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【摘要】混凝土结构安全性与设计、施工、维修以及自然灾害等因素有关,提高结构设计安全性设计标准,完善结构耐久性设计标准,加强使用阶段的安全构测手段,是提高混凝土结构安全性的有效途径与方法。
【关键词】混凝土结构;安全性;耐久性
钢筋在混凝土结构中主要承受拉力,补偿混凝土抗拉强度低、易开裂和易脆断的缺陷,混凝土主要承受压力并保护内部钢筋不锈蚀,混凝土结构的安全性就是结构能够抵抗外力作用保护人员和设备不受损伤的能力。由于混凝土结构安全质量事故频繁发生,引起对混凝土结构的安全性问题的重视。文章分析混凝土结构安全性现状,探索解决的途径、方法和对策。
1.混凝土结构安全事故原因分析
1.1现行技术标准安全系数设置偏低
按照我国现行结构设计规范所采用的可靠度设计方法,结构安全性的可靠度定义为“规定”荷载作用下的强度保证率,不仅不能反映不同设计不规范在荷载标准值上存在的巨大差异,也不能体现结构整体上的差别,设计规范中的结构可靠度只是对结构的构件而言,构件的安全性很大程度取决于荷载的取值,设计时安全系数设置水平与荷载系数取值有关。据有关资料,我国规范中的动荷载安全系数比美、英等国家规定低14%~21%,比欧洲低7%;静载安全系数比美国和英国低17%,比欧洲低13%;在强度安全系数方面,我国规范中规定的混凝土强度安全系数比欧洲和美国低15%,钢材强度安全系数低6%。
1.2人为因素
由于部分设计安全系数使结构或构件没有足够的承载能力,导致结构开裂或坍塌。出现设计差错往往是主要与设计人员素质不高、调查研究不细致、基础资料不全、设计参数的选取不合理、计算能力差、缺乏合理的设计周期,再次勘测设计的全过程监理尚未全面展开及设计监理把关不亚造成的。混凝土结构安全事故相当一部分是由于施工质量差造成的。
在我国现行工程项目建设招标和理体制下,或多或少存在高资质中标、低能力施工的现象,工程转包、施工材料以次充好、偷工减料,为工程质量埋下重大隐患。同时由于施工和管理水平低下,从业人员素质较低,难以及时发现和消除因人为差错造成的安全事故。
1.3火灾和爆炸等突发事件因素
火灾和爆炸对混凝土结构的破坏力巨大,易导致灾难性后果。2001在石家庄发生的爆炸,造成整栋房屋所有单元连续倒塌是由于混凝土结构遭火烧后,混凝土和钢筋抗拉强度降低,导致结构的承载能力降低,特别是爆炸,瞬间巨大冲击力超过结构的极限承载能力,造成结构破坏。
1.4自然灾害
地震、滑坡、泥石流、飓风、洪水、海啸等自然灾害一旦发生都会造成灾难性的破坏。据调查统计,全球自然灾害导致结构倒塌的数量相当惊人,1976年的唐山7.8级地震,80%的建筑物倒塌或遭到毁灭性的破坏。但是要完全避免自然灾害对结构的破坏是不现实的也是不可能的,随着科学技术的进步,提高对灾害的预测水平和结构抗灾能力是完全必要的,并应以此作为改进结构安全质量的重点。
1.5缺乏系统的约束体系
(1)混凝土结构工程建设和使用在管理上缺乏立法约束,重视项目建设,轻视使用过程中的日常维修、保养,忽视保养维修基金设置,结构的保养维修缺乏强制性措施,由于保养不及时或长年失修造成结构损伤,最终导致结构破坏;(2)设计、施工、保养及维修技术不配套,过于依赖技术规范的作用,缺乏指南、工法等较为具体详尽的技术标准;(3)对规范、标准的修订不及时,造成混凝土结构安全性降低。
2.改善混凝土结构安全性的方法与途径
2.1提高混凝土结构安全系数的设置标准
提高结构安全系数的设置标准有利于提高结构安全性,合理设置安全系数既有利于提高结构整体可靠性,又能适应建设单位承受能力,应从客观实际出发,选择安全系数设置标准,提高结构抗突发事件的能力,提高抗震等级,增强结构整体牢固性。对重要部位、重点场所,应设置特别安全系数。设计荷载等级和结构、构件的承载能力应有必要储备,并结合长远考虑荷载等级和使用功能的变化。
2.2完善结构耐久性设计标准
结构耐久性是指结构、构件发挥使用功能的能力。我国现行的设计规范和施工规范主要局限于荷载作用下结构、构件的安全性问题,对于结构、构件在长期使用过程中由于环境作用导致材料性能劣化的影响,被置于比较次要或从属地位,对耐久性认识不足。而在环境作用下结构耐久性问题比较复杂,存在很多不确定性,现阶段只能通过预测、估计的手段来判断,随着研究的深入,对混凝土结构耐久性的预测已有可能。
2.3加强施工过程中工程质量的监督
工程质量的优劣直接关系到结构的安全性能和耐久性能,加强施工过程中工程质量的监管是有效遏制结构安全事故的重要手段。建设单位、设计单位和监理单位应各司其职,互相配合共同完成施工过程的监理,保证混凝土结构的耐久性。
2.4强化使用过程中的安全检测
应建立质量保证体系和制度,加强结构、构件在使用过程中的安全检测,通过有效的安全检测,及时发现问题,采取整改措施,避免事故的发生,把安全事故的发生率降低到最小。要结合结构、构件的使用情况编制安全检测计划,配备检测仪器,安排检测经费,对一些衙点的结构、构件要进行强制性检测。
2.5提高材料的耐久性
提高混凝土结构原材料的耐久性是提高混凝土结构和构件使用年限的有效途径。控制水泥和粗骨料的使用,推广引气混凝土,开发耐锈蚀钢筋以及海砂混凝土的控制和利用,积极推广应用耐久性能高的高分子材料,可提高混凝土結构的耐久性。
3.结语
提高混凝土结构设计中结构的安全性和耐久性取值标准,除了提高相应的安全储备外,更为重要的是加强结构的抗灾能力,应重视结构在使用过程中的检测、保养和维修,要建立使用过程中安全检测制度并制定相应的标准。要重视基础设施和公共建筑物的维修,积极推广耐久性材料的使用,推广应用高性能混凝土。
【关键词】混凝土结构;安全性;耐久性
钢筋在混凝土结构中主要承受拉力,补偿混凝土抗拉强度低、易开裂和易脆断的缺陷,混凝土主要承受压力并保护内部钢筋不锈蚀,混凝土结构的安全性就是结构能够抵抗外力作用保护人员和设备不受损伤的能力。由于混凝土结构安全质量事故频繁发生,引起对混凝土结构的安全性问题的重视。文章分析混凝土结构安全性现状,探索解决的途径、方法和对策。
1.混凝土结构安全事故原因分析
1.1现行技术标准安全系数设置偏低
按照我国现行结构设计规范所采用的可靠度设计方法,结构安全性的可靠度定义为“规定”荷载作用下的强度保证率,不仅不能反映不同设计不规范在荷载标准值上存在的巨大差异,也不能体现结构整体上的差别,设计规范中的结构可靠度只是对结构的构件而言,构件的安全性很大程度取决于荷载的取值,设计时安全系数设置水平与荷载系数取值有关。据有关资料,我国规范中的动荷载安全系数比美、英等国家规定低14%~21%,比欧洲低7%;静载安全系数比美国和英国低17%,比欧洲低13%;在强度安全系数方面,我国规范中规定的混凝土强度安全系数比欧洲和美国低15%,钢材强度安全系数低6%。
1.2人为因素
由于部分设计安全系数使结构或构件没有足够的承载能力,导致结构开裂或坍塌。出现设计差错往往是主要与设计人员素质不高、调查研究不细致、基础资料不全、设计参数的选取不合理、计算能力差、缺乏合理的设计周期,再次勘测设计的全过程监理尚未全面展开及设计监理把关不亚造成的。混凝土结构安全事故相当一部分是由于施工质量差造成的。
在我国现行工程项目建设招标和理体制下,或多或少存在高资质中标、低能力施工的现象,工程转包、施工材料以次充好、偷工减料,为工程质量埋下重大隐患。同时由于施工和管理水平低下,从业人员素质较低,难以及时发现和消除因人为差错造成的安全事故。
1.3火灾和爆炸等突发事件因素
火灾和爆炸对混凝土结构的破坏力巨大,易导致灾难性后果。2001在石家庄发生的爆炸,造成整栋房屋所有单元连续倒塌是由于混凝土结构遭火烧后,混凝土和钢筋抗拉强度降低,导致结构的承载能力降低,特别是爆炸,瞬间巨大冲击力超过结构的极限承载能力,造成结构破坏。
1.4自然灾害
地震、滑坡、泥石流、飓风、洪水、海啸等自然灾害一旦发生都会造成灾难性的破坏。据调查统计,全球自然灾害导致结构倒塌的数量相当惊人,1976年的唐山7.8级地震,80%的建筑物倒塌或遭到毁灭性的破坏。但是要完全避免自然灾害对结构的破坏是不现实的也是不可能的,随着科学技术的进步,提高对灾害的预测水平和结构抗灾能力是完全必要的,并应以此作为改进结构安全质量的重点。
1.5缺乏系统的约束体系
(1)混凝土结构工程建设和使用在管理上缺乏立法约束,重视项目建设,轻视使用过程中的日常维修、保养,忽视保养维修基金设置,结构的保养维修缺乏强制性措施,由于保养不及时或长年失修造成结构损伤,最终导致结构破坏;(2)设计、施工、保养及维修技术不配套,过于依赖技术规范的作用,缺乏指南、工法等较为具体详尽的技术标准;(3)对规范、标准的修订不及时,造成混凝土结构安全性降低。
2.改善混凝土结构安全性的方法与途径
2.1提高混凝土结构安全系数的设置标准
提高结构安全系数的设置标准有利于提高结构安全性,合理设置安全系数既有利于提高结构整体可靠性,又能适应建设单位承受能力,应从客观实际出发,选择安全系数设置标准,提高结构抗突发事件的能力,提高抗震等级,增强结构整体牢固性。对重要部位、重点场所,应设置特别安全系数。设计荷载等级和结构、构件的承载能力应有必要储备,并结合长远考虑荷载等级和使用功能的变化。
2.2完善结构耐久性设计标准
结构耐久性是指结构、构件发挥使用功能的能力。我国现行的设计规范和施工规范主要局限于荷载作用下结构、构件的安全性问题,对于结构、构件在长期使用过程中由于环境作用导致材料性能劣化的影响,被置于比较次要或从属地位,对耐久性认识不足。而在环境作用下结构耐久性问题比较复杂,存在很多不确定性,现阶段只能通过预测、估计的手段来判断,随着研究的深入,对混凝土结构耐久性的预测已有可能。
2.3加强施工过程中工程质量的监督
工程质量的优劣直接关系到结构的安全性能和耐久性能,加强施工过程中工程质量的监管是有效遏制结构安全事故的重要手段。建设单位、设计单位和监理单位应各司其职,互相配合共同完成施工过程的监理,保证混凝土结构的耐久性。
2.4强化使用过程中的安全检测
应建立质量保证体系和制度,加强结构、构件在使用过程中的安全检测,通过有效的安全检测,及时发现问题,采取整改措施,避免事故的发生,把安全事故的发生率降低到最小。要结合结构、构件的使用情况编制安全检测计划,配备检测仪器,安排检测经费,对一些衙点的结构、构件要进行强制性检测。
2.5提高材料的耐久性
提高混凝土结构原材料的耐久性是提高混凝土结构和构件使用年限的有效途径。控制水泥和粗骨料的使用,推广引气混凝土,开发耐锈蚀钢筋以及海砂混凝土的控制和利用,积极推广应用耐久性能高的高分子材料,可提高混凝土結构的耐久性。
3.结语
提高混凝土结构设计中结构的安全性和耐久性取值标准,除了提高相应的安全储备外,更为重要的是加强结构的抗灾能力,应重视结构在使用过程中的检测、保养和维修,要建立使用过程中安全检测制度并制定相应的标准。要重视基础设施和公共建筑物的维修,积极推广耐久性材料的使用,推广应用高性能混凝土。