當(dāng)面對市場經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)實,考慮業(yè)主和使用者的利益,他們在付出與風(fēng)險之間是最有資格權(quán)衡得失的,大幅度提高安全度是有基礎(chǔ)的,但大幅度提高尚需做較多的工作,目前尚未能提出一個具體的方案。幅度大到什么程度才合適?如何調(diào)整具體指標(biāo)?因為在我國規(guī)范中并不是所有指標(biāo)都低,如超高層建筑的風(fēng)壓系數(shù)和輕鋼結(jié)構(gòu)的安全度,有人認(rèn)為過于保守,但結(jié)構(gòu)的整體性、結(jié)構(gòu)抗災(zāi)能力、結(jié)構(gòu)的耐久性等應(yīng)有較大的提高。因此需要做細(xì)致的工作,以便能在較短的時間內(nèi)提出適合當(dāng)代并能與國際接軌的結(jié)構(gòu)安全度參數(shù),建立我國自己的結(jié)構(gòu)安全度理論和標(biāo)準(zhǔn)。 
    建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司在聽取各方面意見后,結(jié)合2000年標(biāo)準(zhǔn)修訂計劃,提出原則上同意把結(jié)構(gòu)可靠度水平提高一點的指示意見,并在此基礎(chǔ)上繼續(xù)做工作,以求更加完善。目前來看,這是現(xiàn)實的一步,如ＧＢＪ68—84修訂組認(rèn)真做了分析研究,提出了具體調(diào)整方案,提出了荷載分項系數(shù)、材料分項系數(shù)、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)取值以及辦公室、住宅樓面荷載等具體提高參數(shù)方案,并通過這些調(diào)整,計算出可靠指標(biāo)提高了0 3～0 6,用鋼量估計平均增加12%～20%,但調(diào)整后與歐、美現(xiàn)規(guī)范相比仍相差10%左右,同時也強(qiáng)調(diào)安全度的提高還應(yīng)依靠科技進(jìn)步,如提高材料性能,采用新的結(jié)構(gòu)體系、新的施工技術(shù)和施工工藝等,不能走低水平的單純加大材料用量的老路。當(dāng)然,在不能做到有較大幅度調(diào)整的方案時,這個決策也是現(xiàn)實的,是可以接受和必要的。 
    總之,結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)定水準(zhǔn)必須從社會經(jīng)濟(jì)方面全面、長遠(yuǎn)地考慮。要傾聽各方面的意見,深入研究,尋求有較強(qiáng)科學(xué)性的、并能與國際接軌的我國自己的結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)定水準(zhǔn)。 
    三、必須重視結(jié)構(gòu)耐久性的研究 
    目前對結(jié)構(gòu)的耐久性問題還認(rèn)識不足,往往是憑經(jīng)驗增加一些構(gòu)造措施來加以彌補(bǔ),缺乏在耐久性方面系統(tǒng)的理論研究和完善措施。耐久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)和深化的一項重要工作。 
    我國在耐久性設(shè)計方面主要存在標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程跟不上的問題,缺乏全面、完善、可靠的措施。規(guī)范對耐久性的要求,主要應(yīng)在構(gòu)造(如保護(hù)層厚度等)和材料性能(如混凝土配比、抗氧離子滲透性等)等若干個易于明確表達(dá)的幾種指標(biāo)上規(guī)定,有些規(guī)定也沒有進(jìn)行系統(tǒng)的機(jī)理研究,如對混凝土的徐變、碳化、堿骨料反應(yīng)及鋼筋銹蝕與時間的關(guān)系,研究得也很膚淺。影響耐久性的因素很多,需要加強(qiáng)的措施也很復(fù)雜,如本次年會上就有專家嚴(yán)肅指出:應(yīng)重視后張灌漿不密實而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)耐久性問題,要完善無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工藝,加強(qiáng)張拉端和固定端錨具的選用和防腐措施,確保全密封方面的技術(shù)措施;再如要重視樓板中收縮和溫度構(gòu)造配筋要求,解決現(xiàn)澆樓板中出現(xiàn)收縮、溫度裂縫給使用帶來的危害和由此造成的鋼筋銹蝕等結(jié)構(gòu)耐久性問題。在設(shè)計、施工中對耐久性問題認(rèn)識不足,普遍存在混凝土強(qiáng)度等級過低、保護(hù)層厚度過小、鋼筋直徑過細(xì)、構(gòu)件截面過薄而削弱結(jié)構(gòu)耐久性的問題。從觀念上要克服設(shè)計中考慮強(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);重視新建筑建造而忽視舊建筑的維護(hù)。專家們強(qiáng)調(diào):耐久性問題導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全存在隱患已不容忽視,今后似應(yīng)把研究的重點放在耐久性上。 
    四、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與工程師職責(zé) 
    我國也正處于前所未有的大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)時期,尤其西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施將為我國現(xiàn)代化建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)。我們設(shè)計的建筑物須在今后幾十年、上百年的生產(chǎn)和生活中滿足發(fā)展的需要,我們建造的工程應(yīng)該具有更大的安全儲備,能夠提供更長的使用年限,可以承受更大的災(zāi)害風(fēng)險,這是工程界、工程技術(shù)人員的重大歷史使命和事業(yè)追求的永恒主題。 
    工程師在進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全控制時,應(yīng)遵循規(guī)范的指導(dǎo),但規(guī)范不可能取代設(shè)計人員所必需的理論知識、經(jīng)驗和判斷,設(shè)計人員必須自己承擔(dān)設(shè)計的全部責(zé)任,針對不同的設(shè)計對象、環(huán)境和使用條件等,創(chuàng)造性地選用規(guī)范中的數(shù)據(jù)。因為規(guī)范再詳細(xì),也不能包羅本來應(yīng)由設(shè)計人員自己去解決的各種問題。 
    五、結(jié)語 
    上述諸方面表明設(shè)計的安全控制是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要多方努力。在我國單靠標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范這一道平面防線是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,如果上升到法律的高度,問題就更多。國際經(jīng)驗是立體的多道防線:上有經(jīng)典概念和理論指導(dǎo),中有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范給出的控制下限指標(biāo)可供執(zhí)行,下有各個學(xué)會、協(xié)會規(guī)程和指南給出的細(xì)則?，F(xiàn)在學(xué)會的這個職能遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮,有專家已向土木學(xué)會提出要成立“標(biāo)準(zhǔn)工作委員會”,進(jìn)行這一道防線工作。此項工作的展開將有待各方面的支持和管理體制的不斷完善。