結構工程論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇結構工程論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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摘要：鋼結構以質量輕、抗震性能好、強度高、塑性韌性好，施工速度快等優點在工業廠房、高層住宅、豪華寫字樓等項目廣泛應用，鋼結構的設計、制作、安裝存在的現實問題應引起足夠的重視，否則將給工程質量留下隱患，現結合自己的經驗，對鋼結構工程的實際情況和現行有關規范進行討論，并提出相應的預防措施。 關鍵詞： 鋼結構 施工 通病 預防措施

一、鋼結構工程設計過程存在的問題及預防措施

（一）設計圖紙中經常出現以下一些問題：

1、設計圖紙應用規范不齊全、不正確。如有的設計說明使用了過時的、已經廢止的標準；有的材料牌號、等級不全、高強螺栓、普通螺栓和焊接連接點的標記不明確或未顯示。對各類高強螺栓、普通螺栓、栓釘、拉鉚釘及其墊圈的規格、型號、性能沒有具體標明，而這些均已列入了鋼結構施工質量驗收規范，并作為強制性條文要求，如果設計圖紙未加說明，施工和驗收就缺乏依據，造成盲目施工和無法驗收的后果。

2、設計總說明未寫明工程的安全等級和使用年限。工程的安全等級不同，對焊接等施工檢查要求也不同。安全等級為一級的，一、二級焊縫的焊接材料必須復試；安全等級為二級的，一級焊縫的焊接材料必須復試，二級焊縫的焊接材料就不一定需要復試。

3、鋼材的材質等級，高強度螺栓的摩試要求不明確。有的設計圖紙只寫Q235或Q345，不寫等級A或B，有的不提摩擦面試驗要求，也未明確不作摩試要求，施工單位無所適從。有的施工單位在采購材料后，再讓設計院認可，這是對工程質量采取隨意性的處理，極為不妥。

4、施工圖未注明焊接的坡口形式，焊縫間隙、鈍邊坡口角度、是否單面焊等。有的施工圖，對不同板厚的拼接焊未按規范要求開斜坡，局部應力線過分集中，違反國家技術規范，質量驗收往往通不過，又造成無法彌補的缺陷。

5、施工圖未注明除銹等級要求。對油漆（涂料）的品牌、材質、漆膜厚度也沒有要求，這樣，工程施工和驗收就沒有依據。

（二）設計階段預防措施

作為施工單位，取得施工圖以后，一定要組織有經驗的技術人員進行圖紙會審，看看應用規范有沒有問題；節點圖有沒有表述清楚；強制性條文所要求的內容在設計總說明中有沒有顯示，各種材料的規格、型號、性能、等級、施工的質量要求和工程的安全等級有沒有明確；節點設計是否合理；施工中有沒有不可逾越的難度等，都要向設計單位預先提出。設計圖紙的完善，是確保施工質量的前提條件。

二、鋼結構制作過程存在的問題及預防措施

（一）鋼結構制作存在的問題

1、在切割、下料時，翼緣板尺寸寬窄不一，造成H型鋼與牛腿的尺寸不一致，與牛腿聯系的鋼梁上下翼緣板錯位約一個板厚；切割邊緣有較深的切痕，板邊有明顯的凹陷，或有較深的鋸齒印，切割粗糙度

超標，拼板邊緣切割不垂直度，拼接錯邊等超標。

2、在組裝時，焊接H鋼無組裝胎架，造成H型鋼高度尺寸有偏差，腹板偏中心；翼腹板對接后，焊縫未矯平，有明顯凹凸；輕鋼腹板不平整，組裝前未矯正。

3、在焊接方面，輕鋼焊接H型鋼翼板開料后再拼接，焊縫未安裝引熄弧板，造成焊縫不飽滿，邊緣有凹坑未熔合等，與母材不齊平；柱腳、牛腿的焊腳尺寸小于設計圖紙的規定，角焊縫塌邊現象嚴重，收弧處普遍低于母材，氣孔較多；使用CO2焊的焊縫成形差，寬窄不一致，高低不一致，忽大忽小；手工焊焊縫不直，寬窄不一，咬邊現象嚴重；焊渣飛濺未清除干凈。

4、在鉆孔方面，事前未很好會審圖紙，在該開單排孔的地方，開了雙排孔，結果未補孔就留存在構件上。如柱與牛腿連接處的H型鋼為雙排孔，而大梁與次梁相同規格的H型鋼為單排孔，但開孔時都開了雙排孔，安裝后影響了強度和外觀質量。

5、總裝過程中，鋼柱牛腿與H型鋼梁連接處上下錯位，左右錯位，未控制好尺寸。

6、除銹與油漆方面：除銹馬虎，未達到等級要求，油漆不久就出現返銹、剝落；漆膜厚度不均勻，陽面厚度普遍超厚，可達250μ m，但陰面往往在90μm左右（室內漆膜厚度規定為125μ m）；油漆前雜質未清除干凈，污物多，高低不平，流掛現象較普遍。

7、在構件運輸和堆放過程中，無擱臵件墊平堆放，而是隨意卸車，雜亂堆放，甚至讓構件埋入泥堆水溝中，造成構件變形、碰傷和污染。

8、構件出廠時，鋼柱、鋼梁的中心線標記未標示，相當普遍，給安裝施工矯正檢測帶來困難。

9、翼腹板拼接長度不符合要求。如翼板拼接長度不應小于翼板寬度的2倍，翼緣板與腹板拼接焊縫應錯開200mm以上，腹板拼接長度不小于600mm。但實際往往未達到上述要求。

（二）制作階段的預防措施

板制H型鋼的尺寸要嚴格控制，最好相應從整根H型鋼截取，防止牛腿高差錯位。 嚴格工藝。H型鋼組裝時，應有組裝胎架。如系組立機組裝，也應隨時檢查調整。 鋼板應整張大板拼接，采用埋弧焊焊接改善焊縫質量，既省時又省料。 切割應提高操作技能和參數正確，防止割縫、啃邊、塌邊、熄火、粗糙度過大等。 除銹質量盡可能采用拋丸或沖砂處理樣板對比檢查，使油漆后粘合良好，粗糙度合適利于摩擦系數的保證。嚴控油漆厚度，不能忽厚忽薄，防止陰面構件小于標準的油漆厚度，油漆過厚超過125μm，會增加較大的費用，造成無謂浪費。 構件拼接時，排版要按規范要求，控制好拼接長度，防止過短拼接，盡量避免構件端面板的拼縫間隙。 拼制H型鋼，應注意矯正質量，控制角變形值和平整度。 構件油漆后應標注構件中心線標記，構件超過20噸應標注起重點標記。 構件在運輸與場地堆放時，應有擱臵件墊平堆放，防止構件變形，碰傷和污染。

三、鋼結構工程安裝過程存在的問題及預防措施

（一）鋼結構安裝存在的問題

1、鋼柱安裝時違反操作規程，象蠟燭一樣一根根單插起來，當天又

無法形成穩固的框架單元，大風一來，造成倒塌。這樣的安全事故多次出現，應絕對避免。

2、單位無安裝工藝，安裝構件無順序。如有一展廳，建筑面積6000平方米，共4層。構件已全部安裝到頂，但主鋼柱仍沒有進行焊接固定，而邊上的輔助小鋼柱已全部焊完了。又如，鋼柱安裝完畢后，應盡快把鋼柱底部的墊塊墊平焊牢，然后用細石密實。但有的工地彩鋼板已開始安裝，柱腳卻沒有封閉。

3、錨固螺栓高低不一，柱腳平面事先未測，預埋時移位，形成柱偏位，應先測后埋。

4、安裝高強度螺栓，較多的出現以下一些問題：露牙不足，甚至低于螺母；螺栓未擰緊，扭剪型的未擰斷梅花頭，大六角的沒有初擰終擰標記；安裝時摩擦面的防護紙未撕掉；高強螺栓作臨時固定用，安裝后48小時內未漆封；未做扭矩與軸力復試，緊固力矩未按規定計算；摩擦系數試驗不到位，有的不做，有的只做一組。拉桿螺栓不擰緊，拉桿不直，腰園孔未用大墊圈，造成螺母與母材接觸面太小，極易穿孔。

5、現場焊縫普遍不到位。如剛性連接襯墊焊間隙太小，無法焊透，結果墊板手一拉就掉；襯墊板規格不符合要求，甚至用鋼筋代替；焊縫的成形不好，高低不平，寬窄不一，飛濺、焊瘤未清除，咬肉、氣孔較多；弧頭弧尾不加引熄弧板，出現凹陷等等。

6、圖紙會審不仔細，造成安裝質量缺陷。如設計圖紙未注明在吊車梁翼板上鉆孔，施工單位也未提出，結果在安裝軌道時采用焊接，

造成吊車梁下撓。違反強制性條文中有關吊車梁不允許下撓的規定。

7、圍護彩鋼板拼縫不密貼，收邊不良，“鼻孔”未封堵，影響對雨水的防滲漏和美觀。

（二）安裝階段的預防措施

安裝構件時應嚴格按安裝工藝順序進行，當天應形成穩固的框架單元，當不能形成時，應加纜風繩固定，防止出現倒坍事故。 鋼構件柱、梁安裝完畢后，應盡快調整鋼柱垂直度和高差墊片，然后封閉柱腳，并二次灌漿密實。 高強螺栓要把好扭矩系數和緊固軸力的復試，分別做好制作與安裝摩擦面的抗滑移系數。安裝高強螺栓控制好施工扭矩，露牙長度2-3扣，不允許高強螺栓當作臨時固定螺栓使用，高強螺栓終擰必須在48小時內完成。 加強安裝現場焊接質量控制，盡可能選擇具有較高水平的焊工焊接，提高焊接質量。 鋼結構工程的質量關系到人們的日常生活和生命、財產安全。要從設計入手源頭控制，制作、安裝過程每一個環節重視質量，加強控制，遵守施工程序和操作規程，堅持質量標準，嚴格管理，采取有效的預防措施，努力克鋼結構工程存在的質量問題，將這一新型結構不斷創新、改善。

參考文獻

[1]李惠民.土木工程施工技術[M]，中國計劃出版社，2002年

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1．2圖紙設計中存在的問題建筑工程的施工步驟都是按照事先設計的施工圖紙展開的，所以對于整個施工環節來說，建筑施工設計圖紙有著至關重要的作用。可以說圖紙設計工作的成效，會對整個直接建筑工程的施工質量產生重大影響。然而，從我國建筑施工企業的施工現狀來看，很多施工團隊都忽視了設計圖紙工作的重要性，采取了不認真的態度對待施工圖紙設計工作，使得施工圖紙不夠嚴謹，缺乏學科、合理性。例如，在設計各層結構的具體施工圖的時候，使用了不標準的圖集，也沒有弄清楚各層梁、柱、墻的詳細構造。

1．3建筑選址中存在的問題我們常說:“萬事開頭難。”如此可見，要想做好一件事情，就必須要有一個好的開頭。這句話運用到建筑結構的設計工作中，也就意味著要做好最基本的結構設計工作。對于任何建筑施工項目而言，倘若選址存在不穩定狀況，那么再好的建筑結構也無法為整個建筑工程的施工質量提供保障。當前，在建筑選址中存在的選址缺乏合理性、科學性等問題，直接影響到了建筑施工項目的安全系數，不利于提高建筑施工項目的質量。

2建筑結構設計對策

2．1優化建筑結構設建筑結構設計單位在優化設計高層建筑結構的時候，需要注意幾個問題:(1)設計工作要為提高建筑工程的施工質量服務;(2)要盡可能地控制好工程造價，將之設計在可接受范圍內。對此，需要建筑結構設計單位，在開展設計工作的過程中，要充分考慮投資商的經濟實力和實際的施工需求，權衡建筑項目的施工質量與建筑施工企業投資回報之間關系。所以建筑結構設計單位，要借助“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉”的原則，對建筑結構進行優化設計，促使建筑結構設計單位制定的方案可以達到令人滿意的效果。

2．2加強溝通與交流建筑結構設計師在開展建筑結構設計工作之前，應該要加強與承包商、投資商之間的溝通與交流，并通過與他們之間展開的交談活動，了解到建筑工程的具體施工要求，同時充分了解本次到建筑工程的施工基調，對建筑工程的施工現場以及地質條件進行整體把握，明確建筑方每個部門需要注意和配合的地方，將建筑結構設計的基本方案確定下來。

2．3明確參數含義在建筑工程中的有些專業術語難以區分，對于建筑結構的設計師而言，在沒有明確參數定義的前提下，開展設計工作，必然會影響到設計質量。理論上而言，參數是沒有明確界限的，但是在具體建筑工程施工環節中，每個參數都需要界定實際有效意義，所以設計人員應該明確參數的含義，并在實際的設計工作過程中，對這些參數加以正確利用。

篇（3）

1、鋼結構施工時對材料的選擇和鏈接處理。鋼材作為建筑材料一般被劃分為型材、板材、管材以及金屬制品四類，而在土木工程的建設中一般選用普通的低碳鋼和低合金鋼以及優質的碳素鋼。對于鋼結構之間的連接則應根據鋼結構的形狀選擇相應的連接方法。例如對柱子截面的焊接一般采用“工”字或“十”字，而對于梁的焊接多采用“H”型鋼梁，如果建筑風格上對焊接有特殊要求還要根據具體要求進行特殊焊接。在焊接之時應采用高強螺栓對梁與梁、梁與柱進行連接，同時注意螺栓孔位的精確位置。

2、要注意合理堆放鋼結構，正確選擇施工機械的安裝地點。對于土木工程的鋼結構建筑施工而言，由于其鋼材的堆放面積一般小于鋼結構建筑的施工面積，因此材料中轉堆的擺放位置就顯得尤為重要。按照正常的施工順序，把鋼材從中轉堆運送到鋼材的具體安裝位置一般采用機械進行運輸，所以，中轉堆的擺放位置必須在機械的運送范圍之內。同時，應及時對因運輸而導致變形的構件加以現場矯正，保證施工順利進行。

3、鋼結構的油漆技術。對鋼結構進行油漆的過程一般分為以下幾步：首先，在清理鋼材表面的同時對鋼材做除銹處理。在油漆前，對要使用的鋼材進行反復打磨，使鋼材表面保持光亮、細膩，然后用棉布細致的擦去打磨留下的碎屑。其次，在對鋼材進行油漆時，要用細刷仔細地將鋼材表面刷滿，同時注意不要讓油漆進入到鉚孔中去。第三，油漆干燥后，應采用與油漆相適應的膩子再次對鋼材進行打磨，去掉油漆粉刷時的缺陷。第四，在膩子也干燥后再一次對膩子進行打磨，使之干凈平整，色澤細膩均勻。最后，做好涂刷油漆后的檢查工作，避免差漏。

二、鋼結構施工管理要點

（一）工程施工前的管理要點

在對鋼結構工程施工之前,施工的管理人員首先就是要明確鋼結構工程在施工時的簡要流程,了解鋼結構施工工程的質量驗收方法和驗收規范,保證能完全按照鋼結構施工工程的質量要求進行嚴格的檢查和驗收，并將驗收成果及時反饋給工程的承包人員。

（二）工程施工中的管理要點

1、對施工放線的管理。施工人員應該首先認識到施工放線的重要性，及時對建筑物的基礎和定位軸線進行確定，對地腳螺栓的位置進行明確規劃，避免在進行鋼架定位時產生螺栓與柱腳相互碰撞的情況，避免造成鋼架底面因碰撞產生變形，并盡量減少鋼架與地面的接觸范圍。

2、在預埋混凝土內的螺栓時要注意螺栓的位置、大小、長度等，對螺栓進行黃油包裹，沒有黃油時可采用塑料包裹，避免混凝土材質對螺栓造成污染和腐蝕。

3、注意對鋼架結構加工的管理。對鋼架結構進行加工在整個土木工程施工中有著十分重要的地位，鋼架結構質量的優劣直接影響著建筑整體的使用性能，因此，對于鋼結構的加工的每一個步驟都要認真執行，嚴把質量關。其中尤其要注意的是選材一定要是工程指定的型號，螺孔、加強版、傾斜標記、基準線等需要標明的數值或者位置記號也要進行詳細確認，必要時可以為工程制定樣板。

4、具體安裝時的注意事項。安裝前要注意仔細制定安裝計劃，對鋼結構材料做最后一次的的核查。在按裝開始后，第一項安裝內容一般是對軌道進行安裝，軌道安裝時應注意橫梁打孔、泥沙漿的灌入問題；第二項一般是對屋架結構進行安裝，安裝時應注意在安裝較大工程時注意結構跨度。通常情況下可采用先安立柱再安鋼梁的方法，同時注意立柱墊鐵的平整性和與地面連接部位的穩定性。而一旦結構鋼梁出現長度值較大的情況時，一般要采取雙機抬吊等方法進行鋼梁運輸安裝，防止鋼梁在安裝時變形。在進行屋頂拼裝時，通常情況下施工團隊會采用平拼法，注意根據工程設計圖紙進行拼裝。

5、對鋼結構進行油漆時的管理。在整體結構安裝完成后還要對鋼結構的建筑主體進行修飾，首先注意清理鋼結構金屬表層上的污跡，像是浮土、灰漿等都要清理干凈。特別是要注意鋼結構的銹蝕問題，安裝前后要對鋼結構進行兩次除銹，保證鋼結構的使用壽命。同時在對鋼結構進行油漆施工的管理上，一般為了延長油漆的附著時間，保證鋼結構的使用期限，會在油漆之前對鋼結構的表面進行磷化底漆處理，然后再涂油漆、膩子等。同時，特別注意涂刷油漆后要反復仔細的檢出，避免錯漏涂刷對鋼結構產生不良影響。

篇（4）

鑒于這一會議的論壇性質，以下僅就會上提出的一些問題及建議作一歸納，提交與會專家考慮并審議。

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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和技術標準（規范、規程、條例等）的合理設置及運用相關聯。

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1．我國結構設計規范的安全設置水準

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范在這些方面的安全設置水準，總體上要比國外同類規范低得多。

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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）規范規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，我國規范自1959年以來均規定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤(現已確定在新的規范里將改回到200公斤)，而美、英則為240和250公斤；2)規范規定的荷載分項系數與材料強度分項系數的大小，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，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。這些用量值表示的系數體現了結構構件在給定標準荷載作用下的安全度，在安全系數設計方法(如我國的公路橋涵結構設計規范)中稱為安全系數，體現了安全儲備的需要；而在可靠度設計方法(如我國的建筑結構設計規范)中稱為分項系數，體現了一定的名義失效概率或可靠指標。安全系數或分項系數越大，表明安全度越高。我國建筑結構設計規范規定活荷載與恒載（如結構自重）的分項系數分別為1.4和1.2，而美國則分別為1.7和1.4，英國1.6和1.4；這樣根據我國規范設計辦公樓時，所依據的樓層設計荷載（荷載標準值與荷載分項系數的乘積）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），而設計時據以確定構件能夠承受荷載的能力（與材料強度分項系數有關）卻要比英美規范高出的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范在某些方面比英美還要保守些。一些發展中國家的結構設計多根據發達國家的規范，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范為依據。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（我國規范對車載取1.4，比國際著名的美國AASHTO規范的1.75約低25%）與材料強度分項安全系數均規定較低。

盡管我國設計規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，在結構方案、材料選用、分析計算、結構構造上缺乏創新。

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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某處的局部破壞不至于導致大范圍連續破壞倒塌的能力，或者說是結構不應出現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地房屋結構缺乏整體牢固性有很大關系。2001年石家莊發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倒塌，也是房屋設計牢固性不足的表現。

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1.3結構的耐久安全性

我國土建結構的設計與施工規范，重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環境因素作用（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。混凝土結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。我國規范規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。

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2．調整結構安全設置水準的不同見解

我國結構設計規范的安全設置水準較低，與我國建國后長期處于短缺經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與生活需求，而且業已歷經了較長時間的考驗，這是國內土建科技人員經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生頻率和提高工程抗御災害的能力。國內發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，是由于我們現在從事的基礎設施建設要為今后的現代化奠定基礎，要滿足今后幾十年、上百年內人們生產生活水平發展的需要，有些土建結構如商品房屋則更要滿足市場經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）認為我國現行規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驗。我國取得的這一成功經驗決不能輕易丟掉，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）認為我國規范的安全度設置水準盡管不高，但在全面遵守標準規范有關規定，即在正常設計、正常施工和正常使用的“三正常”條件下，據此建成的上百億平米的建筑物絕大多數至今仍在安全使用，表明這些規范規定的水準仍然適用；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發展和提高耐久性的需要，在物質供應條件業已改善的市場經濟條件下，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展中國家。

3）認為我國規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濟發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費投入在整個工程（特別是建筑工程）造價中所占的比重現在已愈來愈低，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濟年代的需要，但決不是沒有風險，如果規范的安全水準較高，曾經發生過的有些安全事故本來是可以避免的，而規范的這一缺陷在一定程度上為“三正常”的提法所掩蓋。在建的工程要為將來的現代化社會服務，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一標準以來，我國的建筑結構設計規范已從80年代末期起拋棄了傳統的多安全系數設計方法，從而統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、水利的結構設計規范也正在或計劃作這樣的轉變。我國規范的可靠度設計方法是參考國際上的相應標準ISO2394并經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范，在國際學術界內通常被看成是一種發展趨勢，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范已直接采用了可靠度設計方法，至今仍采用多安全系數設計方法或稱荷載抗力系數法。在我國，對于建筑結構設計規范中的可靠度設計方法以及企圖將我國各個行業的各種結構設計規范都用可靠度方法統一起來的做法，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范可靠度方法的意見分歧。

對我國規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“從統計數學觀點出發的概率定義”所能科學描述或處理；規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，不如安全系數那樣從安全儲備出發的度量方法更為直觀和便于處理具體工程的安全問題；現行設計規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方法更適用于規范，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的合理取值時予以考慮。

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二、土建結構工程的耐久性

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土建結構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯系，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，而且更多地體現在適用性上。

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1、土建結構工程的耐久性現狀

大多數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，發達國家才逐漸發現原先建成的基礎設施工程在一些環境下出現過早損壞。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劣化；據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，而現在聯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境下橋梁的1/4。發達國家為混凝土結構耐久性投入了大量科研經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氧涂膜鋼筋。而我國遭受鹽凍侵蝕地區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，國內大多數工業建筑物在使用25～30年后即需大修，處于嚴酷環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，東北地區一條高等級公路只經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，密實度和抗滲性差，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范仍未能對隧道的耐久性問題采取適當的對策，如適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還可延續20年，由于忽視耐久性，迎接我們的還會有“大修”20年的，這個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。

使混凝土結構的耐久性問題進一步加劇的原因有：

1)由于混凝土的質量檢驗習慣上以單一的強度指標作為衡量標準，導致水泥工業對水泥強度的不適當追求，使水泥細度增加，早強的礦物成份比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質量的檢驗在強度上只要求不低于規定的最低許可值，而國外則同時還要求不高于規定的最高值，如果強度超過了也被認為不合格，這種要求還有利于水泥產品質量的均勻性。

2)工程施工單位不適當地加快施工進度，尤其是政府行政領導對工程進度的不適當干預。混凝土的耐久性質量尤其需要有足夠的施工養護期加以保證，早產有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國內媒體上大加宣傳的所謂幾個月就修成一條大路、建成一座大橋、或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻禮工程，很可能就是今后注定要花掉更多資金進行大修的短命工程。提前完成合同規定施工期的在國外要被罰款，因為意味著工程質量有遭到損害的可能。

3)環境的不斷惡化，如廢氣、酸雨，我國的酸雨面積已超過國土的30%。

當前迫切需要進行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎設施工程耐久性設計的技術條例，修訂補充現行規范中對結構耐久性的要求。首先需要明確的是各種基礎設施工程的設計工作壽命，在重要工程的設計文件中必須有使用壽命的要求和論證。當前在建的眾多工程在耐久性上之所以仍然沿著重蹈覆轍的道路走，很重要的一個原因是工程設計施工技術人員在耐久性上沒有可資遵循的新依據。更為嚴重的是現行規范中的有些條文，本身就對耐久性有害。為了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、礦渣等礦物摻合料是重要的技術手段，國外有的規范甚至規定在橋梁等混凝土結構中必須加入粉煤灰等摻合料，而我國的鐵路混凝土橋隧施工規范仍在明文禁止使用。此外，工程技術界還存在長期形成的一些過時的看法，對改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如，顧慮會影響混凝土強度而不愿使用引氣劑，而引氣本應作為改善混凝土耐久性和工作性的常規手段；又如，希望加大水泥用量來保證混凝土強度，而盡可能低的水泥用量本應是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。

在修訂規范的耐久性要求上，交通部于2001年頒布的港工混凝土結構防腐蝕技術規范已為其它土建工程行業起到較好的示范作用。我們一方面要參照國內外已有的資料和經驗，盡快編寫出相應的設計施工技術文件以應急需，另一方面則要安排系統的研究項目，加大耐久性研究工作的支持力度；混凝土結構的耐久性是當前國際上結構工程學科最為重要的前沿研究領域之一，而我國在這一方面相當落后。混凝土的耐久性研究離不開原材料和環境等特定條件，需要考慮本國的特點，是不能完全依賴國外研究成果的。

重視混凝土結構的耐久性也是可持續發展的需要。生產混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床，水泥生產排放的二氧化碳已占人類活動排放總量的1/5～1/6，而我國排放的二氧化碳量已居世界第二。我國現在每年生產5億多噸水泥，與之相伴的是年耗20多億方的砂石，長此以往實難以為繼。延長結構使用壽命意味著節約材料，而耐久的混凝土一般又應是水泥用量較低和礦物摻合料(工業廢料)用量較高的混凝土，所以耐久的混凝土正適應環境保護的需要。國際上對橋梁、隧道等土木工程的設計工作壽命多為100年，有的如英國為120年。考慮到耐久性不足所造成的巨大經濟損失和資源浪費，國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進一步延長的趨勢，如提出城市環境中的橋梁至少應有150年。

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2．土建結構工程使用階段的正常檢測與維護

結構耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護和修理不能分割，對處于露天和惡劣環境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中，應該進行定期檢測和維護。我國有結構工程的設計規范與施工規范，但沒有如何使用的規范。有些工程倒塌事故，例如最近四川宜賓的南門大橋發生橋面坍落事故，就是因為橋面結構與主拱之間的吊桿在連接處發生銹蝕，如果有定期的檢測要求，這樣的事故很有可能避免。有些國家對于結構的損壞可能導致公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程，強制規定必須定期檢測；即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件，因其墜落后容易傷及公眾，也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質相對較差，質量控制與質量保證制度不夠健全，規范對結構安全與耐久性的設置水準又相對較低，已建的工程中往往存在較多隱患，所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。對于土建結構工程的安全質量，雖然政府已作出了設計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規定，但是這種要求執行起來缺乏可操作性。要將結構安全質量事故減少到最低程度，還應以預防為主，通過例行檢測及時發現問題。

現在國內有大量土建工程因步入老化期需要診治，也有大量已建的違章工程需要評估，更有許多工程發生病害需要診斷和加固，各地已涌現了不少從事土建工程診斷、治理與加固的隊伍，并有蓬勃發展成為一種新興行業的趨勢。出現問題和病害以后再來治理固然重要，但是我們應該更加強調預防。對于在役土建工程的檢測和評估，要建立相應的法規和標準，要有從業人員的注冊和從業機構的資質認證制度，在管理體制上予以規范。

從國家對公共工程建設的投資和對工程設計的要求來看，需要有工程整個使用期限即全壽命費用支出的論證。只注意工程項目建設的一次投資支出，很少考慮工程建成后需要正常維護與修理的長期費用，不但可能損害工程使用壽命和正常使用功能，而且經濟上算總賬會很不合算。在發達國家，由于新建工程少，用于維修的費用往往更為主要，英國1978年的土建維修費上升到1965年的3.7倍，1980年的維修費占當年土建費用總支出的2/3。我國雖是發展中國家，現在正大興土木，可是過去建成的大量工程已經或過早老化。國內40％公路橋梁的橋齡已大于25年，加上進入90年代以后交通量猛增，超載嚴重，以往的設計標準又低，路、橋的維修問題十分突出。由于養護維修費用得不到保證，造成工程安全隱患并在以后需要支出更多的大修費用。在土建工程的投資上，希望有關部門能加大已建工程維修的費用。

為加速路橋等公共工程建設，國家現在鼓勵投資公司出資并給以一定期限如30年的經營收入作為補償。如果對重要土建工程有必須進行定期檢測與評估的法規，就能保證這些工程在一定期限后歸還國家管理和經營時的良好功能，對于設計工作壽命為100年的橋梁，至少還可正常使用70年，而不至于30年到期后國家接收的已是一個破舊的工程。

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三、技術規范的作用與管理

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這次科技論壇對于土建結構工程技術規范的定位、作用與管理也進行了討論并提出了一些看法。

長期以來，受計劃經濟體制的影響，我們往往視技術規范為法，將規范的具體規定和要求等同于法律條文來對待。技術規范或規程，與各種技術條例、技術要求、工法、指南等技術文件一樣都是技術標準，本身不具有法律作用，只當工程各方（業主、設計、施工企業）認同作為設計與施工的依據并在契約的基礎上，才能作為法律仲裁的依據。將技術問題法制化并強制執行，不利于技術進步和創造性的發揮，反而容易成為推卸責任的借口。當然，政府部門從國家和公眾的整體利益出發，需要在安全、環保等重大原則上對土建工程的設計施工提出必須滿足的最低要求并制定相應的法規，但法規一般并不需要提供如何達到這些要求的具體技術途徑和方法，后者是技術標準的任務。政府也可以原則認可或批準某些重要的技術規范或其中某些內容使用。

土建工程有著強烈的個性，需要工程技術人員針對具體特點去解決設計與施工問題。所以規范作為技術標準宜強調其指導性而不是強制性。如果規范條文看作為一般意義上的法律條文，就有可能束縛設計施工人員的主動創造性并阻礙新技術的應用。。我國土建工程在結構設計上與國外相比的最大差距就在于方案與技術上的創新，這與以往過分強調規范的法律地位從而形成所謂“結構設計就是規范加計算”的傾向不無關聯。我國的技術規范在編寫風格上也有模仿法律的傾向，極少提及使用者需要注意規范可能存在的某些不足之處或允許并鼓勵使用者在某些問題上可以另辟蹊徑。如果在設計施工中要取代規范中已經落后過時甚至有害的技術規定，則無異于違法行為。相反，只要墨守規范，即使出了事故，就可不負法律責任。這樣就在客觀上降低了對工程技術人員的業務技能要求與職責要求，不利于提高我國建筑企業和從業人員的素質以及參與今后的國際競爭。為了消除這些負面影響并杜絕鉆規范條文的空子進行偷工減料，應有必要建立這樣的共識并作出規定，即遵守了規范條文并不意味著就可免除法律責任。國外有些規范就是這樣規定的。

企圖不斷加強技術規范的強制性來解決屢禁不止的工程事故，不是解決問題的有效途徑。現在，有關主管部門將建筑結構設計規范中的部分條文抽出來，明確列為強制性條文，同時規定各個設計單位完成的設計，須通過有關部門或其授權委任的其他企事業設計單位的審查，而審查的主要內容就在于對照規范強制性條文的要求，其任務已類似于執法；這種做法是否明智似可商榷。我國土建工程事故頻繁的原因，主要在于管理不善，特別是管理環節上的腐敗；其次是施工操作人員素質低，又難以短期解決；過分強調規范的地位與作用，未能建立與規范配套的完整標準體系，比如缺乏指南、工法等更為詳盡具體的技術文件，可以用來指導和規范設計與施工的各個具體環節，也有一定的關系。從設計角度看，出現事故主要不是由于沒有按照規范強制性條文的規定，而是方案性的錯誤或忽略主要的設計條件；也有一些工程則因過去的設計標準過低，耐久性不足，在使用過程中又缺乏應有的例行檢測而導致失效。其實，要做到設計規范強制條文的要求最為容易，為此請專業人士審查似無必要。重要的工程設計應規定請專業單位全面審核，其要點也應在結構方案、構造方法與計算分析的原則上。從結構設計的國家規范中抽出的強制性條文不免支離破碎，個別條文的規定也不一定適合某些地區和某些工程的具體特點，反而造成麻煩。我國幅員廣闊，各地經濟發展很不平衡，技術力量懸殊，環境條件各異，客觀上要求規范能給設計人員更多靈活性，少一些強制性，這樣才能更好地在規范的指導下，根據工程的特點和具體條件去解決問題。總之，在規范標準上，要擺脫計劃經濟年代遺留下來的過分強求統一、較少考慮個性和缺乏實事求是靈活性的傾向。要提倡和鼓勵各省市編制地方性規范，在工程的安全性和耐久性標準上，可有不同的設置水準。比如上海、北京、廣州這些大城市應該高些，在抗震防災要求上，更應區別對待。全國性的規范訂得愈詳細，其適用性可能變得愈差，造成的混亂也可能愈多；特別象巖土工程那樣的規范更是如此。

技術標準中的強制性越多，也意味著政府有關部門在具體技術問題上需要承擔的責任越重，而這些本來不該是政府部門的職責。規范中的要求是最低要求，在安全設置水準上，政府需要干預的也應是保證公眾安全的最低要求。對于土建結構的抗震設計，政府有關部門至今仍規定任何部門和個人不得隨意提高抗震的設防標準(建抗586號文件)。事實上，如將商品房的抗震設防烈度提高1度，抗震能力可提高約1倍，而增加的房屋造價相當有限，在眾多城市中可能僅及居民用于室內裝修費用的幾分之一。政府的這一規定無異于限制居民只能購置抗震安全質量標準最低的房屋，如果發生地震造成損害，有關部門如何解釋？

規范等技術標準的管理體制亟待改善。建國以來，由政府部門負責統管并指定有關企事業單位分別承擔每本規范編寫和修訂工作的做法已越來越不能適應當前的形勢，有些在經費和人力上得不到保證，平時基本上沒有專門人員去搜集了解規范使用中的問題并及時修改補充規范條文；面對新的結構型式、新的材料和新的工藝，規范的過時條文不但成為推廣新技術的阻力，而且有被誤用或盲目套用而造成工程質量安全事故。

發達國家有關土建結構工程的規范及與之配套的各類技術標準多由行業協會或專業學會編制及管理，規范的翻新周期短，不象我們要長達10年以上。我國的學會與協會重復設置，分工不明，并且至今還依附于某一政府部門，基本上只起到政府職能部門非官方代言人的作用，距離獨立和富有活力的健全機構還差的很遠，如何發揮這些機構在技術標準編寫和管理中的作用也是值得探討的一個問題。建議隨著改革的深入，整頓合并有關的學會、協會，加強其職能，并逐漸成為技術標準編制管理的主體。

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四、準備提交政府有關部門考慮的建議

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為了改善我國土建結構工程的安全性與耐久性，這次論壇中提出了以下建議供政府有關部門考慮，：

1、橋梁、隧道、道路、港口等基礎設施工程的混凝土結構耐久性，已是當前亟待采取措施應對的重大問題。否則，一些工程的正常使用功能和安全性將得不到有效保證，我國的現代化建設和國民經濟會蒙受巨大損失，并將給生產和公眾生活帶來長期困擾。

建議國家建設部、交通部、鐵道部主管土建工程設計標準的部門，能對工程的耐久性要求作重點審查，明確土建工程的設計應有最低使用壽命的要求，重要工程的設計文件中應有正常使用壽命和耐久性設計的獨立章節與論證；

建議國家自然科學基金委員會能在今后一段時期內對混凝土工程耐久性的基礎理論研究給予重點支持；

建議國家安全生產監督管理局為在近期內編訂有關法規標準給以立項資助；

建議中國工程院土木水利建筑學部在其咨詢研究項目中，聯絡國內有關專家，促進土建結構耐久性設計指導性技術條例的編制。

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2、土建工程使用過程中的安全性，應有定期的檢測和正常的維護修理加以保證。對于重要土建工程，我國尚無必須進行安全檢測的法規。在基礎設施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向，不利于工程壽命和投資效益。

建議對橋、隧等重要公共基礎設施和公共建筑物，在其使用期內實施強制性的定期安全檢測。為此，需要制定法規，編制相應的技術標準；對于土建結構工程的檢測與評估，需要建立從業人員的注冊制度和從業機構的資質認證與監管體制。凡屬已建工程的安全診斷也可一并歸入這一行業。

建議政府有關部門在橋、隧、道路等土建基礎設施工程投資上，根據需要，加大工程維修費的比例。

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篇（5）

(1)進行檢測工作的場所基本是建筑物現場，而且現場環境惡劣，影響因素多；

(2)對那些發生過嚴重安全事故的建筑結構，由于使用年限已久，使用過程中沒有進行妥善的管理，導致沒有完整的技術檔案對建筑存在問題的記錄，沒有技術資料的參考，甚至會遇到假資料影響結構的正常檢測工作。這就需要相關技術人員謹慎操作。

(3)在對某些結構進行強度檢測時需要采用無破損的方式操作，因此在一些出現事故的建筑物現場不能改變原來構件的位置和數量，或者在進行構件取樣工作時不能破壞原構件，只允許輕微破損，進行加固維護后保證結構的強度安全。

2土木工程結構檢測鑒定和測評技術

2.1土木工程結構測評方法

土木工程結構檢測方式一般由動態檢測方式和靜態檢測方式兩部分組成。首先介紹土木工程結構靜態檢測方式，這種方式主要是通過實際測量和檢測得到工程結構實際的大小尺寸、材料強度大小和彈性模量等數值，然后根據這些數值運用力學手段計算出相關數值來確定結構的安全性能和工作水平。但是，對于一些大型的工程項目，由于建筑物本身的結構龐大，組成結構的構件數量很大，且一部分存在于隱蔽處，若采用靜態檢測方式來觀測其形態，會面臨非常大的工作量，一部分構件也不能得到有效測量，可以看出，靜態檢測方式同樣具有工作范圍小效率不高等缺點。還有一種是結構動力檢測方式，這種檢測方式是通過利用結構自身的動力響應特點來測出結構的物理參數或模態參數，通過這些參數來評價結構自身的性能。結構動態檢測方式與靜態檢測方式相比具有不受結構大小和構件隱蔽的影響，只要滿足安裝動力響應設備的條件即可。在實際檢測過程中，土木工程結構檢測方式主要是以下兩種：

經驗檢測法。這種方式主要依據以前的設計規范和檢測依據，按照當前所觀測和計算出的相關數值來作為評定工程安全事故的標準的一種檢測手段。這種方法主要是通過實際的調查為基礎，按照原有經驗來確定材料強度的取值，只需參考圖紙上所規定的數據，參考原有設計數值中的計算公式、圖形和規范方式，依據實際工程結構的真實狀態，比較兩種情況狀態是否相符，若不相符，需按照實際狀態在原有數值上進行修改。經驗法主要通過個人的主觀感受來檢測，這種方式不使用檢測設備，受環境和人為因素的影響較大，即使是專業技術水平很高的工作人員也不能保證檢測的準確。在經驗檢測法基礎上發展出了一種新型的實用檢測法，這種檢測方式對檢測手段和技術要求非常高，對一些需要測定的數值，如材料強度等參數，需要采用實際的準確測量值并且進行相關的統計分析，然后運用到相關計算中去。

2.2工程結構的評估

評估土木工程的結構時，灰色理論的評估法、可靠度的評估法以及神經網絡的評估法是三種最常見的用于評估的結構方法。

(1)灰色理論的評估法

1982年，鄧聚龍首創了一類新興獨立的學科——灰色理論體系。使用灰色理論的方法對樣本進行評估時，不會出現用傳統的數統方法評估時導致的缺陷問題，不管樣本是否有規律、樣本量是否達到要求，都適用于這種方法，該方法的計算量不大，可以在短時間內得到結果，并且定性的分析與量化的結果也是匹配的。

(2)可靠度的評估法

概率統計作為可靠度評估法的基礎,使其在土木工程的結構設計中發揮著不小的作用。可靠度的定義是在預期條件下，在規定期間內，完成預定工作的概率。如今，可靠度的評估法在概率統計做基礎的前提下，已經得到了結構的使用壽命等方面的認可。

3結構測評的實行建議

對于土木工程來說，對其結構進行測評的時候能否滿足使用的要求以及能否符合功能的狀態都是測評需要注意的地方。不管使用什么樣的方法對其進行測評，都需要著重的對影響結構的因素、評估的指標進行仔細的分析，它們是土木測評工程中一項重要的研究內容。就土木工程的特點以及現有的研究成果來說，應該從使用的要求、使用的環境、設計以及施工這四個方面進行深度地研究。

（1）使用的要求

這里指的是使用的安全等級要求和工程多變的用途以及科學技術方面的指標。

（2）設計方面

通過對比施工的設計圖紙、閱讀勘測地質的有關資料等方法，來確定方案設計的合理與否、載荷計算的正確與否等信息。

（3）施工方面

通過分析施工的資料以及施工時的試驗報告、監督記錄、驗收記錄等資料，來判斷在施工的過程中受否存在由于管理不到位或者是施工的方案不合理而引起的工程質量問題。

篇（6）

FRP（fiberreinforcedplastics）復合材料主要有碳纖維（CFRP）、芳綸纖維（AFRP）及玻璃纖維（GFRP）等，其材料形式主要有片材、棒材和型材。FRP的共同優點是：輕質高強、高彈模、抗疲勞、耐腐蝕耐久性能好、熱膨脹系數低等。另外，FRP復合材料可以節省材料、自由裁剪、施工方便且速度快，雖然其前期投資較大，但維護成本低，經濟效益明顯。因此，FRP（片材）復合材料在土木結構加固工程中應用潛力巨大。

1、FRP復合材料的基本特性

隨著增強纖維材料的發展，碳纖維、芳綸纖維及玻璃纖維已經成為當前結構工程中加固補強的重要材料。一些典型的FRP（片材）復合材料的基本力學性能見下表。

FRP復合材料的性能各異，在拉伸強度及拉伸模量方面，玻璃纖維和芳綸纖維一般比碳纖維低1/3左右；在斷裂延伸率方面，芳綸纖維一般是碳纖維的2倍左右，玻璃纖維一般比碳纖維高70%左右；在韌性、抗沖擊性能方面，芳綸纖維和玻璃纖維要比碳纖維好得多；在抗堿腐蝕方面，芳綸纖維和玻璃纖維則不如碳纖維好。關于其它方面的性能差異，這里不再贅述。

2、FRP復合材料在結構加固工程中應用領域

2.1民用建筑、橋梁及工業廠房

FRP復合材料因其優異的力學性能，在民用建筑及工業廠房的加固中應用很多，主要有：①梁加固。加固的作用包括抗彎和抗剪。在進行抗彎加固時，FRP復合材料的纖維方向與梁的軸向一致，一般貼在梁的受拉側，已提高梁的承載能力。據有關試驗得出，只要該梁不是超筋梁，貼一層AK-60可以提高承載力30%左右，貼兩層可以提高40%左右；在進行抗剪加固時，FRP復合材料的纖維方向與梁的軸向垂直；②板加固。一般對于板的加固凈空要求比較高，而且加固后不影響其外觀，所以用厚度很薄且柔軟的FRP復合材料進行加固是一種理想的選擇；③柱加固。芳綸纖維布、玻璃纖維布是比較理想的柱加固材料。因為它們的彈模小，相對于碳纖維（彈模235Gpa），其延性較好；并且，在進行棱角打磨時一般只需要10mm左右，一般不需打磨，而碳纖維則需要30mm左右，若采用芳綸纖維就可以節約很多工時。

2.2地鐵、隧道

因地鐵和隧道是一種在地下工作的結構，所以它的受力與地面結構是不一樣的。在洞頂和洞側，它都有土壓力的作用，而且也有凈空的要求，所以進行裂縫修補時，傳統的加固方法不可行，而用芳綸纖維布（不導電）進行加固維修就可以滿足它的各方面要求，因為在地鐵或隧道的拱頂或側壁的裂縫一般是多向且不規則的，這就要求修復材料必須具有良好的抗剪性能，而且還是一種不導電的材料，所以芳綸布在隧道地鐵工程中是一種最佳的選擇。

2.3煙囪、水塔

由于煙囪水塔這樣向高空發展的結構，加固維修特別困難，傳統加固方法（如擴大截面法、粘鋼法）基本上很難解決這樣的問題，而采用輕質高強、耐腐蝕、耐久性能都很好的復合材料（尤其是芳綸纖維）進行加固，就是一種很好的方法。

3、幾種加固方法的比較

3.1擴大截面法

這種加固方法是通過增大受力面積來提高結構的承載力，一般用在一些較小且對凈空沒要求不高的結構中。這種方法雖然具有成本較低的優點，但是增加了原結構的自重，同時減小了凈空，工期長，有很大的局限性。目前，在較大的工程中很少用。

3.2粘鋼法

在用鋼板加固時，一般將鋼板貼在被加固的結構受力部位的外邊緣，同時封閉粘貼部位的裂縫和缺陷，約束混凝土的變形。粘鋼法加固的特點：①既可提高結構強度，又可提高剛度；②適應結構（鋼結構）又粘又鉚，適應節點加固；③延伸率大，適應沖擊、振動結構加固；④鋼板表面處理要求嚴格，粘結面易生銹；⑤厚鋼板端點處應力集中，混凝土易剝離。

由上述可知，采用這種方法加固必須注意幾點：①對鋼板的尺寸要求很嚴格。抗彎時宜薄點，以保證它和原結構的變形協調；抗剪時不僅宜厚點，而且在錨固時應使端部鋼板延伸到應力較小區，防止應力集中造成對結構承載力的損害；②貼完后，必須對鋼板邊緣裂縫進行處理；③還要對鋼板進行防腐處理，這也是一項長期的任務。所以其造價很高，而且它的使用范圍還有一定的局限性，一般只用在剛度要求很嚴格的地方。

3.3FRP復合材料法

FRP復合材料法加固的特點：①高強度、高彈模，厚度薄、重量輕；②材料可任意長度，任意交叉，適應任意曲面和任意形狀結構；③耐腐蝕，抗疲勞性能好；④施工簡便，與混凝土結合密實；⑤材料防潮要求嚴格，且不宜加固節點區域。

在目前的FRP材料加固市場中，碳纖維占的比例最多。碳纖維是一種導電、易發生脆性破壞的材料，可以承受很大的靜載，但在絕緣性要求很高的電氣化鐵路、地鐵及隧道工程中，不宜采用；同為高強高彈模的芳綸纖維不存在這樣的局限，能經常承受沖擊載荷，芳綸纖維的極限破壞形式為塑性破壞，而且還是它的優勢所在，其在抗剪方面也有很大的優勢，在加固墩子時一般也是利用它優異的抗剪性能，但芳綸纖維在裁剪時須用專門的陶瓷剪刀。

4、FRP復合材料的選擇

4.1環境影響

在高堿度和濕度的地區，宜選擇碳纖維復合材料，不宜選擇玻璃纖維復合材料；在溫度變化較大的地區，玻璃纖維的熱膨脹系數與混凝土相似，宜選擇玻璃纖維；玻璃纖維和芳綸纖維是良好的絕緣體，而碳纖維是可導電體，為避免鋼筋的潛在電流腐蝕，碳纖維材料不應與鋼筋直接接觸。

4.2荷載影響

對于經常承受沖擊或振動荷載的結構，應優先選擇芳綸纖維和玻璃纖維復合材料，它們的韌性、抗沖擊性能都比碳纖維復合材料好；對于要求耐蠕變和疲勞的結構，應優先選擇碳纖維復合材料，碳纖維材料耐蠕變和疲勞的能力比芳綸纖維和玻璃纖維材料好得多。

4.3保護層影響

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2剪力墻結構的設計原則

剪力墻的特點是外平面承載力小，內平面承載力大，外平面剛度小，內平面剛度大，因此，當剪力墻和外平面方向的梁連接時，會產生墻肢平面外彎矩，因此，在設計過程中，要盡量避免剪力墻的外平面搭接。在進行剪力墻結構設計時，要盡量沿著主軸的方向進行多向布置，盡可能的將不同方向的剪力墻連接在一起，但要防止出現拉通對直的現象;在進行抗震設計時，要盡量保證兩個方向的側向剛度相同，并且剪力墻結構要盡量簡單，防止出現單向有墻的情況，同時要盡量保證各個方向的剪力墻分布均勻，從而充分發揮剪力墻結構的工作性能。剪力墻的數量要科學、合理，如果剪力墻比較多，會增加抗側力的剛度，從而引起震力和重力的增加;如果剪力墻數量比較少，結構的抗側力則會減小。

3建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

3．1剪力墻平面布置

在進行剪力墻平面布置時，要盡量防止出現單向有墻的情況，剪力墻要沿著主軸及其他方向進行雙向、多向布置;剪力墻的抗側力剛度不能太大，一般情況下，為了充分發揮剪力墻結構的抗側力剛度和承載力，可以適當的增加剪力墻的間距，從而保證剪力墻結構的抗側力剛度合適。設計人員可以根據經驗公式T=(0．05－0．06)n(其中n為層數)，計算出T值，從而判斷剪力墻的數量及側向剛度。如果計算結果T比搭模計算周期T1大，則可以適當的增加剪力墻的數量;如果計算結果T比搭模計算周期T1小，則說明剪力墻比較多，可以適當的減少剪力墻的數量或者鑿開一些合理的孔洞，降低剪力墻的剛度。

3．2約束邊緣構件處理

無約束邊緣構件剪力墻和有約束邊緣構件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會減少一倍，對地震能量的消耗能力就會減少20%，因此，在設計剪力墻結構時，要根據不同級別的剪力墻軸壓比，選用相對應的邊緣構件。剪力墻邊緣構件可以分為約束邊緣構件和構造邊緣構件兩種情況，對于一級剪力墻和二級剪力墻結構，當剪力墻底部加強部位上面的普通部位和三級、四級非抗震設計建筑底部加強部位軸壓比小于相關規定時，要設置構造邊緣構件;當一級剪力墻和二級剪力墻結構，當剪力墻底部加強部位和高層建筑、重力荷載作用下墻體的軸壓比大于相關規定，要設置約束邊緣構件。

3．3剪力墻墻身鋼筋

在進行剪力墻結構設計時，一般情況下，對于四級抗震設計和非抗震設計，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0．20%;對于一級、二級、三級抗震設計，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0．25%。

3．4剪力墻連梁問題

在剪力墻結構中，在水平荷載的作用下，墻肢會發生變形，從而引起連梁產生內力，這時連梁端部的內力會減小連接墻肢產生的變形內力，從而約束墻肢變形，連梁對剪力墻結構十分重要，因此，在進行剪力墻結構設計時，要注意連梁問題的處理。連梁超筋是剪力墻連梁常見的問題，其本質是剪力剪壓比無法滿足相關要求，當墻段比較長時，連梁容易超筋的部位大多集中在中間段;當墻段中墻肢截面高度相差比較大，并且分布不均勻時，墻肢處連梁容易出現超筋現象。出現連梁超筋現象后，可以采用以下幾種方法進行處理:(1)可以通過調整剪力墻中連梁彎矩剪力塑形進行處理;(2)根據實際情況，適當的減少連梁截面高度;(3)當連梁破壞對垂直方向的荷載影響不大時，可以從地震作用的角度進行思考，放棄使用該連梁，計算獨立墻肢在多遇地震情況下的結構內力，墻肢配筋則應按照兩次計算得出的大內力進行。

4建筑剪力墻結構設計的要求

4．1平面結構布置

平面結構要具有良好的整體性，同時要做到簡單、均勻對稱、規則，對于長度、寬度比較大，或者不規則的平面結構，要設置合理的溫度伸縮縫，從而有效地提高結構的整體性，為增強抗扭效果，要盡量沿著周邊布置剪力墻，對于質量中心和結構剛度中心偏差比較大的結構，在地震作用下，受扭轉力的影響會產生巨大的破壞，因此，在設計過程中要注意盡量將質量中心和結構剛度中心重合在一起。

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鋼結構采用的材料相對比較簡單，一般也都是成材，在進行加工的時候也比較便捷，在土木工程鋼結構施工的過程中，一般會選擇精確度相對很高的構件，這樣在施工時，施工人員就可以在施工現場進行構件的拼裝，使用螺絲進行安裝就可以，不僅使施工更加的方便，又使施工的周期縮短，同時，鋼結構在安裝完成后，再重新進行改裝的過程也是比較便捷的。

1.2鋼結構的節能環保性較高

在建筑領域中，能源的消耗比較大，土木工程項目也不例外。但是鋼結構在土木工程中的應用可以有效的控制這一點，鋼結構的施工主要是以鋼筋為主要材料，而鋼筋具有可回收性，因此，在建筑物拆除之后，大部分的鋼結構都是可以回收利用的，這就有效的降低了能源的消耗情況，也避免了對環境的再次污染。

2鋼結構在土木工程中施工技術要點

2.1充分的做好鋼結構施工前的準備工作

在土木工程進行鋼結構施工前期，監理人員要充分的做好施工前的準備工作，不僅要對工程圖紙進行仔細認真的了解，同時還要詳細的了解工藝流程，充分的掌握施工過程中會遇到哪些技術難點。此外，還應該對圖紙進行仔細、認真的研究，對圖紙中可能出現的一些問題要及時的向上級報告，針對出現的問題，要及時的進行解決，確保鋼結構施工過程中不會出現失誤。

2.2塔吊在鋼結構施工中的使用技術

在土木工程項目的整個施工過程中，塔吊對鋼結構的施工有著重要的影響，在鋼結構施工的過程中，對于存在一些不同程度的起重幅度、不同重量的物體，塔吊對其都有著很強的適應能力。一般情況下，鋼結構施工都采用的是內爬式塔吊，可以從整體上降低鋼結構的使用成本。

2.3焊接技術在土木工程鋼結構施工中的應用

在進行土木工程鋼結構施工時，具有工程總量大、形式復雜、質量要求較嚴格、施工周期相對較短等特點，焊接作業對土木工程鋼結構的施工質量有著決定性作用，直接的影響了整個土木工程項目的安全性與穩定性。隨著科學技術的不斷變化發展，土木工程的高層鋼結構的空間定位已經可以做到，高層焊接技術的誤差值限制在9mm之內，施工效果比較明顯。

2.4吊裝技術在土木工程鋼結構施工中的應用

吊裝技術在土木工程鋼結構施工的應用有著重要的影響。在進行吊裝作業的時候，吊裝質量的好壞、吊裝速度的快慢對整個鋼結構施工都有著決定性的影響。因此，在進行土木工程鋼結構施工前期，要對吊裝的分布區域與施工工藝有計劃的制定出來，在進行吊裝作業設計過程中，要全面的考慮整個土木工程結構施工的平面設計圖、建筑物的立體構造、建筑內部的構造形式、塔吊的使用數量與位置分配、以及工程施工環境等等方面的因素，從而全面的展開綜合性、系統性的設計分析。

3提高土木工程鋼結構施工質量的分析

3.1加強鋼結構施工的設計與技術指導

鋼結構施工技術管理體系要不斷的完善，要嚴格的保證鋼結構施工的質量，要根據相關規定的標準對施工方案進行嚴格的審查，對于施工現象的工作人員是否是持證上崗的情況也要嚴格的審查，對于鋼結構施工的整體過程進行有效的技術指導，對于鋼結構的安裝與連接過程也要進行有效的把控，避免偏差過大的現象出現，確保鋼結構在施工的過程中能夠正常、順利的進行。另外，還要根據鋼結構的建筑自身的特點提出合理的施工方案，有效的施工流程、以及精準的施工參數等。還要聘請一些比較專業的人員，對施工人員進行技術培訓，從而使施工人員的技術水平不斷的提高，保證鋼結構施工能夠有效的、高質量的完成。

3.2科學、合理的采用施工設備

施工單位要根據土木工程鋼結構的施工特點，將質量較好的鋼結構施工設備有效的在土木工程中應用，不僅要滿足鋼結構施工的技術要求，操作性較強，同時，還要滿足工程施工成本節約的目的。對需要進入施工場地的設備要嚴格的檢查，對于設備的質量證書與實際的功能都要進行嚴格的審查，決不能因為價格低就選擇使用，要嚴格的確保工程配用設備的質量水平。

3.3確保鋼結構構件質量檢查工作的有效性

隨著鋼結構在土木工程施工中廣泛應用，鋼結構構件的加工過程也在也在不斷的發展，但是，對于鋼結構構件的質量確不能符合標準，這就要求土木工程施工企業在鋼結構構件進入施工場地時，要對其質量進行嚴格的檢查工作，對構件的尺寸大小、檢驗報告等等都要詳細的檢查，對于鋼結構施工過程中構件質量要嚴格的把控，從而使鋼結構施工質量可以有效的提高。

3.4對施工質量安全進行嚴格的監管

土木工程項目的有效施工，對人民群眾的生命財產安全有著重要的保證，在土木工程鋼結構施工的過程中，要確保施工的質量安全監管工作，一是，在鋼結構施工中要特別注重施工的安全性，對施工人員進行不定期的安全教育與技術培訓，并且，在施工的過程中設置防護網、安全帶等一些安全的防護措施，施工的工作人員也必須每人都佩戴安全帽；二是，工程的施工質量安全，在整個施工過程中，要不間斷的對施工質量與施工效果進行有效的檢查，防止在施工的過程中出現問題，盡可能的避免施工質量安全事故的發生幾率。

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(1)合法性。建筑工程質量檢測以國家頒布的《建設工程質量檢測管理辦法》為法律依據。

(2)公正性。根據國家的法律法規，第三方檢驗機構受相關利益者的委托檢測建筑工程的質量，以檢測結果出具檢測報告。因而，建筑工程質量的檢測更公正、公平。

(3)真實性。檢測機構出具的檢測報告是檢測和評估建筑工程的真實情況的結果，因而，具有真實有效性。

(4)準確性。檢測機構的檢測以質量工程質量的法律規定為原則，保留了所有檢測的憑據和資料，因而具有準確性。

(5)獨特性。建筑工程檢測報告的質量評估是針對某一工程而進行的，因而建筑工程具有差異，某一建筑工程的質量評估只能代表本工程的質量檢測結果，所以決定了其特有的性質。

2建筑工程主體結構質量檢測的內容與技術措施

2．1外觀檢測

因為從直觀上看，工程的整體可以從建筑工程的外觀上展現出來，所以，檢測建筑工程主體結構質量的過程中，檢測建筑的外觀其中的重點。就工程建筑的混凝土結構構造方面來看，墻面坑洞及裂紋、結構疏松和混凝粗糙等都是外觀檢測必須包含的內容，從這些方面上來看，建筑工程存在的問題和缺陷都可以在質量問題上體現出來。其中，外觀的檢測內容包含兩個方面，一方面是尺寸度量，它是分析建筑結構中多方面的基礎構建，其中包含有工程結構中支柱的直徑何高度、墻體側面深入地下的深度等內容。正是因為這些準確的數據測量，因而建筑工程的外觀施工能夠嚴謹的完成得到充分的保證。另一方面，估算測量的內容包含有測量和評估精確度不明的部件，不但確保控制好工程部件尺寸的變動幅度，而且保證了按照要求設計建筑工程的外觀。

2．2鋼筋保護層的檢測

工程建筑結構的抗壓強度，也就是檢測鋼筋的保護層，直接決定了其穩定和鞏固的程度，所以，充分保證工程的質量重視工程結構抗壓強度的重要性。測量工程建筑抗壓強度包括兩方面，其一是靜態抗壓檢測和動態抗壓檢測，它主要是利用雷達或超聲波等工具檢測工程結構的脈沖壓，推導結構部件的抗壓強度是通過發射脈沖與反射脈沖的脈沖波形質檢異同的比較完成的。其二是共振測定和鉆芯取樣法，前者判斷結構強度利用的原理是將適當的振幅和頻率的檢測波發射到工程構件上，進而得出工程構件以及檢測波產生多大的共振，最終得出判斷。另一種鉆芯取樣則就是在鉆孔檢測直接檢測主體結構的強度得出結論。但是因為多樣化的建筑結構，同時缺乏完善的檢測手段，因而必須具體問題具體分析，選擇和建筑工程本身相適應的檢測方法，這樣才能得出精準的工程結構抗壓檢測結果。

2．3混凝土的檢測

(1)回彈法。回彈法測量工程結構質量采用的重錘必須具有一定動量，進而通過對結構表面錘擊的方式得出測量結果。工程結構不一定能夠吸收所有捶打的動能，這主要是因為受到外界振動的影響，工程結構的混凝土只能吸收一部分，而重錘受到其余部分的動能產生反彈，從工程結構的表面離開。接著在比較重錘的反彈高度并與重錘的初動量的測量結果之后得出工程結構中的混凝土結構。例如，通常使用隨機抽樣的方式進行回彈法的抽樣檢測，抽樣檢測必須選擇不少于十個檢測構件進行。如果是檢測區域比較大的結構，可以將檢測區域劃分為若干小區域獨立存在。如果樣本容量尺寸為4.5×0.3m以下的構件，那么可以將其劃分為五個部分。測量的過程中，測區位置的安排要以構件的類型為依據，同時，要保持在2m的范圍內布置測區。回彈儀在使用的過程中要保持水平，測區的面積最好不能超過0.04㎡的范圍，還要根據不同的區域記錄相應的數據，避免出錯。

(2)超聲回彈法。超聲回彈法的方法原理是以回彈法為前提，充分運用超聲的優點，以超聲儀器為測量工具，將待測物體中的傳播時間以及超聲在物體內的傳播速度都計算出來，而且在上述基礎上測量主體結構表面的硬度參數，最終主體結構的硬度參數就在結合回彈值和聲速兩者的計算中得出。與其他檢測方法相比，超聲回彈法的特點較為突出，尤其是利用超聲回彈法，主體結構中的水分不會再成為測量的影響因素。因為現在建筑結構基本上都是利用混凝土建造主體結構，所以僅僅使用其中一種方法，主體結構中的水分很容易影響測量。因而必須結合超聲檢測法和回彈法，保證檢測結果盡可能不受主體結構中水分的影響，進而保證主體結構檢測的準確性。

3建筑工程主體結構質量檢測的管理措施

3．1建立監督小組

保證測量的精確度不但需要正確的檢測方法，同時也不能忽視對測量的監督，做好監督工作可以充分保證有效的建筑工程主體結構質量檢測。和具體的質量驗收相比，監督工作具有隨機性的特點，但是建筑工程主體結構質量檢測也可以有效的借鑒監督的結果。監督工作的作用是可以保證建筑工程主體結構的質量在檢測工作中反映的有效性，同時，監督部門要對隨機抽查實體建筑檢測結果給予高度重視，與此同時，也不能忽視檢測時產生的損害建筑主體的行為，并及時遏制這種檢測手段的實施。和具體的質量檢測有所不同，監督檢測工作的目的在于通過簡單有效的檢測手段，對實體質量驗收的具體效果充分掌握。通常由監督部門專門建立監督小組，利用精密的儀器，采用正確的測量手段，有效處理和檢測現場產生的問題。

3．2根據結構的形式抽樣

建筑工程主體結構的質量檢測手段必須科學、合理，以此確保產生準確有效的檢測結果。一般而言，利用抽查的方式檢測數量較大的待檢對象，其中抽樣數量的合理性直接關系到抽樣檢測結果的準確性。因而必須以待檢結構的形式分類抽樣，進而準確測量主體結構質量。例如，抽樣檢測不同的結構類型，包括檢測鋼結構、鋼筋混凝土結構，還要測量砌體結構，其中，每一個結構中又有具體的結構類型劃分，分別進行抽樣檢測。

3．3根據檢測物的容量選擇合適的樣本容量

選擇合適的樣本容量也是建筑工程主體結構質量檢測時必須重視的。按照相關的規定，監督部門必須檢驗檢測方式的合理性，一般而言，只要要選取待檢物總體容量的10%以上的容量作為樣本容量，若不滿總體容量的10%，則可信度不高。

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一、巖體結構的工程地質模型

巖體形成和發展過程伴隨著各種內、外地質營力的作用，從成巖的類型分為沉積巖、巖漿巖和變質巖三大類，由于結構面的存在使巖體具有一定的結構，其結構特性控制著巖體的性質和變形破壞，因此，我們在解決巖體工程問題時，應該從巖體的地質模型出發。孫廣忠教授建立了8個基本的地質模型：水平層狀巖體、緩傾層狀巖體、陡傾層狀巖體、陡立層狀巖體、彎曲層狀巖體、完整塊狀巖體、碎裂塊狀巖體和巖溶化塊狀巖體。孫玉科在研究了大量露天礦和水電工程的邊坡滑坡資料后，歸納出5種具典型意義的工程地質模型，即：金川模型、葛洲壩模型、鹽池河模型、白灰廠模型和塘巖光模型。目前，這些模型廣泛的應用在巖體工程中，從地質模型建立的角度考慮，首先應該調查巖體中結構面的發育特征以及與結構體的組合特征，查明巖體的賦存地質條件，如地下水、地應力條件等，再與上述的基本類型進行對比，選擇適合巖體工程的模型。為了便于后面的力學分析，在建立地質模型時從各基本模型的共性特征入手，并根據工程自身的特點充分體現其個性的一面。因此，建立巖體的工程地質模型是一項系統的工作。

二、巖體結構力學模型

孫廣忠提出了四種巖體介質，并根據介質的特性提出了四種巖體力學的分析方法，表1中是四種力學介質巖體特性。

表1各種力學介質巖體特征

連續介質

碎裂介質

板裂介質

塊裂介質

巖體結構

1、完整結構

2、高地應力下散體結構及碎裂結構

低地應力下條件下碎裂結構及粗碎屑散體結構

板裂結構

部分碎裂結構

塊裂結構

巖體變形機制

結構體壓縮及剪切為主

結構體（壓縮、剪切），結構面（閉合、滑移）

結構體橫向彎曲及縱向縮短

沿結構面滑移

巖體破壞機制

材料的張及剪破壞

沿結構面滑動、結構體滾動、結構體張及剪破壞

彎折、潰屈、傾倒滑動

沿軟弱結構面滑動

巖體力學性質控制因素

材料及環境因素

材料、結構效應及環境因素

軟弱結構面及結構體

軟弱結構面

巖體力學性質研究方法

典型地質單元三軸力學試驗及尺寸效應

巖塊三軸試驗、尺寸和圍壓效應

軟弱結構面力學性質及彈性模量

軟弱結構面力學性質及爬坡角理論

巖體力學分析方法

連續介質巖體力學

碎裂介質巖體力學

板裂介質巖體力學

塊裂介質巖體力學

對于基巖斜坡失穩破壞主要表現為軟弱巖體的蠕滑變形、巖體沿著已存在的地質結構面發生剪切破壞、巖石塊體的塌落和板狀結構巖體的傾倒、上部巖體沿巖層層面或較軟弱夾層發生剪切滑動等。李鐵峰將基巖斜坡的變形模式進行了總結，根據結構面傾向、傾角與斜坡產狀之間的關系，以及軟弱夾層的發育情況，將斜坡的變形模式分為傾倒變形、潰屈型破壞、順層滑動破壞、裂隙滑動、侵入接觸滑動、拉裂－脫離母巖－崩塌、壓縮流變。

三、巖體結構力學的分析方法

早期多數把巖體看成連續的介質，用一些連續的線性分析方法來解決巖體力學問題。根據巖體不連續、方向異性等特點，目前出現了許多的不連續分析方法，如：離散元算法、塊體理論、DDA方法等，其理論基礎更符合巖體的性狀。

離散元法（DiscreteElementMethod）考慮結構體受力后的運動狀態，以及由此導致受力狀態及系統的變形（塊體運動）隨時間的變化，該法由Cundll于1971年首次提出，用來計算結構面和結構體組成巖體的非連續變形，以后又進一步發展了考慮塊體本身的彈性變形，并推廣至三維和動力問題。目前，離散元應用的文章較多，而研究基礎計算方法的文章很少，因此，加強離散元法基礎理論、基礎算法及誤差分析方面的研究，汲取有限元法等數值方法的優點，使之既能保持在描述散體的整體力學行為和力學演化全過程方面的優勢，又能有效描述介質局部連續處應力狀態和變形狀態，使離散元法的模型建立真正滿足幾何仿真，物理（本構）仿真，受力仿真和過程仿真的原則，是離散元法研究領域的首要工作。

塊體理論由石根華（1977）提出并在美與Goodman合作完善起來的，應用幾何學、拓撲學碎裂結構巖體。近些年，塊體理論在巖體工程中應用十分廣泛，E.Hoek等（1998）應用塊體理論開發了用于地下開挖工程的分析程序—Unwedge；2001年Rocscience公司推出了Swedge4.0，該軟件可以用來計算邊墻塊體的體積及穩定系數。汪衛明、陳勝宏（1998）在矢體概念的基礎上開發出三維巖石塊體系統的自動識別方法，該方法能夠有效解決包含不規則地形面和非貫通結構面等情況下的復雜塊體的識別問題；盧波、陳劍平等通過應用隨機不連續面三維網絡模擬技術對復雜有限塊體的自動搜索及確定其空間幾何形態，并提出了“有形即是有限”的分析方法；張子新等把分形幾何與塊體理論相結合，提出分形塊體理論，建立分形塊體理論赤平解析法，并把隨機概率模型引入分形塊體理論，研究了三峽高邊坡關鍵分形塊體的滑落概率和分形塊體的大小及其分布密度；張子新等將赤平投影圖解析化，提出了塊體理論的赤平投影解析法，并應用該法分析了某礦卷揚機硐室的穩定性；趙文把概率理論引入節理跡長分布的研究之中，推導了多組節理切割巖體形成關鍵塊體概率的計算公式，從而使原來的一些關鍵塊體轉化為穩定塊體，減少了關鍵塊的數量。

近年來，石根華又將塊體理論進一步發展，1993年由石根華提出的塊體系統不連續變形數值分析新方法，簡稱為DDA方法，該方法是求解塊體系統連續變形、大變形和大位移數值分析方法，塊體的形狀可以是任意的凸凹多邊形，塊體間也不一定要求角點接觸。國內已研制了二維DDA程序軟件，并與日本九州大學環境地盤工學研究中心合作將三維塊體分析方法應用于三峽船閘高邊坡的巖體穩定分析，并對船閘開挖施工過程及其支護效果的數值模擬，繪制了各開挖步序的巖體變形等值線圖。

四、巖體結構控制論的工程應用

隨著國民經濟的發展和大型建設項目的實施，涉及到大量的地下工程建設項目，如采礦巷道、道路隧道、水電工程的地下洞室等。地下工程的一項主要研究工作就是分析圍巖應力重分布特點以及變形破壞規律，這些都要受到巖體結構的控制。例如：康立勛通過研究塊狀結構巖體中自重應力傳播的法則，得到了巖體的應力大小受巖塊數量以及巖塊幾何參數控制的結論，并將研究結果用于計算煤炭地下采場頂結構載荷。隧道工程中巖爆和巖體結構關系密切，完整性好的巖體易發生巖爆，當節理裂隙發育到一定程度一般不會發生巖爆；巖層的層厚狀態及層面與洞室的空間組合關系與巖爆有重要的關系；優勢節

理組與最大主應力的夾角大小也與巖爆緊密相關。

上面提到了巖質邊坡變形破壞形式主要受控于巖體的巖性和結構特性。如：河西走廊金川露天礦上盤西區邊坡變形破壞、烏江雞冠山崩破壞和清江水布埡水利樞紐馬崖高邊坡等屬于傾倒破壞；因此，分析巖體穩定性時，應根據巖體的巖性、巖體結構特性等對邊坡進行分區，分析各區巖體力學機制和變形破壞機制，再結合邊坡開挖各項參數計算邊坡穩定性。

一般計算地基沉降變形時，把地基巖體當作各向同性介質，未考慮結構面的影響。其實，當巖體中的節理裂隙發育程度及方位滿足某種條件時，則地基的滑移變形將受其中的優勢結構面控制。如：章楊松等對潤揚大橋節理化巖體，運用優勢結構面理論，分析確定了影響和控制巖體地基沉降變形的優勢結構面組合，提出了“優勢結構面模型”與“遍有節理單元模型”數值分析確定巖體地基沉降變形的聯合算法。遍有節理單元模型是考慮遍布巖體中的節理對巖體的受力和變形的影響的數值分析方法計算時輸入了眾多組結構面的參數，而考慮優勢面時只輸入兩組左右優勢面的參數，次要的結構面則忽略之。在相同力條件下，考慮優勢結構面影響時，計算的地基變形大于不考慮優勢結構面影響時計算的地基變形，說明優勢結構面對地基的變形有明顯的影響，因而也將影響地基的承載力。

五、結論

本文從巖體工程地質模型、結構力學模型、分析方法和工程應用這四個方面總結了巖體結構控制論的研究和應用現狀。根據巖體的巖性特征、結構面發育情況、巖體的地應力、地下水條件等建立巖體的工程地質模型，并將巖體劃分為四種力學模型，分析巖體結構控制下的變形破壞機制。介紹了目前用于不連續巖體結構計算的方法。對巖體結構控制論在地下工程、邊坡工程、庫岸工程和地基基礎中的應用作了簡單介紹。

參考文獻

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