建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)分析

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性就是結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在外力作用下防止破壞、倒塌，保護(hù)人員和設(shè)備不受損傷的能力。一個(gè)時(shí)期以來(lái)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題，由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量事故頻繁發(fā)生倍受社會(huì)和政府廣泛關(guān)注。本文旨在分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性現(xiàn)狀，尋求存在的問(wèn)題、差距和根源，探索解決的途徑、方法和對(duì)策，并為修訂或制定有關(guān)技術(shù)政策提供建議，以期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全。

　　一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全事故及其原因

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全性取決于設(shè)計(jì)、施工和使用過(guò)程中的正常維修和保養(yǎng)，也與工程技術(shù)人員和管理人員的技術(shù)水平和業(yè)務(wù)素質(zhì)相關(guān)聯(lián)。設(shè)計(jì)、施工取決于工程的法律、法規(guī)、規(guī)范所規(guī)定的安全設(shè)置水準(zhǔn)，設(shè)計(jì)安全系數(shù)偏低、施工質(zhì)量差，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和結(jié)構(gòu)整體牢固性先天不足，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生安全事故埋下隱患；養(yǎng)護(hù)維修不及時(shí)結(jié)構(gòu)安全性也得不到保證。

　　在我國(guó)，由于設(shè)計(jì)、施工以及維修保養(yǎng)等原因造成的安全事故時(shí)有發(fā)生。此外由于自然災(zāi)害造成的安全事故頻繁發(fā)生，給國(guó)家、人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。究其原因主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

　　1．現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，安全系數(shù)設(shè)置水平偏低

　　按照我國(guó)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范所采用的可靠度設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)安全性的可靠度定義為“規(guī)定”荷載作用下的強(qiáng)度保證率，既不反映不同設(shè)計(jì)規(guī)范在荷載標(biāo)準(zhǔn)值上存在很大差異，也不體現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體上的差別。而設(shè)計(jì)規(guī)范中的結(jié)構(gòu)可靠度只是對(duì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件而言，構(gòu)件的安全性很大程度取決與荷載的取值，設(shè)計(jì)時(shí)安全系數(shù)設(shè)置水平與荷載系數(shù)取值有關(guān)。據(jù)有關(guān)資料，我國(guó)規(guī)范中的動(dòng)荷載安全系數(shù)比美、英等國(guó)家規(guī)范低14%～21%，比歐洲規(guī)范低7%；靜載安全系數(shù)比美、英等國(guó)低17%，比歐洲低13%；在強(qiáng)度安全系數(shù)方面，我國(guó)規(guī)范的鋼筋混凝土強(qiáng)度安全系數(shù)比歐美低15%，鋼材強(qiáng)度安全系數(shù)低6%。這樣一來(lái)按我國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)的柱子假設(shè)動(dòng)載和靜載比為1：2，由于荷載和材料方面的影響其承載能力較美、英規(guī)范設(shè)計(jì)的柱子的承載能力低35%，較歐洲低28%；梁板的安全系數(shù)比美英低24%，比歐洲低18%。

　　2．設(shè)計(jì)、施工等人為錯(cuò)誤或差錯(cuò)

　　由于設(shè)計(jì)差錯(cuò)或錯(cuò)誤造成的結(jié)構(gòu)安全事故主要因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)或構(gòu)件沒(méi)有足夠的承載能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂和結(jié)構(gòu)坍塌。但絕大多數(shù)人為錯(cuò)誤或差錯(cuò)并非主觀故意和惡意，出現(xiàn)設(shè)計(jì)差錯(cuò)或錯(cuò)誤往往都設(shè)計(jì)人員素質(zhì)不高、設(shè)計(jì)能力差、調(diào)查研究不細(xì)致、基礎(chǔ)資料不全、設(shè)計(jì)參數(shù)的選取不合理、計(jì)算能力差、缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；其次由于行政干預(yù)、掌管意志、缺乏合理的設(shè)計(jì)周期；再次勘測(cè)設(shè)計(jì)的全過(guò)程監(jiān)理尚未全面展開(kāi)，即使有設(shè)計(jì)監(jiān)理也是流于形式，把關(guān)不嚴(yán)。

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全事故相當(dāng)一部分是由于施工質(zhì)量差造成的。在我國(guó)現(xiàn)行工程項(xiàng)目建設(shè)招投標(biāo)管理體制下，或多或少存在高資質(zhì)中標(biāo)，低能力施工的現(xiàn)象，工程層層轉(zhuǎn)包，施工材料以次充好，偷工減料，為工程質(zhì)量埋下重大隱患。同時(shí)由于施工管理水平低下，從業(yè)人員素質(zhì)較低，也是當(dāng)今我國(guó)建筑行業(yè)中的一個(gè)突出問(wèn)題，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效消除因人為的差錯(cuò)，而最終釀成的安全事故。

　　3．火災(zāi)、爆炸事故

　　火災(zāi)和爆炸可能導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。2001年發(fā)生的震驚全國(guó)的石家莊爆炸，造成整棟房屋所有單元連續(xù)倒塌；衡陽(yáng)113特大火災(zāi)事故造成衡陽(yáng)大廈倒塌和重大人員傷亡。這些都是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)遭火災(zāi)后，鋼筋混凝土的抗壓強(qiáng)度和鋼筋抗拉強(qiáng)度降低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載能力降低。特別是爆炸，瞬間巨大沖擊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)結(jié)構(gòu)的極限承載能力，造成結(jié)構(gòu)瞬間破壞。

　　4．自然災(zāi)害

　　自然災(zāi)害所指的地震、滑坡、泥石流、颶風(fēng)、洪水等不可抗力的自然現(xiàn)象，一旦發(fā)生會(huì)造成災(zāi)難性的破壞。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)全球自然災(zāi)害導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌的數(shù)量相當(dāng)驚人，造成的損失不可估量。1976年的唐山7.8級(jí)的大地震，80%的建筑物倒塌或遭到毀滅性的破壞；今年四川汶川大地震，當(dāng)?shù)亟ㄖ锏顾遣挥?jì)其數(shù)，為我們敲響了警鐘。

[Page]

　　二、改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全性的主要方法與途徑

　　1．提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全系數(shù)的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)

　　提高結(jié)構(gòu)安全系數(shù)的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)無(wú)疑有利于提高結(jié)構(gòu)安全性，但建設(shè)成本增加。合理設(shè)置安全系數(shù)既有利于提高結(jié)構(gòu)整體牢固性，又能適應(yīng)目前政府或企業(yè)經(jīng)濟(jì)承受能力，從客觀實(shí)際出發(fā)，審視安全系數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，著力提高結(jié)構(gòu)抗擊突發(fā)事件的能力，提高抗震、設(shè)防等級(jí)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體牢固性。對(duì)重要部位、重點(diǎn)場(chǎng)所，重點(diǎn)設(shè)置安全系數(shù)。設(shè)計(jì)荷載等級(jí)和結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的承載能力有必要儲(chǔ)備，并結(jié)合長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮荷載等級(jí)和使用功能的可能變化。

　　2．完善結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

　　結(jié)構(gòu)耐久性是指結(jié)構(gòu)、構(gòu)件所處的各種作用維持使用功能的能力。長(zhǎng)期以來(lái)，耐久性問(wèn)題被各國(guó)結(jié)構(gòu)工程師十分關(guān)注的問(wèn)題。在我國(guó)由于長(zhǎng)期處于短缺經(jīng)濟(jì)和計(jì)劃經(jīng)濟(jì)歷史條件的影響，現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范主要局限于荷載作用下結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的安全性問(wèn)題，對(duì)于結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在長(zhǎng)期使用過(guò)程中由于環(huán)境作用導(dǎo)致材料性能劣化的影響，被置于比較次要或從屬地位，主要是對(duì)耐久性認(rèn)識(shí)不足，環(huán)境作用下結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題比較復(fù)雜，存在很多不確定性，不象結(jié)構(gòu)安全性通過(guò)加載試驗(yàn)可以確定。而耐久性只有通過(guò)預(yù)測(cè)、估計(jì)。但隨著工程實(shí)踐和工程技術(shù)人員的理論研究，已有可能對(duì)耐久性的預(yù)測(cè)、估計(jì)接近實(shí)際。

　　3．加強(qiáng)施工過(guò)程中工程質(zhì)量的監(jiān)管

　　工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性能和耐久性能，加強(qiáng)施工過(guò)程中工程質(zhì)量的監(jiān)管是有效遏制結(jié)構(gòu)安全事故的重要手段。政府和企業(yè)（業(yè)主）本著對(duì)國(guó)家、對(duì)社會(huì)、對(duì)人民負(fù)責(zé)的態(tài)度，認(rèn)真履行監(jiān)管的職能；施工單位要嚴(yán)格按照《中華人民共和國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量法》，經(jīng)得起歷史的檢驗(yàn)、社會(huì)的檢驗(yàn)和用戶的檢驗(yàn)；社會(huì)監(jiān)理要認(rèn)真履行監(jiān)理職責(zé)，把好過(guò)程關(guān)，禁止存在質(zhì)量隱患的產(chǎn)品投入使用。

　　4．強(qiáng)化使用過(guò)程中的安全檢測(cè)

　　由于結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的安全性與設(shè)計(jì)、施工和使用過(guò)程中的保養(yǎng)、維修相關(guān)，也與工程技術(shù)人員和管理人員的水平和素質(zhì)相關(guān)聯(lián)。在我國(guó)結(jié)構(gòu)工程施工中技術(shù)水平和人員素質(zhì)相對(duì)較差，安全系數(shù)的設(shè)置較低，質(zhì)量保證體系和質(zhì)量保證制度尚不完善，政府的監(jiān)督職能沒(méi)有真正發(fā)揮，有些項(xiàng)目交付使用時(shí)存在質(zhì)量缺陷，因此有必要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在使用過(guò)程中的安全檢測(cè)。

　　通過(guò)有效的安全檢測(cè)，即時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采取整改措施，避免事故的發(fā)生，把安全事故的發(fā)生率降低到最小限度，從而達(dá)到預(yù)防為主的目的。要結(jié)合結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的使用情況編制安全檢測(cè)計(jì)劃，配備檢測(cè)儀器，安排檢測(cè)經(jīng)費(fèi)，對(duì)一些重點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件要進(jìn)行強(qiáng)制性檢測(cè)。

　　5．提高結(jié)構(gòu)材料的耐久性

　　提高結(jié)構(gòu)材料的耐久性是提高結(jié)構(gòu)、構(gòu)件使用年限的有效途徑。近年來(lái)，隨著結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題的實(shí)踐和理論研究，控制水泥和粗骨料的使用，推廣引氣鋼筋混凝土，開(kāi)發(fā)耐銹蝕的鋼筋以及海砂鋼筋混凝土的控制和利用，積極推廣應(yīng)用耐久性能高的人工合成的高分子材料，結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題得到很大程度的提高。

參考文獻(xiàn)
[1] 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50010-2002)[S]；北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.
[2] 陳肇元主編；土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性[M]；北京：中國(guó)建筑出版社，2003.
[3] 朱炳寅；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范綜合應(yīng)用手冊(cè)[M]；北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

（中國(guó)混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處）