论房屋建筑结构安全性

论房屋建筑结构安全性

钟和融

江苏油田设计院江苏省扬州市225000

摘要：房屋建筑的安全性也是命，尤其是房屋建筑结构，随着社会的发展，人民生活水平的提高，特别是经过“5.12”汶川大地震，各级职能部门、专业机构和广大的工程技术工作者以及百姓人家对房屋建筑的安全性越来越关注。只有在主人翁般高度负责的精神和确保工程质量的前提下，才能保证设计建造出安全可靠的房屋建筑结构。

关键词：安全度；符合性；正常使用；投资分析；安居乐业

前言

百年老店同仁堂认为药即是命，制药格言是：“品位虽贵,必不敢减物力;炮制虽繁,必不敢省人工”,所以对药的质量及安全性给了最高的要求。那么房屋建筑结构工程的安全性是什么？我认为房屋建筑的安全性也是命，尤其是房屋建筑结构，随着社会的发展，人民生活水平的提高，特别是经过“5.12”汶川大地震，各级职能部门、专业机构和广大的工程技术工作者以及百姓人家对房屋建筑的安全性越来越关注。无论是新建、在建、已建房屋建筑，其结构的安全性都体现在其内在和外形方面。下面进行房屋建筑结构的安全性解读与分析，并从方案设计的安全度与建设实施的符合性,正常使用与非正常使用等方面进行论述。

1方案设计的安全度与建设实施的符合性

方案设计的安全度与建设实施的符合性，直接影响着房屋建筑结构的安全性。

1.1房屋建筑的安全性

房屋建筑结构安全性是以结构的可靠性、可靠度来衡量。结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力叫可靠性；结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率叫可靠度。这里，规定的条件都是设计采用的规范规定的，预定的功能的能力也是设计赋予的。规定的时间内就是结构设计使用年限，分为5年、25年、50年、100年，分别对应的是：1、临时性结构，2、易于替换的结构构件，3、普通房屋和构筑物，4、纪念性建筑和特别重要的建筑结构。建筑结构在规定的设计年限内必须满足的功能是指，1、正常施工和使用时，能承受可能出现的各种作用，2、正常使用时具有良好的工作性能，3.正常维护下具有足够的耐久性能，4.在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。第1、4两项是结构安全性的要求。房屋建筑结构设计时，根据其破坏可能产生的后果的严重性，采用不同的安全等级，分别为一、二、三级，对应的重要性系数分别是ro=1.1,1.0,0.9。抗震地区的房屋建筑和地基基础还需按抗震规范和地基基础规范确定其抗震等级和安全等级。抗震等级分为一、二、三、四级;各类构件的安全等级宜与整个结构安全等级相同；对其中部分安全等级可进行上、下调整，但下调不得低于三级。整个结构或结构某一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态，这些极限状态规范均规定了明确的标志及其限值。例如:承载能力极限状态下，应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，并采用下列表达式进行设计：r。Sd<=Rd

中式：r0--结构重要性系数（1.1,1.0,0.9）;r0S-N、M、V、T等；

Rd--荷载组合的效应设计值；

Rd—结构构件抗力设计值。

荷载基本组合的效应设计值Sd，应从由永久荷载控制的效应设计值及由可变荷载控制的效应设计值组合中选取最不利的效应设计值确定。

由可变荷载控制的效应设计值，按下式进行计算：

Rd=∑rGjSGkjk+rQ1ril1SQ1k+∑rqirL1ΨciSQik(式3.2.3-1)见参考文献[1]

式中:

rGj—第j个永久荷载的分项系数（1.0、1.2,1.35、1.4等）;

rQi—第i个可变荷载分享系数（1.0、1.2、1.35、1.4等）

rili—第i个可变荷载考虑设计年限的体征系数（0.9、1.0、1.1等）

SGjk—第j个永久荷载标准值Gjk计算的荷载效应值（如：Mk=1/4PkL,1/8qkL2,…）

SQik----第i个可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值（如：MQ=1/4PQL,1/8qQL2,…）

Ψci--第i个可变荷载Qi的组合系数（Ψci<=1）

rGj项中的j表示从1~m个的参与组合的永久荷载数；

rQi项中的i表示从2~n个参与组合的可变荷载数。

由永久荷载控制的效应设计值，按下式进行计算：

Sd=∑rGjSGjk+∑rqirLiΨciSQik(式3.2.3-2)见参看文献[1]

为了保证结构具有规定的可靠度，除进行必要的计算外，还应对结构材料性能、施工质量、使用与维护进行相应的控制。控制的具体要求，应符合有关勘察、设计、施工、验收及维护等标准规范的专门规定。

1.2房屋工程实体的符合性

房屋建筑工程建设实施的符合性,根据《建筑结构检测技术标准进行检测》GB/T50344等规范标准。施工过程中一般有施工监理在施工过程中进行全过程监理，以保证施工实体的安全性。主要体现在符合图纸、图集、施工验收规范GB50300。如某施工图DWG-0000Z01、某国标、省标03J501-2、05G515、G395-1~4（见注1）、〈〈建设文件归档整理规范〉〉（GB/T50328）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202）.《砌体工程施工质量验收规范》（GB50204）、《屋面工程质量验收规范》（GB50207）、《建筑电气工程施工质量验收规范〈〈GB5033〉〉、〈〈江苏省住宅工程质量分户验收规则〉〉（现行版）、〈〈建筑施工安全检查标准〉〉（ＪＧＪ５９）等等。虽然如此多的文件、规范、标准指导、约束和检验房屋建筑的施工过程及其实体，应该说基本上能保证房屋结构实体的安全了，但是在建设过程中往往随着建筑施工队伍的技术、能力素质、有意或无意地偷工减料，总分包单位利益的分配方式的多层性、实体与资料脱节、监理、建设过程监督不力、旁站到位程度不够，建设单位工作协调、落实欠到位等等，而使得施工过程会欠正常，影响材料与制品的质量控制、施工的质量控制，继而影响房屋建筑结构的质量，甚至使结构构件带有质量缺陷，较严重的质量缺陷就是体现在上述公式（2-1）中的各项指标和系数上。如砼、砌体强度设计值fc、f及其系数r0、φ。这正是由建筑质量缺陷波及到耐久性和安全性。决不象有些人所说：“强度差一点、截面小一点让设计人员放一码,反正设计上有足够的安全系数”。实际是错误的，根本没有认识到设计上的安全系数和一些规定要求，是用来保证抵抗各种作用（包括地震、雨雪风雷等自然灾害），用来保证设计基准期内的正常使用，用来确保房屋建筑结构的耐久性、安全性。

2房屋结构的正常使用与非正常使用

房屋建筑结构的正常使用与非正常使用间接反映出房屋的安全性。

2.1房屋建筑的正常使用

房屋建筑结构构件在荷载作用下的变形必须在控制范围内，如挠度值fo<=1/200~1/400、裂缝宽度限值Wo=0mm，Wo<=0.2mm、0.3mm、0.4mm，地基变形允许值：倾斜▽s<=0.002、0.003、0.004…,沉降量S<=100mm~400mm……等等，超过这些规定的限值称为非正常使用，在其规定的限值内称为正常使用。房管部门需对房屋建筑的使用和维护的质量进行有效的控制，业主、房东在使用过程中发现上述超控现象须及时报告，以便鉴定加固。对问题房屋改造需要具备一定的设计和施工方法及手段，如碳纤维加固法、包裹扩大截面加固法，植筋法、抽柱加梁平改坡法、固化法加固地基等等。(注2)。

2.2房屋建筑的非正常使用

房屋建成投入使用时期，往往因为生产生活和经营中会改变其功能、用途，如办公用房改为仓库，剧场改为商场，住房改为小型办公用房，动作大、损坏性装修，凡此种种可能会带来潜在的危险，使得建筑结构的安全系数降低和使用寿命缩短。表现为可变荷载改变，如Qk=2、0kPa变为10kPa，1、5kPa变为2、0kPa，3、0kPa变为3、5kPa；新改建房屋与已有建筑物基础叠加，使M（弯矩设计值）、V（剪力设计值）增加，大于R(.)（抗力函数）则不安全，也表现为裂缝宽度超限值Wo,挠度超限值fo(注3)，基础沉降量过大，倾斜（即pkmax〉1.2fa）（，甚至由个别结构构件影响到整栋房屋建筑的安全。针对上述种种情况，在须资金确保的情况下，委托设计时就要写明在设计基准期内房屋建筑是否会改变其用途，这种说明是有一定远见性和预见性的，它往往不需要增加很多的资金就可实现。在装修时一定要按照结构构件所能承受的荷载进行装修设计,将其控制在允许值范围，保证不损坏原有结构构件，如开洞过大，拆抗震墙等，擅自改变原有结构的合理性，造成房屋建结构的安全隐患。

3新建、改扩建工程的投资分析

新建、改建工程和鉴定加固的直接投资费是房屋建筑结构安全的重要保证。

3.1工程的投资构成

新建工程投资是根据预算定额算出来的，如江苏省建筑安装工程费用定额，根据工程土石方挖填方量、柱梁板墙楼梯门窗、及安装工程量，包工、点工，由工程直接费、间接费、计划利润、管理费、其它费用和税金等组成；有时也采用工程量清单法进行审核决算。改扩建工程可以采用比照法算出工程投资。

需鉴定加固的工程一般没有定额。尤其是鉴定费用可由甲乙双方协议商定，加固设计与施工联系紧密，根据现场情况计算确定工程量和批准的施工组织设计，通过进行分析统计，比照定额算出有关工程量，确定鉴定加固工程的投资。

3.2工程的直接投资应用在工程实体上

在日常生活中我们都曾听过豆腐渣工程、烂尾楼工程、喷砂冒水工程等现象，这些工程无不体现出资金不足、质量重大问题。房屋建筑工程的安全需要资金的保证，需要到位的资金，尤其是工程投资中工程直接费应该不折不扣地用在工程实体上,才能保证工程质量，才能保证房屋建筑的安全，才能建造出象震不垮的“四川北川刘汉希望小学”，才能造出能抵抗各种各样作用（包括地震作用、人为偶然作用）的房屋建筑。

4从“房屋安全”谈安居乐业

“房屋安全”是安居乐业根本保证。《现代汉语词典》中对“安全”的解释是“没有危险，不受威胁”。然而怎样的居住、工作、生活环境才能算没有危险和威胁呢？在符合技术标准r0Sd<=Rd。（即结构抗力函数不小于各种作用效应函数）的结构构件组成的各类房屋建筑活动空间内是安全的,它需要经过建筑结构工程师精心设计计算，并按照合格的蓝图，精心实施建造。如果建成所用的房屋有渗滴漏冒现象则窝心、门窗开关不灵则骂人，影响正常使用；如果有结构构件裂缝过大，基础倾斜、沉降过大（超过章节3.1的规定限制）则是不安全的现象,使人提心吊胆，如果震裂则忧心忡忡、震倒则可能损财丧命，损失惨痛！凡此种种则不能真正确保房屋安全。安全的生活、生产、办公场所的安全是人人盼望、人人祈求的。要让人们处在各类安全合格的房屋建筑世界里，仅靠理论公式、技术规范标准计算绘制设计出来的蓝图是远远不够的，它还须靠全体建筑从业人员在施工过程中、监理过程中、使用维护过程中等等，把房屋建筑结构的安全当作自己的命来重视它、维护它，才能实现安居乐业。

5结束语

建筑结构在规定的时间内，在规定的条件下,具备必须的整体稳定性和能够承受可能出现的各种作用的功能就是安全。一般房屋结构的正常使用时间是50年，它是在按照国家规范、规程、标准进行设计，严格按施工规范施工，始终按监理规范进行全过程的监理，在设计文件规定的使用条件装修使用并正常维护（如I级防水屋面耐久年限25年、III级防水屋面耐久年限10年、IV级防水屋面耐久年限5年;有防水要求的卫生间、房间和外墙的防渗漏为5年；;供热与供冷系统，为2个采暖期、供冷期；电气管线、给排水管道、设备安装和装修工程为2年;主体结构、基础工程为50年）。那么，规定的50年到了之后，是不是房屋结构就寿终正寝了呢？不一定！试看上海外滩上百年的老房子依然耸立在大街上、名门旺族的豪门宅院成为建筑文化遗产、各种名刹古寺经历千年风雨雷电和山崩地裂却静立在祖国大地上、难道今天，科学技术发达、人才辈出、建筑材料拉、压、剪、模（弹性模量）性能已大大提高（均用牛顿[N].毫米[mm]为基本单位量纲）、经济腾飞的时代，就是为了基建速度、为了形象工程、为了生产工程投资回收，就可以违背科学、违背基建程序、违背规程、违背规范而不及古人工匠吗？不，不是！按照砼各龄期强度的增长值[注4]，不仅从理论技术角度上，而且凭真正高度的责任心、时代感打造出来的房屋建筑结构，一定经得住50年的正常使用，经得住《建筑结构检测技术标准》等规范标准的检测鉴定，成为新的经典、新的地标、永久的凝固的音符！

注1：03J501-2：钢筋混凝土雨篷（建筑、结构合订本）国标

05G515轻型屋面梯形钢屋架国标

G395-1~4悬挂运输设备轨道（2005年合订本）国标

注2：碳纤维加固法、包裹扩大截面加固法，植筋法、抽柱加梁平变坡法、固化法加固基础地基等等，土木工程界有许多成功的例子，本文从略。

注3:：房屋建筑结构构件的挠度fo、裂缝W。必须控制在是正常使用范畴，在抗震设计篇中，可表现为构件截面开裂的刚度折减，取0.85EcIo,工程实际中须加以辨识。

注4：

砼各龄期强度的增长值

Rn=R28*lgn/lg28

式中：

1).Rn――n天龄期的抗压强度（公斤／厘米2）

2).R28――28天龄期的抗压强度（公斤／厘米2）

3).Lgn、lg28－n(n≮3)和28天的常用对数。

4).此公式仅适用于普通水泥制成的砼在标准条件下养护，且龄期不小于3天的情况，因砼强度的影响因素很多，强度的增长不可能一致，故此公式只能作为参考。

5).1公斤／厘米2=0.1N/mm2

参考文献

[1]建筑结构荷载规范GB50009-2012.中国建筑工业出版社2012北京

[2]混凝土结构设计规范GB50010-2010.中国建筑工业出版社2010北京

[3]建筑抗震设计规范GB50011-2016.中国建筑工业出版社2016北京

[4]《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068中国建筑工业出版社北京

[5]建筑结构检测技术标准GB/T50344.中国建筑工业出版社北京