土建结构安全性评价及影响因素分析

土建结构安全性评价及影响因素分析

发表时间：2019-07-23T15:22:38.557Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：李萍

[导读] 摘要：一个成功的土建结构，有着投资大，功能强，收益高，使用年限长等特点。

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摘要：一个成功的土建结构，有着投资大，功能强，收益高，使用年限长等特点。如何保证其安全性，是当前也是今后相当长一段时间内所面临的重要课题。结构的安全性是指结构在设计使用年限内，防止破坏的能力。如何在保持经济性的条件下保证结构的安全性，是工程从业人员的最终努力目标。

关键词：安全性；影响因素；规范时效性

1.引言

土建结构的安全性一直以来是工程从业人员的努力目标。本文对现有的土建结构安全现状做了相关评述，在分析影响土建结构安全性因素的基础上，提出了若干增加其安全性的建议。

2.对现有土建结构的安全性的评价

随着社会经济的发展，原有规范下设计的土建结构各方面较现在已经大不一样了。各种荷载值发生了变化，结构的使用环境发生了变化，使用功能也发生了变化，加之一些人为的破坏，很多以前修建的结构已经不能满足现在生活的需要了。据调查，美国很多土建结构建成后不到三十年就出现了不同程度的需要处理的损害，我国的很多大型结构也逃不过这种境况，一般使用三十年后就需要大修。使用环境更恶劣的，使用十年后就需要翻修了。有专家估计，基础设施“大建”的二十年过后就是“大修”的二十年。而且种种迹象表明，这种“大修潮”正在提前，随之带来的是巨大的经济负担。

3.影响土建结构安全性的因素

影响土建结构的安全性因素很多，主要包括：我国结构设计规范的安全设置水准和规范的实效性；结构的使用环境，施工质量，后期的服务，工程参与各方的相互配合等。

3.1 规范的安全设置水准和规范的实效性

影响结构的安全设计水准的最重要两个因素是：1.规范规定的荷载标准值；2.规范规定的荷载分项系数和材料强度分项系数。

国家经济环境的变化，带来了交通量大小的变化以及交通流类型的变化，为了满足当前生活环境的需要，荷载值和荷载类型较从前已经有了一定的提高，同时伴随着相关理论的成熟，陆续出现了新的荷载。荷载的增加直接带来了结构的安全隐患。

荷载分项系数和材料强度分享系数分别是对其标准值做的相关修正。两者都体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度。在安全系数法中，称之为安全系数，体现了安全储备的概念；在概率可靠度设计方法中，称之为分享系数，体现了失效概率和可靠指标的概念。安全系数或分项系数越高，安全度越高。在安全系数或是分项系数的取值方面，各国不尽一样。相比而言，我国的安全系数或是分项系数取值较低，离美国，英国，日本和欧洲等国的标准较远。但这个不是越高，就一定是越好的。要同时考虑经济的因素。但从结构安全性来看，高数值的安全系数或是分项系数，可以使结构有很大的安全储备，能大大提高结构的安全性。但是会造成很大的浪费，不经济。

从安全系数法到概率可靠度设计法，实际上是规范实效性的体现。以《公路桥涵设计规范》为例，我国最初的规范大部分是参照前苏联的设计规范改编而成。虽然是源于前苏联的规范，但结合了我国的具体情况，增加了不少新内容，设计方法采用的是传统的容许应力设计法。到了1974了，在新编的《公路桥涵设计规范》中，虽然仍然是采用容许应力设计法，但已经具有了极限状态设计法的思想，采用极限状态方程式来表达容许应力法。1985年，在交通部颁布的相关规范中，基本上是采用按照分项系数表达式的极限状态设计方法进行结构设计的。1999年10月1日实施的《公路工程结构可靠度设计统一标准》，引入了结构可靠度理论，通过统计数学的方法，确定结构的可靠度来度量结构的可靠性。《统一标准》的主要意义在于在度量结构可靠性上，由经验方法转变为运用统计数学的方法。这无疑是设计思想和设计理论的一大进步，使得结构设计更符合客观实际情况。

3.2 结构的使用环境

使用环境包括自然环境和人文环境。土建结构的寿命一般来说是比较长的。几十年过去了，最初修建时的使用环境可能和现在该结构的使用环境大大不同。在自然环境方面，随着现代工业的发展，对环境造成的破坏是有目共睹的，酸雨，臭氧空洞，洪涝灾害等对我们的生活带来了巨大的变化。其中对工程结构来说，酸雨和洪涝灾害对其影响最大。酸雨能腐蚀混凝土和钢筋，二者被腐蚀的直接后果是承载能力降低，安全储备陡降，危险性急剧增加。洪涝灾害对土建结构的威胁就更大了。据不完全统计，近五年的大型洪涝灾害发生次数较五十年前增加了10倍。当初设计的洪涝频率如果是百年一遇，现在可能变成十年二十一遇了。

在人文使用环境方面，有很多结构被挪作他用的例子。结构的使用目的发生改变，会带来荷载的变化，加上结构自身被随意改变，受力情况发生变化，结构被破坏也就是情理之中的事了。

3.3 施工质量，后期的服务，工程参与各方的相互配合

结构的安全性在某些方面，是可以被控制的。其中施工质量，后期服务就能控制结构的安全性。正确的施工，将设计的成果充分的表现出来，能很大程度上提高结构的安全性。现在很多被破坏的结构，究其缘由，大部分是施工的原因，业主过分强调进度，偷工减料，不按正确的施工程序进行操作，导致结构抗力打折，安全性降低。

后期服务对保证结构能在设计寿命内完成预定使命有着举足轻重的作用。以高速公路为例，超载是严重损害公路结构的。很多高速公路在完工一年后，就出现了大大小小的裂缝，有的路段甚至出现了路面下沉，严重影响了行车效果和使用寿命。如何有效的控制超载，完成对公路的养护，是全体交通工作者面临的难题。

保质保量的完成工程结构设计、施工，需要参与各方积极配合，互相协调。业主过分干涉设计或是施工，设计施工双方不和，容易导致工程不能按时完工，工程质量下降，严重者，更会导致工程倒塌等现象。湖南凤凰桥就是一个很具代表性的例子，由于业主过分干涉施工，不遵循设计图纸和不理会监理意见，使得监理人员和设计人员基本上被架空，最终导致了凤凰桥的倒塌，酿成了重大事故。

4.结论

土建结构，意义重大。在经济性合理的情况下，尽可能的提高其安全性，与个人、与家庭、与国家都是有百利无一害的。由于时代原因，在设计思想方面我们无能为力，但是在施工质量，后期服务，相互配合和使用环境方面，我们还是可以有作为的。严把质量关，保质