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我国结构的系统安全问题

日期:2021/7/18 Click:768
1我国结构设计规范的安全设置水准对结构工程的设计来说,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准,总体上要比国外同类规范低得多。
我国结构的系统安全问题非常严重,问题的严重性表现在认识上,存在于实际上,但对结构的系统安全管理认识不足可能是更深层次的问题。因此,应认真总结和吸取国内外结构安全管理经验和教训,逐步改善和提高中国土建结构工程的系统安全管理水平,建立具有中国特色的结构安全管理体系。

1我国结构设计规范的安全安装水平

对结构工程设计来说,结构安全性主要体现在结构部件承载能力的安全性、结构整体牢固性和结构耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准,总体上要比国外同类规范低得多。

1.1 构件承载能力的安全设置水准 与结构构件安全水准关系最大的二个因素是:①规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值)。②规范规定的负荷分项系数和材料强度分项系数的大小,前者在计算确定负荷对结构部件的作用时,将负荷标准值放大的系数,后者在计算确定结构部件固有的负荷能力时,缩小部件材料的强度标准值。这些用量值表示的系数体现了结构部件在给定标准负荷作用下的安全性,在安全系数设计方法(如中国道路桥涵洞结构设计规范)中称为安全系数,体现了安全储备的需求,在可靠性设计方法(如中国建筑结构设计规范)中称为分项系数,体现了一定的名义故障概率和可靠性指标。

安全系数或分项系数越大,安全度越高。道路桥梁结构的情况也与住宅建筑结构相似,除车载标准外,负荷分项的安全系数(中国规范为车载1.4,比国际着名的美国AASHTO规范低约1.75%)和材料强度分项的安全系数低。尽管我国设计规范设定的安全储备较低,但一些工程的材料用量反而高于国外同类工程,这里的问题主要是设计墨守陈规,结构方案、材料选择、分析计算、结构结构缺乏创新。

1.2结构的整体牢固性除了结构部件具有足够的承载能力外,结构物还具有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现的局部破坏,不能在大范围内连续破坏倒塌的能力,或者结构不能出现不符合原因的破坏结果。结构的整体牢固性主要依靠结构具有良好的延展性和必要的冗馀性,可以应对地震、爆炸等灾害负荷和人为失误造成的灾害结果,减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。

1.3结构的耐久性安全性,着重于我国土建结构的设计和施工规范,在各种负荷作用下的结构强度要求,环境因素的作用(干湿、冻融等大气侵蚀、工程周围的水、土中有害化学介质的侵蚀等大气侵蚀等大气侵蚀)的耐久性要求相对较少。混凝土结构由钢筋锈蚀和混凝土腐蚀引起的结构安全事故,其严重性远远超过结构部件承载力安全水平设置低的危害,因此应特别重视。我国规范规定的耐久性相关要求,例如保护钢筋不生锈的混凝土保护层的最小厚度和混凝土的最低强度等,明显低于海外规范。损害结构承载能力的安全性只是耐久性不足的结果之一,提高结构部件承载能力的安全设置水平,也有利于结构的耐久性和结构寿命。

2调整结构安全设置水平的不同见解

国内近年来多次讨论建筑结构安全度的设置水平,对如何调整的问题有很大的意见分歧,本次科技论坛也反映了

2.1我国取得的这项成功经验决不能轻易丢失,安全度不能遵循英美高标准,安全度高是浪费,除了个别需要调整外,整体不需要变动。

2.2认为,尽管我国规范的安全性设置水平不高,但在全面遵守标准规范的相关规定,即在正常设计、正常施工、正常使用的三正常条件下,建成的数百亿平方米的建筑物至今仍安全使用,这些规范规定的水平仍然适用,但理想的三正常很难实现,同时为了缩小与先进国际标准的差距和可持续发展和提高耐久性的需求,在物质供给条件行业改善的市场经济条件下,结构的安全设置水平必须适当提高。这种提高只能适度。因为我国现在还在发展中国家。

2.3认为我国规范的安全安装水平应大致接近国际水平,需要大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高,土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重,而为了提高工程安全程度所需要的经费投入在整个工程(特别是建筑工程)造价中所占的比重现在已愈来愈低,材料供应也十分充裕。过去的低安全水平只适应过去不足规划经济年代的需求,但决不是没有风险,规范的安全水平高,过去发生的安全事故本来就可以避免,规范的这一缺陷在一定程度上被三正常的提法所掩盖。建设工程为未来现代社会服务,安全性必须有高标准。

3结构设计规范的概率可靠性设计方法

自1984年国家建设委员会和国家建设部颁布建筑结构设计统一标准以来,我国建筑结构设计规范从80年代末期开始抛弃了传统的多安全系数设计方法,统一采用以概率为基础的可靠性设计方法。我国规范的可靠性设计方法参考国际标准ISO2394,经国内科学技术人员努力实施。将可靠性设计方法用于结构设计规范,在国际学术界被认为是发展趋势,但在工程界有不同的看法。在我国,建筑结构设计规范中的可靠性设计方法和我国各行业的各种结构设计规范以可靠性方法统一的做法,工程设计界有很少的语言,但学术界有赞成和肯定者是主流,但也有人怀疑可靠性方法用于设计规范的适用性。本次科技论坛集中反映了规范可靠性方法的意见分歧。

对我国规范的可靠性设计方法有肯定意见的专家认为,这是一项重大的科技进步,可靠性方法对安全性的概率定义比定值的安全系数明确、科学、合理,当然概率可靠性设计方法本身有很多缺陷,需要进一步修改。持有相反意见的人认为,结构设计规范面向多种复杂群体,安全性应考虑的不确定性和不确定性非常复杂,不是从统计数学的观点出发的概率定义,而是科学的说明和处理规范可靠性方法在我国十几年的实践表明,结构设计的安全性没有明显的效果

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