一、土建結構工程的安全性?
　　結構安全性是結構防止破壞倒塌的能力，是結構工程最重要的質量指標。結構工程的安全性主要決定于結構的設計與施工水準，也與結構的正確使用（維護、檢測）有關，而這些又與土建工程法規(guī)和技術標準（規(guī)范、規(guī)程、條例等）的合理設置及運用相關聯(lián)。?
　　1．我國結構設計規(guī)范的安全設置水準?
　　對結構工程的設計來說，結構的安全性主要體現(xiàn)在結構構件承載能力的安全性、結構的整體牢固性與結構的耐久性等幾個方面。我國建筑物和橋梁等土建結構的設計規(guī)范在這些方面的安全設置水準，總體上要比國外同類規(guī)范低得多。?
　　1.1構件承載能力的安全設置水準?
　　與結構構件安全水準關系最大的二個因素是：1）規(guī)范規(guī)定結構需要承受多大的荷載（荷載標準值），比如同樣是辦公樓，我國規(guī)范自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)已確定在新的規(guī)范里將改回到200公斤)，而美、英則為240和250公斤；2)規(guī)范規(guī)定的荷載分項系數(shù)與材料強度分項系數(shù)的大小，前者是計算確定荷載對結構構件的作用時，將荷載標準值加以放大的一個系數(shù)，后者是計算確定結構構件固有的承載能力時，將構件材料的強度標準值加以縮小的一個系數(shù)。這些用量值表示的系數(shù)體現(xiàn)了結構構件在給定標準荷載作用下的安全度，在安全系數(shù)設計方法(如我國的公路橋涵結構設計規(guī)范)中稱為安全系數(shù)，體現(xiàn)了安全儲備的需要；而在可靠度設計方法(如我國的建筑結構設計規(guī)范)中稱為分項系數(shù)，體現(xiàn)了一定的名義失效概率或可靠指標。安全系數(shù)或分項系數(shù)越大，表明安全度越高。我國建筑結構設計規(guī)范規(guī)定活荷載與恒載（如結構自重）的分項系數(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；這樣根據(jù)我國規(guī)范設計辦公樓時，所依據(jù)的樓層設計荷載（荷載標準值與荷載分項系數(shù)的乘積）值大約只有英美的52%（考慮人員和設施等活載）和85%（對結構自重等恒載），而設計時據(jù)以確定構件能夠承受荷載的能力（與材料強度分項系數(shù)有關）卻要比英美規(guī)范高出的10~15%，二者都使構件承載力的安全水準下降。日本與德國的設計規(guī)范在某些方面比英美還要保守些。一些發(fā)展中國家的結構設計多根據(jù)發(fā)達國家的規(guī)范，就如我國解放前和建國初期的結構設計方法參照美國規(guī)范一樣。至于中國的香港和臺灣，至今仍分別以英國和參考美國規(guī)范為依據(jù)。這里需要說明的是，在其他建筑物的活荷載標準值上，與國外的差別并沒有象辦公樓、公寓、宿舍中這樣大。不同材料、不同類型的結構在安全設置水準上與國際間的差距并不相同，比如鋼結構的差距可能相對小些。?
　　公路橋梁結構的情況也與房屋建筑結構類似，除車載標準外，荷載分項安全系數(shù)（我國規(guī)范對車載取1.4，比國際著名的美國AASHTO規(guī)范的1.75約低25%）與材料強度分項安全系數(shù)均規(guī)定較低。?
　　盡管我國設計規(guī)范所設定的安全貯備較低，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計墨守陳規(guī)，在結構方案、材料選用、分析計算、結構構造上缺乏創(chuàng)新。?
　　1.2結構的整體牢固性?
　　除了結構構件要有足夠承載能力外，結構物還要有整體牢固性。結構的整體牢固性是結構出現(xiàn)某處的局部破壞不至于導致大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力，或者說是結構不應出現(xiàn)與其原因不相稱的破壞后果。結構的整體牢固性主要依靠結構能有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、爆炸等災害荷載或因人為差錯導致的災難后果，可以減輕災害損失。唐山地震造成的巨大傷亡與當?shù)胤课萁Y構缺乏整體牢固性有很大關系。2001年石家莊發(fā)生故意破壞的惡性爆炸事件，一棟住宅樓因土炸藥爆炸造成的墻體局部破壞，竟導致整棟樓的連續(xù)倒塌，也是房屋設計牢固性不足的表現(xiàn)。>?
　　1.3結構的耐久安全性?
　　我國土建結構的設計與施工規(guī)范，重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環(huán)境因素作用（如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕）下的耐久性要求則相對考慮較少?；炷两Y構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故，其嚴重程度已遠過于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害，所以這個問題必須引起格外重視。我國規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，都顯著低于國外規(guī)范。損害結構承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高結構構件承載能力的安全設置水準，在一些情況下也有利于結構的耐久性與結構使用壽命。?
　　2．調整結構安全設置水準的不同見解?
　　我國結構設計規(guī)范的安全設置水準較低，與我國建國后長期處于短缺經(jīng)濟和計劃體制的歷史條件有關。但是，能夠對土建結構取用較低的安全水準并基本滿足了當時的生產(chǎn)與生活需求，而且業(yè)已歷經(jīng)了較長時間的考驗，這是國內土建科技人員經(jīng)過巨大努力所取得的重大成就；但是，由于安全儲備較低，抵御意外作用的能力相對不足。如果適當提高安全設置水準將有利于減少事故的發(fā)生頻率和提高工程抗御災害的能力。國內發(fā)生的大量工程安全事故，主要是由于管理上的腐敗和不善以及嚴重的人為錯誤所致。現(xiàn)在提出要重新審視結構的安全設置水準，主要是基于客觀形勢的變化，是由于我們現(xiàn)在從事的基礎設施建設要為今后的現(xiàn)代化奠定基礎，要滿足今后幾十年、上百年內人們生產(chǎn)生活水平發(fā)展的需要，有些土建結構如商品房屋則更要滿足市場經(jīng)濟條件下具備商品屬性的需要。國內近幾年來已對建筑結構安全度的設置水準組織過幾次討論，在如何調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）認為我國現(xiàn)行規(guī)范的安全設置水準是足夠的，并已為長期實踐所證明，而國外就沒有這種經(jīng)驗。我國取得的這一成功經(jīng)驗決不能輕易丟掉，在安全度上不能跟著英美的高標準走；安全度高了是浪費，除個別需調整外，總體上不必變動。?
　　2）認為我國規(guī)范的安全度設置水準盡管不高，但在全面遵守標準規(guī)范有關規(guī)定，即在正常設計、正常施工和正常使用的“三正常”條件下，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，表明這些規(guī)范規(guī)定的水準仍然適用；但是理想的“三正常”很難做到，同時為了縮小與先進國際標準的差距以及鑒于可持續(xù)發(fā)展和提高耐久性的需要，在物質供應條件業(yè)已改善的市場經(jīng)濟條件下，結構的安全設置水準應適當提高。這種提高只能適度，因為我國目前尚屬發(fā)展中國家。?
　　3）認為我國規(guī)范的安全設置水準應該大體與國際水準接近，需要大幅度提高。這是由于隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和生活水平不斷提高，土建工程特別是重大基礎設施工程出現(xiàn)事故所造成的風險損失后果將愈益嚴重，而為了提高工程安全程度所需要的經(jīng)費投入在整個工程（特別是建筑工程）造價中所占的比重現(xiàn)在已愈來愈低，材料供應也十分充裕。過去的低安全水準只是適應了以往短缺型計劃經(jīng)濟年代的需要，但決不是沒有風險，如果規(guī)范的安全水準較高，曾經(jīng)發(fā)生過的有些安全事故本來是可以避免的，而規(guī)范的這一缺陷在一定程度上為“三正?！钡奶岱ㄋ谏w。在建的工程要為將來的現(xiàn)代化社會服務，安全性上一定要有高標準。低的安全質量標準在參與將來的國際競爭中也難以被承認，即使結構設計的安全設置水準能夠提高到與發(fā)達國家一樣，由于我們的施工質量總體較差，結構的安全性依然會有差距。
　3、結構設計規(guī)范的概率可靠度設計方法?
　　自1984年國家建委和國家建設部頒布了建筑結構設計統(tǒng)一標準以來，我國的建筑結構設計規(guī)范已從80年代末期起拋棄了傳統(tǒng)的多安全系數(shù)設計方法，從而統(tǒng)一采用以概率理論為基礎的可靠度設計方法；其它的工程部門如公路、鐵路、港口、水利的結構設計規(guī)范也正在或計劃作這樣的轉變。我國規(guī)范的可靠度設計方法是參考國際上的相應標準ISO2394并經(jīng)過國內科技人員努力后得以實施的。將可靠度設計方法用于結構設計規(guī)范，在國際學術界內通常被看成是一種發(fā)展趨勢，但在工程內界則存在不同看法。盡管有了ISO2394，國外卻鮮有重要或著名的結構設計規(guī)范已直接采用了可靠度設計方法，至今仍采用多安全系數(shù)設計方法或稱荷載抗力系數(shù)法。在我國，對于建筑結構設計規(guī)范中的可靠度設計方法以及企圖將我國各個行業(yè)的各種結構設計規(guī)范都用可靠度方法統(tǒng)一起來的做法，雖然工程設計界頗有微詞，但學術界持贊成和肯定者是主流，不過仍不時有人對可靠度方法用于設計規(guī)范的適用性提出質疑。這次科技論壇上則較為集中地反映了對規(guī)范可靠度方法的意見分歧。?
　　對我國規(guī)范的可靠度設計方法持肯定意見的專家認為這是重大的科技進步，可靠度方法對安全度的概率定義要比定值的安全系數(shù)更清晰、更科學、更合理，當然概率可靠度設計方法本身尚有不少缺陷，有待進一步修改完善。持相反意見的人則認為，結構設計規(guī)范所面向的是類型多樣的復雜群體，在安全度上需要考慮的不確定性與不確知性非常復雜，并不是“從統(tǒng)計數(shù)學觀點出發(fā)的概率定義”所能科學描述或處理；規(guī)范可靠度方法在我國十多年的實踐表明，它并沒有給結構設計的安全性帶來明顯實效，反而造成了安全概念上的某些混亂；對工程技術人員來說，結構的安全度用可靠指標和虛假的失效概率表達后變得更加不可揣摩和模糊不清，不如安全系數(shù)那樣從安全儲備出發(fā)的度量方法更為直觀和便于處理具體工程的安全問題；現(xiàn)行設計規(guī)范中的可靠度方法很不成熟，存在不少根本缺陷；他們認為半概率的多安全系數(shù)方法更適用于規(guī)范，也不排斥可靠度分析的結果可以作為一種參考，在綜合判斷安全系數(shù)的合理取值時予以考慮。?
　二、土建結構工程的耐久性??
　　土建結構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內結構保持正常功能的能力，這一正常功能包括結構的安全性和結構的適用性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上。??
　　1、土建結構工程的耐久性現(xiàn)狀??
　　大多數(shù)土建結構由混凝土建造。混凝土結構的耐久性是當前困擾土建基礎設施工程的世界性問題，并非我國所特有，但是至今尚未引起我國政府主管部門和廣大設計與施工部門的足夠重視。??
　　長期以來，人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。直到70年代末期，發(fā)達國家才逐漸發(fā)現(xiàn)原先建成的基礎設施工程在一些環(huán)境下出現(xiàn)過早損壞。美國許多城市的混凝土基礎設施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的時期內就出現(xiàn)劣化；據(jù)1998年美國土木工程學會的一份材料估計，他們需要有1.3萬億美元來處理美國國內基礎設施工程存在的問題，僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需800億美無，而現(xiàn)在聯(lián)邦政府每年為此的撥款只有50～60億美元。另有資料指出，美國因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占這一環(huán)境下橋梁的1/4。發(fā)達國家為混凝土結構耐久性投入了大量科研經(jīng)費并積極采取應對措施，如加拿大安大略省的公路橋梁為對付除冰鹽侵蝕及凍融損害，鋼筋的混凝土保護層最小厚度從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm，而混凝土強度的最低等級也從50年代的C25增到后來的C40，橋面板混凝土從不要求外加引氣劑、不設防水層到必須引氣以及需要設置高級防水膠膜并引入環(huán)氧涂膜鋼筋。而我國遭受鹽凍侵蝕地區(qū)的公路橋梁在耐久性設計方面至今仍無明確要求，對混凝土保護層和強度的要求僅為2.5cm與C25，與上面提到的加拿大50年代水準一致。國內按這種標準設計的一座大橋，建成后僅8年，由于鹽凍侵蝕，現(xiàn)已不得不部分拆除重建。??
　　我國建設部于80年代的一項調查表明，國內大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用25～30年后即需大修，處于嚴酷環(huán)境下的建筑物使用壽命僅15～20年。民用建筑和公共建筑的使用環(huán)境相對較好，一般可維持50年以上，但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命通常僅有30～40年。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更為嚴重，由于鋼筋的混凝土保護層過薄且密實性差，許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂。海港碼頭一般使用十年左右就因混凝土順筋開裂和剝落，需要大修。京津地區(qū)的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用，使用十幾年后就出現(xiàn)問題，有的不得不限載、大修或拆除。鹽凍也對混凝土路面造成傷害，東北地區(qū)一條高等級公路只經(jīng)過一個冬天就大面積剝蝕。我國鐵路隧道用低強度的C15混凝土作襯砌材料，密實度和抗?jié)B性差，不耐地下水與機車廢氣侵蝕，開裂與滲漏嚴重；對幾個路局所轄的隧道進行抽樣調查表明，漏水的占50.4%，其中1/3滲漏嚴重，并導致鋼軌等配件銹蝕以及電力牽引地段漏電，影響正常運行，而1999年頒布的鐵路隧道設計規(guī)范仍未能對隧道的耐久性問題采取適當?shù)膶Σ撸邕m當提高混凝土的最低強度等級和在混凝土中摻入化學纖維等。??
　　耐久性問題的嚴重性和迫切性在于我們許多正在建設的工程仍未吸取國際和國內的大量慘痛教訓，還沿著老路重蹈覆轍。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋，仍沒有在材料性能和結構構造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。甚至大型工程如2000年投入運行的珠海蓮花跨海大橋，其主體結構在浪濺區(qū)仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3～4cm厚的保護層厚度。??
　　有專家估計，我國“大干”基礎設施工程建設的高潮還可延續(xù)20年，由于忽視耐久性，迎接我們的還會有“大修”20年的高潮，這個高潮可能不用很久就將到來，其耗費將倍增于當初這些工程施工建設時的投資。??