2022年建筑師輔導(dǎo)：建筑土建結(jié)構(gòu)工程的安全性

2022年建筑師輔導(dǎo)：建筑土建結(jié)構(gòu)工程的安全性

會(huì)議收到論文報(bào)告58篇并印發(fā)了文集，有140人參與會(huì)議，在第一天的大會(huì)和其次天的分組會(huì)上分別有17位和26位專家作了報(bào)告，另外還安排了半天時(shí)間進(jìn)展自由發(fā)言和爭論。會(huì)議氣氛熱鬧，取得了預(yù)期的效果，不同觀點(diǎn)之間也進(jìn)展了較為充分的溝通。

鑒于這一會(huì)議的論壇性質(zhì)，以下僅就會(huì)上提出的一些問題及建議作一歸納，提交與會(huì)專家考慮并審議。

一、土建構(gòu)造工程的安全性

構(gòu)造安全性是構(gòu)造防止破壞倒塌的力量，是構(gòu)造工程最重要的質(zhì)量指標(biāo)。構(gòu)造工程的安全性主要打算于構(gòu)造的設(shè)計(jì)與施工水準(zhǔn)，也與構(gòu)造的正確使用（維護(hù)、檢測）有關(guān)，而這些又與土建工程法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、條例等）的合理設(shè)置及運(yùn)用相關(guān)聯(lián)。

1.我國構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的安全設(shè)置水準(zhǔn)

對(duì)構(gòu)造工程的設(shè)計(jì)來說，構(gòu)造的安全性主要表達(dá)在構(gòu)造構(gòu)件承載力量的安全性、構(gòu)造的整體堅(jiān)固性與構(gòu)造的耐久性等幾個(gè)方面。我國建筑物和橋梁等土建構(gòu)造的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在這些方面的安全設(shè)置水準(zhǔn)，總體上要比國外同類標(biāo)準(zhǔn)低得多。

1.1構(gòu)件承載力量的安全設(shè)置水準(zhǔn)

與構(gòu)造構(gòu)件安全水準(zhǔn)關(guān)系的二個(gè)因素是：

1）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定構(gòu)造需要承受多大的荷載（荷載標(biāo)準(zhǔn)值），比方同樣是辦公樓，我國標(biāo)準(zhǔn)自1959年以來均規(guī)定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤（現(xiàn)已確定在新的標(biāo)準(zhǔn)里將改回到200公斤），而美、英則為240和250公斤；

2）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的荷載分項(xiàng)系數(shù)與材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)的大小，前者是計(jì)算確定荷載對(duì)構(gòu)造構(gòu)件的作用時(shí)，將荷載標(biāo)準(zhǔn)值加以放大的一個(gè)系數(shù)，后者是計(jì)算確定構(gòu)造構(gòu)件固有的承載力量時(shí)，將構(gòu)件材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值加以縮小的一個(gè)系數(shù)。這些用量值表示的系數(shù)表達(dá)了構(gòu)造構(gòu)件在給定標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的安全度，在安全系數(shù)設(shè)計(jì)方法（如我國的大路橋涵構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）中稱為安全系數(shù)，表達(dá)了安全儲(chǔ)藏的需要；而在牢靠度設(shè)計(jì)方法（如我國的建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）中稱為分項(xiàng)系數(shù)，表達(dá)了肯定的名義失效概率或牢靠指標(biāo)。安全系數(shù)或分項(xiàng)系數(shù)越大，說明安全度越高。我國建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定活荷載與恒載（如構(gòu)造自重）的分項(xiàng)系數(shù)分別為1.4和1.2，而美國則分別為1.7和1.4，英國1.6和1.4；這樣依據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)辦公樓時(shí)，所依據(jù)的樓層設(shè)計(jì)荷載（荷載標(biāo)準(zhǔn)值與荷載分項(xiàng)系數(shù)的乘積）值大約只有英美的52%（考慮人員和設(shè)施等活載）和85%（對(duì)構(gòu)造自重等恒載），而設(shè)計(jì)時(shí)據(jù)以確定構(gòu)件能夠承受荷載的力量（與材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)有關(guān)）卻要比英美標(biāo)準(zhǔn)高出的10~15%，二者都使構(gòu)件承載力的安全水準(zhǔn)下降。日本與德國的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在某些方面比英美還要保守些。一些進(jìn)展中國家的構(gòu)造設(shè)計(jì)多依據(jù)興旺國家的標(biāo)準(zhǔn)，就如我國解放前和建國初期的構(gòu)造設(shè)計(jì)方法參照美國標(biāo)準(zhǔn)一樣。至于中國的香港和臺(tái)灣，至今仍分別以英國和參考美國標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。這里需要說明的是，在其他建筑物的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值上，與國外的差異并沒有象辦公樓、公寓、宿舍中這樣大。不同材料、不同類型的構(gòu)造在安全設(shè)置水準(zhǔn)上與國際間的差距并不一樣，比方鋼構(gòu)造的差距可能相對(duì)小些。

大路橋梁構(gòu)造的狀況也與房屋建筑構(gòu)造類似，除車載標(biāo)準(zhǔn)外，荷載分項(xiàng)安全系數(shù)（我國標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車載取1.4，比國際的美國AASHTO標(biāo)準(zhǔn)的1.75約低25%）與材料強(qiáng)度分項(xiàng)安全系數(shù)均規(guī)定較低。

盡管我國設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)定的安全貯備較低，但是某些工程的材料用量反而有高于國外同類工程的，這里的問題主要在于設(shè)計(jì)墨守陳規(guī)，在構(gòu)造方案、材料選用、分析計(jì)算、構(gòu)造構(gòu)造上缺乏創(chuàng)新。

1.2構(gòu)造的整體堅(jiān)固性

除了構(gòu)造構(gòu)件要有足夠承載力量外，構(gòu)造物還要有整體堅(jiān)固性。構(gòu)造的整體堅(jiān)固性是構(gòu)造消失某處的局部破壞不至于導(dǎo)致大范圍連續(xù)破壞倒塌的力量，或者說是構(gòu)造不應(yīng)消失與其緣由不相稱的破壞后果。構(gòu)造的整體堅(jiān)固性主要依靠構(gòu)造能有良好的延性和必要的冗余度，用來應(yīng)付地震、爆炸等災(zāi)難荷載或因人為過失導(dǎo)致的災(zāi)難后果，可以減輕災(zāi)難損失。唐山地震造成的巨大傷亡與當(dāng)?shù)胤课輼?gòu)造缺乏整體堅(jiān)固性有很大關(guān)系。2022年石家莊發(fā)生有意破壞的惡性爆炸大事，一棟住宅樓因土炸藥爆炸造成的墻體局部破壞，竟導(dǎo)致整棟樓的連續(xù)倒塌，也是房屋設(shè)計(jì)堅(jiān)固性缺乏的表現(xiàn)。

1.3構(gòu)造的耐久安全性

我國土建構(gòu)造的設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)放在各種荷載作用下的構(gòu)造強(qiáng)度要求，而對(duì)環(huán)境因素作用（如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程四周水、土中有害化學(xué)介質(zhì)侵蝕）下的耐久性要求則相對(duì)考慮較少?；炷翗?gòu)造因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導(dǎo)致的構(gòu)造安全事故，其嚴(yán)峻程度已遠(yuǎn)過于因構(gòu)造構(gòu)件承載力安全水準(zhǔn)設(shè)置偏低所帶來的危害，所以這個(gè)問題必需引起非常重視。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的與耐久性有關(guān)的一些要求，如愛護(hù)鋼筋免遭銹蝕的混凝土愛護(hù)層最小厚度和混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)，都顯著低于國外標(biāo)準(zhǔn)。損害構(gòu)造承載力的安全性只是耐久性缺乏的后果之一；提高構(gòu)造構(gòu)件承載力量的安全設(shè)置水準(zhǔn)，在一些狀況下也有利于構(gòu)造的耐久性與構(gòu)造使用壽命。

2.調(diào)整構(gòu)造安全設(shè)置水準(zhǔn)的不同見解

我國構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的安全設(shè)置水準(zhǔn)較低，與我國建國后長期處于短缺經(jīng)濟(jì)和打算體制的歷史條件有關(guān)。但是，能夠?qū)ν两?gòu)造取用較低的安全水準(zhǔn)并根本滿意了當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)與生活需求，而且業(yè)已歷經(jīng)了較長時(shí)間的考驗(yàn)，這是國內(nèi)土建科技人員經(jīng)過巨大努力所取得的重大成就；但是，由于安全儲(chǔ)藏較低，抵擋意外作用的力量相對(duì)缺乏。假如適當(dāng)提高安全設(shè)置水準(zhǔn)將有利于削減事故的發(fā)生頻率和提高工程抗御災(zāi)難的力量。國內(nèi)發(fā)生的大量工程安全事故，主要是由于治理上的腐敗和不善以及嚴(yán)峻的人為錯(cuò)誤所致?，F(xiàn)在提出要重新端詳構(gòu)造的安全設(shè)置水準(zhǔn)，主要是基于客觀形勢(shì)的變化，是由于我們現(xiàn)在從事的根底設(shè)施建立要為今后的現(xiàn)代化奠定根底，要滿意今后幾十年、上百年內(nèi)人們生產(chǎn)生活水平進(jìn)展的需要，有些土建構(gòu)造如商品房屋則更要滿意市場經(jīng)濟(jì)條件下具備商品屬性的需要。國內(nèi)近幾年來已對(duì)建筑構(gòu)造安全度的設(shè)置水準(zhǔn)組織過幾次爭論，在如何調(diào)整的問題上存在較大的意見分歧，這次科技論壇上同樣反映了這些不同的見解：

1）認(rèn)為我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的安全設(shè)置水準(zhǔn)是足夠的，并已為長期實(shí)踐所證明，而國外就沒有這種閱歷。我國取得的這一勝利閱歷決不能輕易丟掉，在安全度上不能跟著英美的高標(biāo)準(zhǔn)走；安全度高了是鋪張，除個(gè)別需調(diào)整外，總體上不必變動(dòng)。

2）認(rèn)為我國標(biāo)準(zhǔn)的安全度設(shè)置水準(zhǔn)盡管不高，但在全面遵守標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定，即在正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用的“三正?！睏l件下，據(jù)此建成的上百億平米的建筑物絕大多數(shù)至今仍在安全使用，說明這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水準(zhǔn)仍舊適用；但是抱負(fù)的“三正?！焙茈y做到，同時(shí)為了縮小與先進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn)的差距以及鑒于可持續(xù)進(jìn)展和提高耐久性的需要，在物質(zhì)供給條件業(yè)已改善的市場經(jīng)濟(jì)條件下，構(gòu)造的安全設(shè)置水準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)提高。這種提高只能適度，由于我國目前尚屬進(jìn)展中國家。

3）認(rèn)為我國標(biāo)準(zhǔn)的安全設(shè)置水準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)大體與國際水準(zhǔn)接近，需要大幅度提高。這是由于隨著我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)展和生活水平不斷提高，土建工程特殊是重大根底設(shè)施工程消失事故所造成的風(fēng)險(xiǎn)損失后果將愈益嚴(yán)峻，而為了提高工程安全程度所需要的經(jīng)費(fèi)投入在整個(gè)工程（特殊是建筑工程）造價(jià)中所占的比重現(xiàn)在已愈來愈低，材料供給也非常充裕。過去的低安全水準(zhǔn)只是適應(yīng)了以往短缺型打算經(jīng)濟(jì)年月的需要，但決不是沒有風(fēng)險(xiǎn)，假如標(biāo)準(zhǔn)的安全水準(zhǔn)較高，曾經(jīng)發(fā)生過的有些安全事故原來是可以避開的，而標(biāo)準(zhǔn)的這一缺陷在肯定程度上為“三正?！钡奶岱ㄋ谏w。在建的工程要為將來的現(xiàn)代化社會(huì)效勞，安全性上肯定要有高標(biāo)準(zhǔn)。低的安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在參加將來的國際競爭中也難以被成認(rèn)，即使構(gòu)造設(shè)計(jì)的安全設(shè)置水準(zhǔn)能夠提高到與興旺國家一樣，由于我們的施工質(zhì)量總體較差，構(gòu)造的安全性依舊會(huì)有差距。

3、構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的概率牢靠度設(shè)計(jì)方法

自1984年國家建委和國家建立部公布了建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以來，我國的建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已從80年月末期起拋棄了傳統(tǒng)的多安全系數(shù)設(shè)計(jì)方法，從而統(tǒng)一采納以概率理論為根底的牢靠度設(shè)計(jì)方法；其它的工程部門如大路、鐵路、港口、水利的構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也正在或打算作這樣的轉(zhuǎn)變。我國標(biāo)準(zhǔn)的牢靠度設(shè)計(jì)方法是參考國際上的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)ISO2394并經(jīng)過國內(nèi)科技人員努力后得以實(shí)施的。將牢靠度設(shè)計(jì)方法用于構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在國際學(xué)術(shù)界內(nèi)通常被看成是一種進(jìn)展趨勢(shì)，但在工程內(nèi)界則存在不同看法。盡管有了ISO2394，國外卻鮮有重要或的構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已直接采納了牢靠度設(shè)計(jì)方法，至今仍采納多安全系數(shù)設(shè)計(jì)方法或稱荷載抗力系數(shù)法。在我國，對(duì)于建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的牢靠度設(shè)計(jì)方法以及企圖將我國各個(gè)行業(yè)的各種構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都用牢靠度方法統(tǒng)一起來的做法，雖然工程設(shè)計(jì)界頗有微詞，但學(xué)術(shù)界持贊成和確定者是主流，不過仍不時(shí)有人對(duì)牢靠度方法用于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的適用性提出質(zhì)疑。這次科技論壇上則較為集中地反映了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)牢靠度方法的意見分歧。

對(duì)我國標(biāo)準(zhǔn)的牢靠度設(shè)計(jì)方法持確定意見的專家認(rèn)為這是重大的科技進(jìn)步，牢靠度方法對(duì)安全度的概率定義要比定值的安全系數(shù)更清楚、更科學(xué)、更合理，固然概率牢靠度設(shè)計(jì)方法本身尚有不少缺陷，有待進(jìn)一步修改完善。持相反意見的人則認(rèn)為，構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所面對(duì)的是類型多樣的簡單群體，在安全度上需要考慮的不確定性與不確知性特別簡單，并不是“從統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)觀點(diǎn)動(dòng)身的概率定義”所能科學(xué)描述或處理；標(biāo)準(zhǔn)牢靠度方法在我國十多年的實(shí)踐說明，它并沒有給構(gòu)造設(shè)計(jì)的安全