毕业论文：土建结构的安全性和耐久性.doc

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1、1毕业论文题 目： 土建结构的安全性和耐久性 系 别： 建筑工程系 专 业： 工程造价 学生姓名： 学 号： 年级： 指导教师： 职称： 2开题报告1选题的目的和意义近年来伴随着结构工程的快速发展，土建结构工程的安全性和 耐久性成为保证土建结构工程质量最重要的基础指标。结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力，是结构最重要的质量指标；土建结构工程的耐久性与工程使用寿命，是使用期内结构保持正常功能的基础。运用研究的新技术理论，并且结合结构耐久性和安全性方面的研究，提高了土建结构设计的安全水准、结构耐久性和使用寿命，使工程结构的安全性和耐久性更好的适应我国现代化建设的需要。2研究的重点内容1.土建工程安

2、全性与耐久性的发展现状。2.调查土建工程安全性与耐久性资料。3.怎样将土建工程安全性与耐久性有效结合起来。4.总结土建工程安全性与耐久性资料，并进行分析，得出结论。三、进度计划2015 年 7 月 10 号确定题目2015 年 7 月 20 提交开题报告初稿2015 年 8 月 22 号完成论文初稿2015 年 9 月 15 号之前完成全部论文（电子版）四、 指导老师意见同意开题指导老师：韩韶硕2015 年 7 月 23 日3中文摘要近 年 来 伴 随 着 结 构 工 程 的 快 速 发 展 ， 土 建 结 构 工 程 的 安 全 性 和耐 久 性 成 为 工程质量最重要的基础指标。在 结 构

3、 构 件 承 载 能 力 的 安 全 性 、结 构 的 整 体 牢固性和结构的耐久性等方面的安全设置水准，总体上均低于国外同类规范 。 在 调 整 结 构 安 全 设 置 水 准 的 问 题 在 着 不 同 的 见 解 。结 构 安 全 性是 结 构 防 止 破 坏 倒 塌 的 能 力 ， 是 结 构 工 程 最 重 要 的 质 量 指 标 ； 土 建 结 构 工 程的 耐 久 性 与 工 程 使 用 寿 命 ， 是 使 用 期 内 结 构 保 持 正 常 功 能 的 基 础 。 本 文 运 用研 究 的 新 技 术 理 论 ， 并 且 结 合 结 构 耐 久 性 和 安 全 性 方 面 的

4、研 究 ， 提 高 了 土 建结 构 设 计 的 安 全 水 准 、 结 构 耐 久 性 和 使 用 寿 命 ， 使 工 程 结 构 的 安 全 性 和 耐 久性 ， 更 好 的 适 应 我 国 现 代 化 建 设 的 需 求 。关键词：土建结构工程 规范 安全设置水准 安全性 耐久性 4目 录一土建结构工程的安全性.61.1 我国结构设计规范的安全设置水准.61.1.1 结构构件承载能力的安全性.61.1.2 结构的整体稳定性.71.1.3 结构的耐久安全性.81.2 结构设计规范的概率可靠度设计方法.8二、土建结构工程的耐久性.102.1 土建结构工程的耐久性现状.102.2 土建结构工程

5、使用阶段的正常检测与维护.14三、提高结构工程质量的措施.153.1 狠抓结构质量 增强全员质量意识.153.2 落实具体措施 确保结构工程质量.16结 论.18参考文献.19致谢.205正文第一章 土建结构工程的安全性结构安全性是各种作用下结构防止破坏倒塌、保护人员不受伤害的能力,是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建工程法规和技术标准(规范、规程、条例等)的合理设置及运用相关联。1.1 我国结构设计规范的安全设置水准 对结构工程的设计来说，结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固

6、性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准，总体上要比国外同类规范低得多。 1.1.1 结构构件承载能力的安全性 与结构构件安全水准关系最大的二个因素是：1）规范规定结构需要承受多大的荷载（荷载标准值） ，比如同样是办公楼，我国规范自 1959 年以来均规定楼板承受的活荷载是 1.5KPa（在新修订的规范里已改为2KPa）,而美国、英国则分别为 2.4KPa 和 2.5KPa；2) 规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小，前者是计算确定荷载对结构构件的作用时，将荷载标准值加以放大的一个系数，后者是计算确定结构构件固有的承载能力时，将构件材料

7、的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度，在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数，体现了安全储备的需要；而在可靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数，体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数6越大，表明安全度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载（如结构自重）的分项系数分别为 1.4 和 1.2，而美国则分别为 1.7 和 1.4，英国 1.6 和 1.4 ；这样根据我国规范设计办公楼时，所依据的楼层设计荷载（荷载标准值与荷载分项系数的乘积）值大约只有英美的 52%（考虑人员和设施

8、等活载）和 85%（对结构自重等恒载） ，日本与德国的设计规范在某些方面比英美还要保守些。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范，就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾，至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是，在其他建筑物的活荷载标准值上，与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水准上与国际间的差距并不相同，比如钢结构的差距可能相对小些。 公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似，除车载标准外，荷载分项安全系数（我国规范对车载取 1.4，比国际著名的美国 AASHTO 规范的 1.75 约低25

9、%）与材料强度分项安全系数均规定较低。 尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低，但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的，这里的问题主要在于设计墨守陈规，在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。 1.1.2 结构的整体稳定性 除了结构构件要有足够承载能力外，结构还要有整体稳定性。结构的整体稳定性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力，或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的延性、荷载传力途径的多重性以及结构体系的超静定性，均能加强结构的整体稳定性。设置竖直方向和水平方向的钢筋系杆将整个结构连成一个整体，是7提供结构整体稳定性的方法之一。按特定的局

10、部破坏状态的荷载组合进行设计，也是保证整体稳定性的措施之一。当偶然事件产生特大的荷载时，要求按荷载效应的偶然组合进行设计以保持结构的完整无缺，往往经济上代价太高，有时甚至不现实。此时，可采用允许局部爆炸或撞击引起结构发生局部破坏，但整个结构不发生连续倒塌的原则进行设计。唐山大地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体稳定性有很大关系。2001 年石家庄发生故意破坏的恶性爆炸事件，一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏，竟导致整栋楼的连续倒塌，也是房屋设计稳定性不足的表现。 1.1.3 结构的耐久安全性 我国土建结构的设计与施工规范，重点放在各种荷载作用下的结构强度要求，而对环境因素作用（如干湿

11、、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀）下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故，其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害，所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求，如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级，都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高结构构件承载能力的安全设置水准，在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。 1.2 结构设计规范的概率可靠度设计方法 自 1984 年国家建委和国家建设部颁布了建筑结构设计统一标准以来，8我

12、国的建筑结构设计规范已从 80 年代末期起抛弃了传统的多安全系数设计方法，从而统一采用以概率理论为基础的可靠度设计方法；其它的工程部门如公路、铁路、港口、水利的结构设计规范也正在或计划作这样的转变。我国规范的可靠度设计方法是参考国际上的相应标准 ISO2394 并经过国内科技人员努力后得以实施的。将可靠度设计方法用于结构设计规范，在国际学术界内通常被看成是一种发展趋势，但在工程内界则存在不同看法。尽管有了 ISO2394，国外却鲜有重要或著名的结构设计规范已直接采用了可靠度设计方法，至今仍采用多安全系数设计方法或称荷载抗力系数法。在我国，对于建筑结构设计规范中的可靠度设计方法以及企图将我国各个

13、行业的各种结构设计规范都用可靠度方法统一起来的做法，虽然工程设计界颇有微词，但学术界持赞成和肯定者是主流，不过仍不时有人对可靠度方法用于设计规范的适用性提出质疑。本人经多次与各方专家进行交流均较为集中地反映了对规范可靠度方法的意见分歧。 对我国规范的可靠度设计方法持肯定意见的专家认为这是重大的科技进步，可靠度方法对安全度的概率定义要比定值的安全系数更清晰、更科学、更合理，当然概率可靠度设计方法本身尚有不少缺陷，有待进一步修改完善。持相反意见的人则认为，结构设计规范所面向的是类型多样的复杂群体，在安全度上需要考虑的不确定性与不确知性非常复杂，并不是“从统计数学观点出发的概率定义”所能科学描述或处

14、理；规范可靠度方法在我国十多年的实践表明，它并没有给结构设计的安全性带来明显实效，反而造成了安全概念上的某些混乱；对工程技术人员来说，结构的安全度用可靠指标和虚假的失效概率表达后变得更加不可揣摩和模糊不清，不如安全系数那样从安全储备出发的度量方法更为直观和便于处理具体工程的安全问题；现行设计规范中的可靠度方法很不成熟，存在不少根本缺陷；他们认为半概率的多安全系数方法更适用于规范，也不排斥可靠度分析的结果可以作为一种参9考，在综合判断安全系数的合理取值时予以考虑。 第二章 土建结构工程的耐久性土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能包括结构的安全

15、性和结构的适用性，而且更多地体现在适用性上。 2.1 土建结构工程的耐久性现状 大多数土建结构由混凝土建造，混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题，并非我国所特有，但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。 长期以来，人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到 70 年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现劣化；据 1998 年美国土木工程学会的一份材料估计，他们需要有 1.3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题，仅修理与更换

16、公路桥梁的混凝土桥面板一项就需 800 亿美无，而现在据知联邦政府每年为此的拨款只有 5060 亿美元。另有资料指出，美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占这一环境下桥梁的 1/4。发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施，如加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融损害，钢筋的混凝土保护层最小厚度从 50年代的 2.5cm 逐渐增加到 4cm、6cm 直到 80 年代后的 7cm，而混凝土强度的最低等级也从 50 年代的 C25 增到后来的 C40，桥面板混凝土从不要求外加引气剂、不设防水层到必须引气以及需要设置高级防水胶膜并引入环氧10涂膜钢筋。而我国遭

17、受盐冻侵蚀地区的公路桥梁在耐久性设计方面至今仍无明确要求，对混凝土保护层和强度的要求仅为 2.5cm 与 C25，与上面提到的加拿大 50 年代水准一致。我国建设部于 80 年代的一项调查表明，国内大多数工业建筑物在使用 2530 年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅 1520 年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持 50 年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有 3040 年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重，由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用十年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落，

18、需要大修。京津地区的城市立交桥由于冬天洒除冰盐及冰冻作用，使用十几年后就出现问题，有的不得不限载、大修或拆除。盐冻也对混凝土路面造成伤害，东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。我国铁路隧道用低强度的 C15混凝土作衬砌材料，密实度和抗渗性差，不耐地下水与机车废气侵蚀，开裂与渗漏严重；对几个路局所辖的隧道进行抽样调查表明，漏水的占 50.4%，其中 1/3 渗漏严重，并导致钢轨等配件锈蚀以及电力牵引地段漏电，影响正常运行，而 1999 年颁布的铁路隧道设计规范仍未能对隧道的耐久性问题采取适当的对策，如适当提高混凝土的最低强度等级和在混凝土中掺入化学纤维等。 耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程仍未吸取国际和国内的大量惨痛教训，还沿着老路重蹈覆辙。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥，仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。甚至大型工程如 2000 年投入运行的珠海莲花跨海大桥，其主体结构在浪溅区仍采用不耐海水干湿交替侵蚀的 C30 混凝土与 34cm 厚的保护层厚度。有专家估计，我国“大干”基础设施工程建设的高潮还可延续 1520