如何提高土建结构工程系统安全管理分析-建筑设

如何提高土建结构工程系统安全管理分析

张雨泽

大连大学建筑工程学院 土木074

摘要：土建结构工程的安全性一直是土建结构的重要问题，本就如何提高我国土建结构工程的系统安全管理水平,多方共建具有中国特色的土建结构安全管理体系。做出个人的见解，以供同行参考。

关键词：土木建筑；管理系统；安全性；

前言

土建结构的安全性就是指防止破坏倒塌的一种能力，它也是结构工程非常重要的质量标准，而结构工程的安全性也是主要由于施工的水平和结构的设计，并且与结构的正确维护、检测有关，这些又与土建工程法规和技术标准合理设置及运用有相当的关联性。土建结构工程的系统安全管理是一个非常复杂的系统工程，它主要注重从整体出发而不是从局部出发去研究土建结构工程的整个生命周期内的事故预防，它综合了建筑学、工程技术、管理学、行为学、社会学、经济学、安全学、信息论等方面的理论和原则。目前建筑工程中“结构的系统安全”尚未形成统一定义，我们不妨先对其定义如下：结构的系统安全是指建筑工程的结构在规定时限内，整个结构系统及其每个结构构件在各种内在（如结构自重、材料缺陷等）或外部（如外力、环境影响等）作用下不发生事故（如：结构破坏、倒塌等）的状态。具体而言，结构的系统安全包括两个方面，一方面是结构自身所具备的防御常见事故（如外力、爆炸等）或抵御常见灾害（如地震、火灾、台风、雷电、环境等）的能力；另一方面是结构在正常使用条件下所能达到的经济合理的设计使用寿命。

1、国外土建结构工程的系统安全管理现状

国外对土建结构工程系统安全的重视始于上世纪60年代末。1968年英国伦敦Ronan Point地区一幢22层公寓内，有家住户的厨房发生煤气爆炸。这幢公寓用装配式大板建造，大板之间连接差，爆炸压力将一块外墙板推出，引起了公寓的一个角区从上至下的连续倒塌。这一事件引起国际结构工程界的高度重视，为此进行了深入的分析研究与讨论，随后许多国家的结构设计规范相继增添了有关规定，并将整体牢固性作为结构设计的一个基本要求。结

构的整体牢固性是结构出现某一局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力。英国的规范要求房屋结构能够承受作用于每层楼板位置上的假想水平荷载，以增强房屋的侧向刚度；要求所有结构都必须设置周边和内部的水平拉结筋；对5层以上房屋要求做到即使移去其中的任一梁、柱等构件，也不致发生超出局部范围以外的破坏。欧洲规范现在也引入某种假想荷载作为增强结构整体牢固性的考虑。近年来国际恐怖活动剧增，1999年美国纽约世贸中心遭遇恐怖袭击而坍塌，造成巨大的人员伤亡和经济财产损失，不能不说是该中心在结构安全方面存在一定问题，这里主要指结构倒塌速度过快，人员来不及撤离，为此结构的系统安全管理更是得到发达国家的重视。欧美国家在土建结构耐久性方面主要关注的是土建结构的使用极限状态问题，即土建结构经济合理的使用寿命，而我国关注的是构件的承载能力极限状态。国外通常通过行业协会来建立和健全结构的系统安全管理。随着近年来建筑材料和施工技术的快速发展，国外一些著名规范每隔3到5年就将规范进行一次大的修改并翻新出版。而由于我国现行规范在管理体制上的不完善，平时没有一个很落实的班子来不断地收集意见和修改补充条文，我们每修改一次规范要十年以上，想要保持先进恐怕也不容易。在个别方面，有的规范条文已成为落后技术的保护伞，并为新技术的应用设置了“违法”的陷阱。国外对结构抗震也非常重视。如同时发生在2003年5月的日本地震（26日）和阿尔及利亚地震（21日）就是一个典型的案例：阿尔及利亚地震发生在阿尔及利亚首都阿尔及尔附近，震中在首都以东60 km处，地震强度为里氏6.2级。该次地震造成2 274人死亡，11 452人受伤，20万人无家可归，财产损失高达4 000亿第纳尔（约合50亿美元）。日本地震发生在日本北部仙台市附近，地震强度为里氏7级，震中位于日本东北部海岸附近，震源位于地面

以下68 km,地震仅造成一百多人受伤，没有人员伤亡的报告，也没有造成房屋倒塌。这主要是日本政府一贯重视建筑物的抗震设计，其防震设施和技术相当先进，建（构）筑物通常具备了抵御7~8级地震的能力。而阿尔及利亚当地房屋建筑质量普遍低劣，抗震性能较差，地震时易坍塌。可见加强结构的系统安全管理，对建筑物的主体结构进行有效的抗震设计是减轻地震灾情最有效、最根本的措施。总体而言，国外土建结构工程的系统安全管理也是一个不断总结提高的演变过程，而且结构安全管理的模式及其方法仍需不断摸索和创新。

2、我国土建结构工程的系统安全管理现状

建筑业是我国国民经济的支柱产业之一，也是相关行业赖以生存发展的基础性和先导性产业。结构的系统安全是构筑和谐社会和推进我国建筑业健康可持续发展的重要保障，但就我国当前建筑市场现状而言，土建结构工程的系统安全管理不容乐观，我国结构的系统安全问题十分严重，问题的严重性既体现在认识上又存在于实际。结构的系统安全主要取决于设计和施工水准，以及正确使用和正常维修。我国建筑结构设计规范在安全设置水准方面总体上要比国外同类规范低得多。我国是多地震国家，据统计20世纪发生死亡人数超过3万人的地震有11次，共死亡116万人，其中发生在我国的有3次，死亡人数达55万之多。1976年7月28日唐山丰南发生的7.8级地震是我国历史上罕见的一次城市地震，人民生命财产遭到惨重损失，一个百万人口的城市顷刻之间化为一片瓦砾，地震造成24.2万人死亡，16.4万人受重伤，直接经济损失高达54亿元，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。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度，用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果，可以减轻灾害损失。地震中无抗震能力或抗震能力低的建筑物倒塌是造成人员大量伤亡的主要原因。我国传统房屋结构多采用砖石砌体作为承重墙体，在上个世纪修建了大量的用砖墙与混凝土楼板组成的所谓“砖混结构”。砌体的延性本来就很差，在这些多层砖混结构中，又往往简单地将预制混凝土楼板的端部平搁在墙体上，在楼板与墙体之间以及相邻跨的两个楼板端部之间缺乏可靠的连接或甚至不加任何连接措施。这种结构的整体牢固性非常差，一旦遭遇地震、爆炸、撞击等偶然作用发生某种局部破坏，或因设计施工不当在结构内部留有局部隐患，就有可能造成多米诺骨牌似的连续倒塌，酿成整幢楼房塌毁的灾难性后果。建设部20世纪80年代组织进行了国内土建结构耐久性状况的调查，调查结论为：大多数工业建筑物在使用25~30年以后即需要大修。处于有害介质环境中的建筑物使用寿命仅15~20年。民用建筑及公共建筑使用和维护条件较好，可以维持50年以上不发生耐久性问题。但其室外构件（如阳台、雨罩、挑檐等）一般使用寿命只有30~40年。

在我国的结构设计规范中，关于结构的安全设置水准是比较低的，这和我国的长期处于经济短缺以及计划体制不完善的条件是有一定的关系的。但是，当时的历史条件下，较低的土建结构的安全水准是可以满足生产和生活的需求，并且在一段相当长的时间里也接受了一些考研，这些情况下的结构承载力可以承受外界的压力和我国土建科技人员的巨大努力是分不开的；由于安全储备比较低，所以对于外界作用力的抵御能力是有限的，出现抵御力不足的现象也是正常的。假使适当的提高安全没置水准就会减少事故的发生频率以及提高工程的抗御灾害的能力。在我国，发生过许多的工程安全事故都是由于在管理上出现腐败以及管理

人员的管理不善造成的。现在提出的新审视结构的安全设置水准，最主要的是基于客观的形势变化。由于我们从事的基础设施建设是为了以后的现代化奠定基础，要求满足今后几十年甚至上百年

综上所述，可见我国土建结构工程的系统安全管理问题还是相当突出的，我国各种土建结构工程长期以来在其设计和施工中对于结构的系统安全未能给予足够重视，其中有计划经济年代物资匮乏、经济短缺而无力作更多长远考虑的一面，而对结构的系统安全管理认识不足可能是更深层次的问题。

3、提高土建结构工程的系统安全管理的建议

我国当前已经进入大规模基础设施建设的新时期，我们现在所从事的基础设施建设要满足人们今后几十年甚至上百年生产、生活水平发展的需要，因此我们必须重视土建结构工程的系统安全管理。否则巨大的投资将蒙受重大损失，有限资源将遭到极大浪费，而且将给今后人们的生活和生产带来长期困扰。目前我国土建结构工程的系统安全管理主要存在以下问题，因此施工过程中遇到的一些具体问题只能由施工现场的技术人员根据经验决定，缺乏科学的理论依据。为此我们应认真总结和汲取国内外结构安全管理方面的经验和教训，可考虑从以下几个方面逐步改善和提高我国土建结构工程的系统安全管理水平，形成“国家监察、企业负责、保险制约、行业咨询”的结构安全管理机制，以共建具有中国特色的结构安全管理体系。

① 强新技术的推广。在土建结构的危害中，我们可以总结为以下几个方面的危害：裂缝、渗漏和剥蚀，在这其中最影响安全性和使用性的就是裂缝，在一些安全的检测中，可以应用探测的方式去确定裂缝的病害，在传统的探测方法中，我们可以使用的是超声波法和声波等，在土建结构的强度检测上，我们主要应用的方法是回弹法、超声回弹综合法以及射线法等，我们可以用这些方法去检测和反映土建结构的表层强度等级。在一些安全检测中，我们可以用取芯法来对其他的强度测试方法进行校正，在土建结构的内部，对缺陷检测主要是采用超声波法和射线法，应用超声波法进行检测时要求两个被测物有两个相对临界面，而且对于他们的穿透深度也是有限制的，与此同时，还会受到结构物材料中的钢筋和含水量的影响；应用射线法时，它的现场测试难度也是比较大的，并且对测试者也有一定的伤害。

② 应用合理的技术规范。在土建结构的规范标准下，要想摆脱计划经济年代留下来的一些遗留问题，就要求我们对于规范进行合理的编制和改进，不要过分的去强求统一，以免使得一些个性化的东西减少，同时导致缺乏实事求是的灵活性的倾向。我们要提倡各个省市对于规范进行地方性的编制，在工程的安全性和耐久性标准上可以有不同的设置水准。假使全国性的规范制定的越是详细就会使得一些地方性的适用性变得越差，不仅会造成规范的使用混乱，还可能造成建筑规范的使用迷茫，在岩土工程的规范中表现的更是如此。在技术的标准中，我们的强制性越强就会导致相关部门承担的责任越大，对于具体的技术承担的责任越重，这样对于政府部门的职责是不公平的。我们要求的规范中的要求应该是最低的要求，在结构的安全设置水准上，政府干预的情况下也应该保证尽量的做到最低的要求，但是要保证公众的安全，政府部门还要发挥和学会在技术标准上编制和修订中的作用，逐步的淡化技术规范的强制性，对于地方性的编制规范(标准)，要适当的采用不同的要求，从而去适应不同的地区在地质、经济和技术上的差异，鼓励工作人员去进行科技创新。

③开展安全监测设施的更新和改造。分析建筑物工作性态、保障工程安全运行的一个重要的依据就是安全监测资料。当建筑物出现变形、位移和裂缝时，我们就可以依靠原型观测资料去评价这个建筑物的安全性，目前，大多数地区都是以效应量的变化趋势去作为评估的依据。但是，由于各种原因，在中小型的水工混凝土建筑物中，这样的观测设施还是比较缺乏的，有些地方甚至是没有监测设施的，这就会导致在安全检测和评估分析时，我们不得不依靠一些有经验的专业人员和专家去进行现场的检查，之后再对照规范去开展复核和计算，最后根据类似的工程去开展安全性的评价。从安全性的评价复杂性可以看出，我们可以采用观测资料和现场检测相结合的分析方法去进行评估，争取全面的、正确的去评价一个建筑物的安全状况。所以，对于开展安全监测设施的更新和改造是十分有必要的。

④进一步提高和完善土建结构工程结构设计的安全设置水准，提升结构防御常见事故和抵御常见灾害的能力，确保结构经济合理的设计使用寿命；建立建筑行业协会，紧跟建筑业发展步伐，从设计、施工等多方面努力，不断提高结构安全设计和施工的预见性和创造性，促使以行业规范引导工程设计和施工；探索成功的结构安全管理模式，加强结构安全培训，促使工程设计人员和项目管理人员树立土建结构工程的系统安全管理观，以全面提升我国的结构安全管理水准；转变观念，公开重大或常见工程事故的处理资料以利于广大建筑界人士从中吸取教训，推进我国结构安全管理向纵深方向发展，以臻不断完善。

4、结语

本文对国内外土建结构工程的系统安全管理现状的分析,指出我国结构的系统安全问题十分严重,问题严重性既体现在认识上又存在于实际,而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,应认真总结和汲取内外结构安全管理方面的经验和教训,逐步改善和提高我国土建结构工程的系统安全管理水平。