姜 華

(大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037003)

0 引言

我國的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范必須考慮好土木工程結(jié)構(gòu)的安全性、合理性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性等方面的問題?；诮ㄖY(jié)構(gòu)的安全性進行評估和分析,建立了符合建筑安全標(biāo)準(zhǔn)的計算模型，以期對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工提供指導(dǎo)。

以建筑安全性為基礎(chǔ)條件的工程設(shè)計才是最佳的設(shè)計方案，在國內(nèi)外提出的很多技術(shù)工程規(guī)范中也很明顯地體現(xiàn)了這一點，只有優(yōu)化的土木工程結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計思想，才可以有效提高建筑的安全系數(shù),便于工程應(yīng)用。

土木工程結(jié)構(gòu)的安全性是當(dāng)前很多建筑施工工程都需要考慮的問題。因此,對土木工程結(jié)構(gòu)的安全性能進行監(jiān)測和診斷,開展這方面的相關(guān)研究,逐步提高建筑施工的安全系數(shù),將是土木工程結(jié)構(gòu)學(xué)今后發(fā)展的一個重要方向。

1 土木工程結(jié)構(gòu)安全性評估

土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)不僅僅是符合美觀性的設(shè)計要求,與此同時也要滿足下列的安全性評估的要求:首先該結(jié)構(gòu)要能承載日常施工和使用的壓力，避免建筑結(jié)構(gòu)變形現(xiàn)象的發(fā)生;其次在供人類使用時結(jié)構(gòu)必須具有強大的工作性能，當(dāng)突發(fā)性的安全事故如地震、冰雹等發(fā)生時,結(jié)構(gòu)必須保持原樣或者其整體的外形不嚴重變樣，只有這樣才可以保證人身財產(chǎn)的安全。由此可見，土木結(jié)構(gòu)的安全性評估工作是非常重要的一件事。

不同的土木工程結(jié)構(gòu),其安全性的程度也不同，這個需要工作人員進一步的鑒別。如果是大型復(fù)雜的土木工程結(jié)構(gòu)，一般要用多元方法進行分析,例如土木結(jié)構(gòu)的承載力一般都是被多種結(jié)構(gòu)構(gòu)件所影響的，所以當(dāng)工作人員進行土木工程結(jié)構(gòu)的安全性分析時,最好建立結(jié)構(gòu)性的安全指數(shù)分析方程，以此來確定大型土木工程結(jié)構(gòu)的安全性。

2 土木工程結(jié)構(gòu)安全性評估與研究的應(yīng)用

土木結(jié)構(gòu)工程是以鋼筋混凝土等建造材料為主的各種建筑工程。穩(wěn)固的工程結(jié)構(gòu)可以保證在相當(dāng)長的時間內(nèi),無論是何種用途的建筑，都可以承受人群、車輛等造成的壓力。土木工程結(jié)構(gòu)安全性評估與研究的應(yīng)用,不但影響工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn),而且還常常與人類的人生安全掛鉤,所以對土木工程結(jié)構(gòu)提出安全可靠、實用、美觀等技術(shù)要求是必然的趨勢。

2.1 應(yīng)用領(lǐng)域

土木工程結(jié)構(gòu)安全性評估愈來愈成為重大建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的一門重要技術(shù),也愈來愈成為一種重要的工程化的研究手段。通過建立建筑結(jié)構(gòu)安全性監(jiān)測系統(tǒng)，再加以數(shù)據(jù)管理和分析,確定安全性原則，可以逐步應(yīng)用與橋梁施工監(jiān)控、建筑養(yǎng)護管理和成橋試驗等相關(guān)的領(lǐng)域。

(1)橋梁施工監(jiān)控。橋梁施工監(jiān)控是對橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的一個重要的發(fā)展方向。實施橋梁的施工監(jiān)測，為的是保障橋梁的安全運營,同時為橋梁的安全施工提供數(shù)據(jù)依據(jù),與此同時，還可以大大節(jié)約橋梁的維修費用,減少橋梁安全事故的發(fā)生。

在監(jiān)控系統(tǒng)的分析過程中,選擇適合橋梁結(jié)構(gòu)安全性檢測的傳感器絕對是一個關(guān)鍵性的問題，不過要經(jīng)過仔細的分析之后盡量避免一些無線監(jiān)測系統(tǒng)的信號線老化的問題，還有測量儀器的精度以及測量條件不明確等造成的誤差。

(2)建筑養(yǎng)護管理。建筑養(yǎng)護管理工作首先應(yīng)該考慮建筑系統(tǒng)的安全性和功能實用性,只有平衡好建筑的投入和產(chǎn)出效益，才可以更好地實施建筑的健康養(yǎng)護管理，其目的主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)監(jiān)測與安全性評估、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與養(yǎng)護和建筑結(jié)構(gòu)的研究與發(fā)展三個方面。目前的建筑養(yǎng)護管理的方法僅局限于建筑結(jié)構(gòu)的隨機變量不相關(guān)的情形,但是在實際的工程中,有些情況下變量是極有可能變動的,例如研究以重力為主要承載力的橋梁建筑的抗壓力,就需要考慮其余變量之間的相關(guān)性，以此,建立隨機變量相關(guān)性的結(jié)構(gòu)方程，以便獲得更可靠的分析數(shù)據(jù)。

建筑養(yǎng)護管理系統(tǒng)的創(chuàng)建，需要支持系統(tǒng)平穩(wěn)運行的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的支持，另外建筑建成后的安全監(jiān)控系統(tǒng)也需要一定的資金投入，考慮好建筑的安全效益,即建筑養(yǎng)護管理系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該是一個協(xié)調(diào)好系統(tǒng)經(jīng)濟和安全性能的優(yōu)化組合。

(3)成橋試驗。由于橋梁結(jié)構(gòu)安全性的很多不確定因素的存在，再加上復(fù)雜的工作環(huán)境可能會對橋梁的結(jié)構(gòu)安全系數(shù)造成不良的影響,因此目前對于橋梁結(jié)構(gòu)的安全性監(jiān)測還需要進行成橋?qū)嶒?。在這個方面的應(yīng)用,主要就是將完工的橋梁工程看成一個整體的結(jié)構(gòu),通過對這個結(jié)構(gòu)進行安全性能的檢測來判斷整個系統(tǒng)的安全狀態(tài)。

不過對于成橋?qū)嶒灥目尚行砸约皹蛄喊踩】禒顟B(tài)的評價體系始終還是缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),并且成橋?qū)嶒灡容^難以反映某個局部的橋梁構(gòu)件的不安全性，從而可能會對整個橋梁的建成造成不良的影響。

在基于成橋?qū)嶒灥臋z測方法中,最好還是要繼續(xù)推廣應(yīng)用橋梁結(jié)構(gòu)的量化參數(shù)評價系統(tǒng)。因為只有量化評價指標(biāo)，一次來判斷整個橋梁結(jié)構(gòu)的安全程度才有一個可靠的保證,這樣就要求測得的安全指數(shù)要建立在科學(xué)的實驗基礎(chǔ)上,并且能夠準(zhǔn)確地表示出建筑結(jié)構(gòu)的安全性量化指標(biāo),很好地反映建筑結(jié)構(gòu)的健康狀況[1～4]。

2.2 存在的問題

縱觀土木工程結(jié)構(gòu)安全性評估的發(fā)展,安全性的技術(shù)理論方面雖然有所進展，但正如前所述,建筑結(jié)構(gòu)的安全具有很多的不確定性，并且受到了來自各種環(huán)境的復(fù)雜影響,有的甚至還缺乏一個統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，為了使得安全性的評估技術(shù)可以在建筑工程的實踐應(yīng)用得到更好的推廣，需要對土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工、使用以及維修等方面均進行可靠性的技術(shù)評估。目前看來，該技術(shù)主要有以下幾個尚待解決的問題:

(1)混凝土的分析設(shè)施不完善。對于破壞程度較大或使用年限較長的建筑混凝土,要求在可評估的范圍內(nèi)獲取可靠的性能分析數(shù)據(jù)，并且以此來構(gòu)建模型分析的數(shù)學(xué)表達式,這顯得異常困難。因為不僅僅是分析設(shè)施的結(jié)構(gòu)條件不完善，還有就是數(shù)據(jù)分析方法的選擇不當(dāng)，導(dǎo)致以此所建立的混凝土構(gòu)件安全性的評估模型不正確,得出的結(jié)論自然是不可以使用的。

在混凝土的使用環(huán)境及結(jié)構(gòu)材料等等的內(nèi)部因素的綜合作用下,如果混凝土的分析設(shè)施不加以改進，結(jié)構(gòu)性能就會逐步趨向于劣化,后期只能通過技術(shù)維修來延長混凝土的老化結(jié)構(gòu)的使用壽命,由此可見，完善混凝土的分析設(shè)施是必不可少的。只有當(dāng)混凝土的結(jié)構(gòu)不存在技術(shù)錯誤時,才可以逐步地提高其穩(wěn)定性，再進一步避免結(jié)構(gòu)的性能劣化。

(2)設(shè)計方案缺乏可操作性。由于建筑施工過程中建筑結(jié)構(gòu)的形狀、混凝土材料的選擇以及施工條件等等均具有隨機性，所以在施工方案的設(shè)計上面，必須先準(zhǔn)確分析建筑設(shè)計方案的合理性才能加以實施。

除隨機性外,影響安全性的因素還存在變動性,如混凝土結(jié)構(gòu)的強度變化在各種條件下就是模糊的,不代表是完全可信的數(shù)據(jù)，應(yīng)用合理的方案設(shè)計方法,提出結(jié)構(gòu)安全性的統(tǒng)一模型,同時考慮好影響因素的隨機性和變動性,這是目前需要解決的問題根源。然而在設(shè)備的診斷系統(tǒng)中，一些技術(shù)性的問題經(jīng)常會導(dǎo)致檢測失去可操作性，從而進一步使得結(jié)果很不準(zhǔn)確。設(shè)計出一個易操作的技術(shù)方案將成為未來發(fā)展的重點。

(3)災(zāi)害預(yù)防作用少。一旦災(zāi)害發(fā)生了，建筑的不良影響作用顯得非常麻煩。災(zāi)害診斷作為土木基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)管理的一部分,越來越受到人們的重視。但是，有關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用于災(zāi)害的預(yù)防上面，這些都是亟待解決的問題。災(zāi)難預(yù)防工作除了要準(zhǔn)備好應(yīng)付各種突如其來的自然災(zāi)害,也應(yīng)該確保在災(zāi)害過后的一段時間內(nèi)土木結(jié)構(gòu)設(shè)施的完整性,對此我們也應(yīng)該認識到開展土木工程結(jié)構(gòu)對于預(yù)防災(zāi)害作用的研究的必要性。與此同時，相關(guān)的技術(shù)人員也應(yīng)該提出土木工程結(jié)構(gòu)加固后的安全性的技術(shù)指標(biāo),分析現(xiàn)行建筑的技術(shù)規(guī)范所存在的問題，為今后災(zāi)害預(yù)防方向發(fā)展提供科學(xué)性的參考[5～6]。

3 結(jié)語

土木工程結(jié)構(gòu)的安全性評估是以與國民經(jīng)濟息息相關(guān)的土木結(jié)構(gòu)建設(shè)為基礎(chǔ)的,它一直是設(shè)計者非常關(guān)注的問題,關(guān)系到建筑的安全與經(jīng)濟效益的協(xié)調(diào),并與國家未來的經(jīng)濟發(fā)展息息相關(guān),是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，未來主要以建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計、使用和評估等等幾個階段為主要路線,系統(tǒng)將試驗所得到的土木工程的結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的研究成果繼續(xù)投入實施，逐步提高我國土木工程結(jié)構(gòu)的實用性以及安全性價值。

參考文獻:

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