民用建筑和公共建筑区别范文

时间:2023-12-16 16:33:59

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民用建筑和公共建筑区别

篇1

关键词:建筑物;维修加固;原因;原则;方法

近年来,人们对建筑物的安全性、适用性、耐久性要求不断增强,对已有建筑物的维修与加固引起了工程界的广泛重视。而且在今后一段时间内建筑物的维修与加固将会有较大的发展。

一、 维修、加固的原因和目的

建筑物,无论是工业建筑还是民用建筑,一般都应满足安全性、适用性、耐久性三项基本功能要求。随着国民经济的发展以及人民生活水平的提高,居住条件,部分已从要求适用到讲究美观。甚至设计新的工业建筑时,也开始注意型式以及适当装饰,以创造环境美的生产条件。因此现代建筑物不仅都要满足上述三项基本功能要求,对不同的建筑类型有时还应有不同程度的艺术性要求。应该说安全性、适用性、耐久性、艺术性是建筑物的四项基本功能要求,只是对不同类型的建筑物,要求的功能的侧面有所不同而已。

建筑物在正确设计、精心施工、正常使用与维护的情况下,在其设计的预期使用年限内,应该满足其使用功能要求。但无论是旧建筑物还是新建筑物,都可能由于种种原因,造成建筑物不满足上述某项或几项功能的要求。这些原因主要是在下述三个阶段形成:

1.设计阶段

在设计阶段可能由于勘察、设计资料不全或不准,建筑、结构的方案不合理,造型不妥,设计计算有误,或构造不合理等原因,致使建筑物不能满足预定功能要求。

2.施工阶段

建筑物在施工阶段,可能由于施工管理不善,或施工技术水平低下,或人为非法的偷工减料及不按施工规范操作等原因造成隐患,工程交工后,建筑物不能满足原设计功能要求。

3.使用阶段

(1) 建筑物使用年久老化,建筑物在正常使用与维护情况下已经达到或超

过了设计使用年限,已完成其功能要求的使命。

(2) 建筑物使用年久失修,建筑物正常使用,但维修不好或没有维修,在尚未达到设计使用年限就已丧失某项或几项功能要求。

(3)建筑物使用不合理,包括建筑物用途变更,超载使用,使用条件或环境恶化以及人为破坏等原因。

(4)自然灾害及偶然事故,如地震、风灾、水灾、滑坡、坍塌、爆炸、撞击及其他各种事故。

由于这些在不同阶段形成的种种原因,导致建筑物不能满足或丧失某项或

几项功能要求。为恢复或部分恢复其原有功能或一定的功能,就应及时进行维修或加固,因为建筑物的缺陷和损坏的严重程度不同,要求维修或加固的深度也就不同。一般情况下,维修主要是解决建筑的耐久性问题,当然有时也能改善或改变建筑物的适用性,甚至是为了改善或提高建筑物的艺术性要求,而进行特殊的维修。加固一般是为恢复或提高建筑物的安全性和耐久性。另外有一些建筑物的维修或加固,并非由于缺损而要恢复其功能,而是为了变更使用功能,也就是改变建筑物原设计功能,满足新的适用性要求,如把民用建筑改为小型工业建筑,或将民用建筑改为低档公共建筑,或者上述两种情况相反的改变。总之,维修加固的目的要求不同,进行维修加固的深度、方式方法和技术都有区别,甚至有的差别很大。

二、维修、加固的原则与要求

建筑物的维修加固工作,主要包括设计与施工两部分,在设计之前对某些重要的建筑物,尚应作检查监定工作。因此维修加固的设计和施工与新建工程相比要复杂的多。主要应注意一下几个原则。

1.维修加固的设计应简单易行,安全可靠,合理经济。

2.维修加固施工要求在不停产或尽量少停产,不影响或少影响工作和生活的条件下进行。

3.尽量保留原有建筑物,减少拆除工作量,保留部分应有足够的安全性与耐久性,具有利用价值。

4.维修加固时,施工场地狭小,在维修加固的建筑物内一般都有生产设备或工作和生活设施,各种管线纵横交叉;建筑物外有相邻建筑物或构筑物或道路等设施。因而对施工组织、工艺布置、施工方法和技术等应有特殊的安排。

5.因进行维修加固的综合技术经济比较,这种比较包括使用价值、维修加固方案等扩大的综合技术经济比较。

三、维修、加固方法的选择

在选择维修加固方法之前,应该先根据建筑物的具体情况,在经过多种方案比较后确定维修加固方案。根据方案的目标与要求,选择具体的维修加固方法和技术。目前比较成熟的常用的维修加固方法和技术很多,特别是民用建筑和公共建筑的维修方法和技术更多。

1.建筑物表面维修

建筑物的结构构件表层或深层存在破损、腐蚀、蜂窝、孔洞、裂缝、锈蚀等老化缺损问题。一般方法是彻底清除老化缺损层,按需要补做新的表层。如是局部维修,作与原表层相同(包括型式、材料、颜色等)的新表层。如是全面维修,则按方案要求作可能与原表层完全不同的新表层。表面维修的方法比较多,维修深度差别大。

2.压浆及灌浆技术

压浆及灌浆技术主要用于建筑物的结构构件内部缺陷(表层或深层的蜂窝、孔洞)和裂缝处理。这种方法简便,经济效果好,能恢复建筑结构原来功能,但不能提高承载能力。

3.喷浆及喷射混凝土技术

喷浆常作建筑结构构件表层维修及补强,喷射混凝土可以是喷射素混凝土和配筋喷射混凝土,可用于各种类型结构构件的补强加固。它的特点是:新旧结构结合力高,补强加固效果好,施工不用模板,工艺简单,技术经济效果好。

4.粘贴钢板加固技术

用建筑胶粘剂将钢板粘贴到设计的补强加固部位。粘钢板的施工工法已被业内广为熟悉,其实质相当于对结构构件加大配筋量,可用于各种材料的结构构件粘贴钢板补强加固。这种方法粘结力高,基本不减小建筑物的使用净空,施工用场地小,工艺简单,工期短,施工时对生产、工作、生活影响小。

5.增设支点(支柱、支座)加固技术

这主要用于梁式结构构件的加固。这种方法能提高结构的承载能力,施工简单,但会减小原来建筑物的使用空间。

6.钢拉杆及钢围箍加固技术

这种钢拉杆和钢围箍主要用于建筑结构中的梁、柱等杆件加固。这种方法施工工艺简单,速度快,影响建筑物的使用净空小,但外观不整齐,耗钢量大。

7.外包加固技术

在建筑结构原构件外边,外包一层混凝土或钢筋混凝土加固。这种方法技术简单,用的较多,但施工麻烦,工期较长,施工时对生产、工作、生活影响较大。

建筑物的维修加固情况复杂,问题繁多,按建筑物的类型有工业建筑和民用建筑;按建筑结构种类有金属结构、钢筋混凝土结构、砌体结构、木结构;按维修加固的原因有老化缺损的,有自然灾害及偶然事故的,有改变原设计使用功能的等等,因此建筑维修加固的方法和技术也是多种多样的,这些维修方法及加固技术用于钢筋混凝土结构建筑较多些,但有的方法和技术具有多种用途,也可用于砌体结构等其他结构建筑物的维修与加固。(抚顺职业技术学院;辽宁;抚顺;113006)

参考文献

篇2

关键词:方案阶段 总平阶段 施工图阶段

一 方案阶段

1.第一要先看预留水暖井,水暖井的预留参照水表的尺寸进行有目得的预留,根据国标图集02ss405-1每个表之间间距来确定。

2.室内外消火栓的确定:前室与走道的消火栓位置是否合理,在确定消火栓前,要熟读《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》。

3.看户型内的有关水的位置,卫生间及厨房,在方案阶段合理布置给水管及排水管的位置以确保卫生间及厨房用具的合理位置。

4.大概确定泵房的位置以及高位消防水箱的位置。

二 总评阶段

1.了解整个总平的给排水进出水口位置,市政给水的水压。

2.排水经化粪池接至市政排水井的具置以及市政预留排水井的标高。

3.确定化粪池的位置,化粪池要设置在尽量远离住户而且绿化草丛中,这样会在每年的清掏时期不会影响住户的正常生活,具体到化粪池的大小就要根据规范及图集进行选择。这个到具体项目会有具体的计算模式。

三 施工图阶段

1.方案阶段:1)在每个项目里首先看水暖井,尺寸够不够,再看消火栓大概布置位置是否合理,根据规范判断。

2)高规中: 高层建筑室内、外消火栓给水系统的用水量,不应小于表高规7.2.2的规定。

消防电梯间前室应设消火栓。

消防竖管的布置,应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位。每根消防竖管的直径应按通过的流量经计算确定,但不应小于100mm。

以下情况,当设两根消防竖管有困难时,可设一根竖管,但必须采用双阀双出口型消火栓。

十八层及十八层以下的单元式住宅;

十八层及十八层以下、每层不超过8户、建筑面积不超过650

(注解:每个消火栓的保护半径25米.)

最后再看户内用水点的排水管道布置位置不要妨碍排气道及通风口的位置。

2.总平阶段:拿到项目首先看要做的项目处于总平的那一块,然后给甲方确定给排水进出口方向及位置,市政预留排水井位置及标高,拟定化粪池位置及大小,最重要看是否小区有地下停车场,如果有在总平阶段就要给建筑结构提地下停车场的上面道路覆土埋深最少1.5m,以确保道路雨水在1.5m覆土里设置雨水井排至小区外预留雨水井处。

最重要的是总平阶段考虑室外消防的问题:见规范进行设计.

3.施工图阶段:

给水系统

一般市政给水的水压是0.3MPa,就是3公斤压力,我们都知道.当按直接供水的建筑层数确定给水管网水压时,其用户接管处的最小服务水头,一层为 10m ,二层为 12m ,二层以上每增加一层增加 4m,按这样的计算最多市政管网水压满足六层就是28m,那么就要求说七层以上所有的层都得加压供水。加压供水就是泵房内考虑的事情,一般情况下每六层一个系统这样不会损失能量,如果这样考虑的话就会出现楼层数达到三十多层就要四五个加压系统,前期投资比较大,后期收益比较好,没有能量损失很合理;对于开发商就会觉得投资太大,所以我们考虑第二套方案就是看小区的情况而定,小区很大,绝大部分都是18和30层,那么就把加压系统分成两个系统,一部分供所有7~18层,一部分供19~30层,这样前期投资较少,但会出现后期能量减压,把好不容易加压的能量又要局部剪掉了,但系统会很简单也是我们现在常常利用的这种方案。

热水系统

1.集中热水供应系统应设热水循环管道,其设置应符合下列要求? (节能、节水)

1 )热水供应系统应保证干管和立管中的热水循环;

2) 要求随时取得不低于规定温度的热水的建筑物, 应保证支管中的热水循环, 或有保证支管中热水温度的措施;

3)循环系统应设循环泵,并应采取机械循环。

4)设有三个或三个以上卫生间的住宅、别墅,当采用共用水加热设备的局部热水供应系统时,宜设热水回水管及循环泵。

2. 高层建筑热水系统的分区, 应遵循如下原则?一般技术要求:

1) 应与给水系统的分区一致, 各区水加热器、贮水罐的进水均应由同区的给水系统专管供应;当不能满足时, 应采取保证系统冷、热水压力平衡的措施;

2 ) 当采用减压阀分区时, 除应满足本规范第3.4.10条的要求外, 尚应保证各分区热水的循环。

3) 当给水管道的水压变化较大且用水点要求水压稳定时, 宜采用开式热水供应系统或采取稳压措施。

排水系统

见《建规》规范下列情况下应设置通气立管或特殊配件单立管排水系统 :

生活排水立管所承担的卫生器具排水设计流量, 当超过本规范表 4.4.11 中仅设伸顶通气管的排水立管最大设计排水能力时。

建筑标准要求较高的多层住宅和公共建筑、 10 层及 10 层以上高层建筑的生活污水立管应设置通气立管。

雨水系统

一般说来,多层建筑的屋面雨水系统是以切>系统为主,屋面雨水经雨水立管排至室外散水上,然后由地面或明沟流至附近道路的雨水口,每个雨水立管的汇水面积通常不超过200m2。而高层建筑的屋面雨水是以内排水系统为主,屋面的雨水经雨水立管排至底层雨水出口接至雨水管网。

消防系统

高层建筑两路进水问题 一般情况下,宜从两条相对独立的市政给水干管上引入,该两管之间最好连通,并设阀门井,如只能从一条市政给水干管上引出两管,则从两端引入。中间设阀门井,这可以确保高层室外消防水量由市政供水。如不能满足,则地下水池要贮备室外消防水量,这会加大建设水池造价,占用地下室用地,且消防吸水口吸水高度不能超过6m也难以解决。 但事实上一般城市室外消防都不能满足两条进水管,室内外消防水量又大于25L/s,所以一个小区都需要设计一个消防水池来满足室内外消防水量的要求。再根据高规7.3.5条一个小区可共用消防水池,消防水泵,高位消防水箱。且高位水箱应设置在高层建筑群内最高一栋楼层建筑的屋顶最高处。

自动喷水系统

普通住宅按高规不设置自喷,对于商业网点加住宅我们统一考虑为住宅,对于商业网点与商业的区别在这里我们讲述一下;商业网点见建规第4页,故名商业就是建筑面积大于300平米。对于高规中7.6.2条除了介绍的这几点除外所有的都需要做自喷。所以我们又得回到高规那些分别一类,那些分为二类,一类建筑除了7.6.2条外都要设置,对于一类建筑的商业网点就需要设置自喷。自喷咋设置见自喷规范:第一布看火灾危险等级可以找出属于那种危险等级,比如商住楼,中危一级,然后回到5.0.1条喷水强度为6,作用面积为160平米,选择表格7.1.2布置喷头满足条件,在设置自喷时注意两点,每层设置水流指示器及信号阀,每层末端做试水阀。每个湿式报警阀末端做试水装置。

灭火器系统

根据灭火规范此项目属于民用建筑普通住宅属于轻危险级,再看灭火类别一般采用干粉灭火,轻危险级一般按1公斤2公斤的量来选,也可以选择三四公斤的,量大具数可以少,但如果是中危险级就必须选择三四公斤的量。

总结 建筑给排水设计要充分考虑各个方面的要求,尤其是随着生活发展人们提出的要求。另外,采取一些节水措施,节能措施满足日益增长的环保要求,使建筑给排水工程更好的发展。

篇3

关键词:节能改造;市场运作;机制研究

1概述

当前,我国建筑节能改造作为一个新兴行业,推广效率有待提高。在市场运作过程中,如何明确各相关方责任与关系,制定相关政策法规与激励措施,协调建筑节能改造市场化运作中政府、业主、改造方及金融机构等相关主体行为,与此有关的需求非常迫切。

2建筑节能改造的基本范畴

我国建筑分为民用建筑和工业建筑,其中民用建筑包括居住建筑和公用建筑。广义上的建筑能耗指从建筑材料制造、建筑施工直至建筑使用全过程的能耗。狭义的建筑能耗指维持建筑功能所消耗的能量,包括照明、烹调、家用电器以及办公设备等的能耗。本文仅指狭义的建筑节能改造。以安徽省为例,考虑到安徽省建筑一般没有集中供暖系统,冬天采暖和夏天制冷主要是依靠空调。因此,安徽省的建筑能耗,主要从居住建筑的空调、照明、家电、生活热水、用水等和公有建筑的照明、空调、电梯系、用水系统等方面考虑。

3建筑节能改造市场主体

在建筑节能改造服务市场中,要保持市场运作的高效率,就必须对建筑节能服务市场参与方进行界定。这样不但可以确定各参与方的市场职能以及其在市场运作中发挥的作用,还可以保证节能改造过程中的资金筹集以及改造完成后利益的合理分配。综合来看,建筑节能改造的市场主体主要有政府、所有者、改造方、金融机构。

3.1政府

政府是建筑节能市场的管理者。在建筑节能改造的初级阶段,政府是主要的引导者和发起者。政府部门需要利用其社会影响力,宣传建筑节能的意义,同时也需要对建筑节能过程中涉及到的相关主体进行动员,解决资金和技术的问题。

3.2所有者

建筑节能改造的消费者是建筑的业主,业主可能是建筑的所有者、使用者或管理者,也可能同时承担几个角色。业主不但是建筑节能改造服务的消费者,还是节能建筑的使用者和最终受益者。将业主的经济利益与建筑能耗的切实利益紧紧地联系起来,才真正有可能从根本上推动节能改造的发展。

3.3改造方

改造方是指提供建筑节能服务的相关机构,既包括直接从事建筑节能服务的机构,如能源服务公司等,也包括节能建材供应商、节能产品研发机构等。目前建筑节能改造市场尚处于培育阶段,需要制定相应的准入和退出机制,从市场建设初期注重从业者素质的提高。

3.4金融机构

金融机构也是建筑节能环节中的一部分。一方面,解决建筑节能改造过程中的资金来源;另一方面,金融机构的介入将建筑节能改造从以政府为主导者的市场转变为社会各方面自主参与的市场,促进了节能市场发展。

4建筑节能改造运作机制

建筑节能要实施有效的市场运作,就必须建立有效的运作机制,合理的运作机制可以保障节能改造的资金来源、监管、激励等整个过程,真正能够促进建筑节能改造工作又快又好发展。

4.1融资模式

建筑节能的筹资方式应是以政府为主导的融资渠道模式,建筑节能改造应该优先开展资金共摊模式,但政府无法拿出节能改造所需的大部分资金,所以利用各地的一些优势资源开展合同能源管理模式也是非常可行的。4.1.1资金共摊模式由于建筑节能涉及的资金量大,工程本身复杂,需要得到政府机构的大力支持才能更好的开展。然而政府机构毕竟能力有限,无法拿出节能改造所需的全部资金,需要其它相关方共同出资解决资金问题。资金共摊模式指的是资金的共同分摊形式,按照政府、房屋产权单位和个人按比例共同分摊,兼顾到各方面的利益。资金共摊模式强调政府职能的重要地位,政府作为建筑节能改造的领导者、策划者应该规划好改造资金的筹集渠道,必要时应该成为投资渠道的主体。为确保建筑节能工作的顺利进行,可以按照出资比例共同分摊的原则,兼顾各方面利益,多渠道筹措建筑节能改造资金。地方政府需要每年安排专项资金,也可计划从房改基金中安排一定资金用于建筑节能改造专项补助、贴息和工作启动经费。4.1.2合同能源管理“合同能源管理(EnergyManagementContract,简称EMC),即由专门的节能服务公司,为客户提供耗能设备的改良和更新服务,提供服务所需的资金,并在接下来的一段时间里,从设备运行节省下来的能源费用中回收投资、获得利润。合同能源管理机制的实质是:一种以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。节能服务公司是一种基于合同能源管理机制运行的、以盈利为直接目的的专业化公司。节能服务公司与愿意进行节能改造的客户签订节能效益合同,为客户提供节能服务,保证在一定的期限内达到某一数量的节能量或金额。客户以节约的能源费用来支付节能项目的全部成本,用未来的节约收益为建筑和设备升级,降低目前的运行成本。节能服务公司通过与客户分享项目实施后产生的节能效益来赢利和滚动发展。由于投资额和风险密切相关,节能服务公司的投资介入程度因其规模、资金力量而异。

4.2监督机制

政府应该在建筑节能改造市场中担任监督的主体,对产权所有者、节能改造方、金融机构进行有效监管。建筑节能改造是一项利国利民的工程,由于目前还处于发展阶段,市场发展不成熟,在具体操作过程中还存在违规、不合理的现象,因此在市场发展前期,政府应主要起到引导和鼓励的作用。市场起步阶段,由于具体的操作规范缺乏统一的执行标准,且市场主体的积极性有待激发,因此,政府的监督措施不能过于激烈,防止挫败相关方的积极性。目前阶段的监督仍应该监督、引导为主。

4.3激励机制

激励政策应分为几个不同的阶段。初始推广阶段应多出台相关鼓励政策,如税收减免、财政补贴等,激发企业和业主采取节能措施的积极性,培育市场机制,推动建筑节能行业的发展;市场成熟阶段则应采取较多的强制性政策,如对没有达到节能标准的建筑责令限期改造,由于该阶段的市场机制比较成熟,运行也比较有效,不需要继续施行较多的鼓励性政策。同时,政府施行的激励政策应根据不同的建筑类别有所区别。如对于居住建筑,应当以鼓励性政策为主;相应的对于商业性公共建筑,由于这类业主有一定的支付能力,且节能带来的费用支出的减少可以变成商业利润,政府可以采取强制性政策或鼓励性与强制性相结合的政策。

5结论

本文从当前现状出发,分析了建筑节能改造市场运行过程中存在的主要问题。通过建立一种有效的运作机制,积极引导和培育市场的发展,形成合理的监督和激励,加快节能改造的顺利实施。

参考文献

[1]杨树凡,鲁永奇,张劲,唐羽,王立娟.我国建筑节能改造对策与融资渠道研究[J].节能月刊,2006(6).

[2]郁文红.建筑节能的理论分析与应用研究[D].天津:天津大学,2004.

[3]林树枝.建筑节能需要政府强力推动[J].建筑节能,2007,(1):1-3.

[4]颜浩.节能建筑的经营与合同能源管理[J].建筑节能,2007(6):1-4.

篇4

关键词:建筑节能;墙体保温

随着改革开放的发展,城市建设日新月异,建筑节能技术应用越来越普遍,建筑节能的基本要求是保温隔热,其主要部位是外墙,其次是门窗和屋面。一般建筑物外墙传热面积占建筑物总传热面积的60%以上,通过外墙造成的热量损失占建筑物总热量损失的23%-34%。与外墙相比,门窗、屋面的保温隔热问题较易解决,难点集中于外墙外保温体系。目前国内推广的外墙外保温体系主要有胶粉聚苯颗粒保温浆料、聚苯板(包括挤塑型)及聚氨酯硬泡薄抹灰保温体系等。这些体系在推广应用中尽管取得了较好效果,并且在不断地改进完善,但反映的问题仍不少。主要在于对裂缝、安全和耐久性的担忧,尤其是耐久性备受质疑。外墙外保温材料及保温隔热体系如何发展,方向是什么,已引起业界的普遍关注。

1、目前三种外墙外保温体系的主要问题

目前广为推行的三种外墙外保温体系是由墙体结构层、保温层、保护层和饰面层四部分构成的。保温材料是外墙外保温体系的核心,其主要功能是保温隔热,几种体系的主要区别是使用不同的保温材料。聚苯板、挤塑板和聚氨酯硬泡属有机保温材料。而胶粉聚苯颗粒浆料则属无机与有机复合材料。由于聚苯板、挤塑板和胶粉聚苯颗粒保温材料本身的物理化学性能有一定的区别,反映出的主要问题有裂缝、安全和耐久性问题,只是程度不同而已。

1.1 裂缝问题

裂缝是一个普遍的问题,其起因是外墙暴露在大气中,温度变形难以避免。例如聚苯板薄抹灰保护层仅为厚3 mm的聚合物抗裂砂浆复合网格布,膨胀聚苯板的导热系数为0.042 Wl(m•K1,而聚合物抗裂砂浆的导热系数为0.932 W/(m•K),这两种材料的导热系数相差22倍多。夏季太阳直射的外墙面,表面温度通常可达50~70℃,由于聚苯板保温隔热层的热阻很大,使其保护层的热量不易通过传导扩散,如遇下雨或气温降至15℃左右,则温降可达35~55cI=,此种温差变化是抗裂砂浆保护层难以适应的。同时,聚苯板保温层的温度超过70℃时,将产生不可逆的收缩变形,可导致开裂。还有,这种体系使用于多层及高层建筑外墙。风荷载的长期反复作用是不利因素。聚苯板薄抹灰体系中聚苯板通常是以点粘的方式铺设在结构层上的。粘结面积仅40%,即有60%的面积为空腔。在这种体系中,背风面墙体将产生负风压。由于体系存在空腔.负风压产生的破坏作用是造成保温墙面产生裂缝的主要因素之一,严重时可致局部或全部墙面脱落。

1.2 安全性问题

安全性问题指两个方面,一是聚苯板和玻璃纤维网格布均为有机化合物,属易燃体,聚氨酯硬泡无防火性能。虽然目前出现了一些具有阻燃性的聚苯板和聚氨酯硬泡,但均未达到难燃材料等级,其防火性能仍然未从根本上解决。二是此种墙体饰面层目前多采用瓷砖, 由于瓷砖每平方米的重量约35KG, 易出现脱落现象,为此,上海、大连等城市早在2006年即明文规定在多层和高层建筑中不得采用瓷砖外饰面,而提出推广涂料饰面方案。有人认为,提高瓷砖与保护层的粘结强度,即把垂直拉伸粘结强度提高至0.4 MPa,即可不必担心瓷砖脱落,这种看法也是不可靠的,因为瓷砖在墙面的温度变形(主要产生于平行墙面的剪切应力)作用下。会导致松动甚至脱落。

1.3 耐久性问题

当前外墙外保温体系的耐久性是业界最为关注和担心的问题。在我国,一般居住和公共建筑的寿命均在70―100年范围内,而目前推行的这几种外墙外保温体系,有关标准规范明确要求,使用年限不少于25年。有关资料介绍欧洲国家类似的外墙外保温体系已有30年的使用历史,至今仍基本完好。但我国情况不同,发达国家居住建筑多为低层和多层,而我国现今城市居住建筑多为小高层、高层或超高层,若25年就必须对外墙外保温体系进行维修或者全部更换,将是一项消耗资源和财力的巨大工程,现在就应当预见到这个问题。要认识到用于外墙外保温的聚苯乙烯泡沫塑料,其本身易老化和粉化,在自然条件下,粉化会加剧,即耐久性不足是其固有的缺点。另外。这类保温材料均属以石油为原料的产品,在石油资源日益短缺的情况下,以此作为大宗外墙外保温材料,必将受到制约。

根据国内外在墙体外保温体系方面的发展和出现的问题,可以说发展无机保温材料尤其是无机保温砂浆以及自保温墙体是新的方向。 ,

2、无机保温砂浆

无机保温砂浆是目前市场上的一种新型保温材料,其主要技术特点如下。

(1)强度高,尤其是与基层粘结良好,不易产生裂缝和空鼓,不必用锚栓与墙体拉结。

(2)由纯无机材料制成,化学稳定性优异,不存在老化问题,且具有良好的防水阻燃性能,可与建筑墙体同寿命。

(3)便于施工,适用范围广。可以做外墙外保温,亦可做外墙内保温或者实施外墙内外组合保温以及作为屋面、楼地面保温层等。

(4)综合造价低。根据2007年福建完成的一项3.3万m2多层住宅楼外墙内保温工程的计算,与挤塑聚苯板体系相比,使用复合硅酸盐无机保温砂浆体系可节约资金26元/m2,即综合成本约可降低40%。

2.1 胶粉聚苯颗粒浆料

聚苯颗粒作为细骨料是有机物,胶粉主要成分为无机物,实际上这种保温砂浆属无机与有机物的复合体,我国广大地区都有应用,尤其是江浙等华东地区,这种外墙外保温体系的市场份额高达60%。

胶粉聚苯颗粒的优点是保温层与墙体容易粘结,其保温隔热效果与耐久性均较好,施工简便,工程造价低,一般不易出现大面积龟裂、空鼓脱落等问题,技术上是可行的,易于推广。缺点是保温效果除取决于配方外,在很大的程度上还取决于施工质量。为达到节能65%的要求,保温层的厚度需50―80 mm,JGJ144―2004规程限制其厚度不大于100mm。另外,其防火性较差,所以该体系不太理想。

尽管有上述缺点,但聚苯颗粒作为工业废料得以利用,仍具有相当的生命力。现在国内正在采取各种措施对聚苯颗粒进行改性,使其具有亲水性,增大与胶粉的粘结性,从而提高这种保温砂浆的强度和耐久性。近年在一些冬冷夏热地区,以此种保温砂浆质量不易保证为由,限制其应用于外墙外保温工程,其理由是不充分的。因为聚苯板薄抹灰等体系也存在施工质量难保证的问题。与聚苯板保温材料相比,胶粉聚苯颗粒保温砂浆在强度,尤其是粘结强度和防水、耐久性方面确实具有一定优势。

2.2 胶粉玻化微珠保温砂浆

玻化微珠属无机保温骨料,它是经烧制加工而成的,粒度0.5~1.5 mm,干密度80―130 kg/m ,耐火度l 280―1 360℃ ,使用温度l 000~C以下,防火性能按GB8624―1997《建筑材料燃烧性能分级方法》规定,属不燃材料(A级),现已进入工程应用。胶粉玻化微珠保温砂浆的耐候、环保和防火性能优于其他保温材料,具有优良的保温隔热性能。目前国内企业可生产0.1~5 mm不同规格粒径、表观密度45~800 kg/m 的玻化微珠。工程应用表明,30 mm厚的玻化微珠保温砂浆的保温效果即可达到节能50%的要求。玻化微珠保温砂浆体系适用于多层及高层建筑外墙外保温及内保温抹灰工程,对当今各类既有建筑物的保温改造工程也很适用。

2.3 复合硅酸盐保温砂浆

这是国内近期研发的一种新型无机复合保温砂浆,主要由无机胶结料、硅酸铝、矿物填料、增强增粘组分以及轻骨料如玻化微珠、陶砂等配制而成,可用于外墙内外保温体系。该保温砂浆在加水拌合硬化后。能够形成三维八面体封闭微孔网状结构,具有弹性,且不开裂,不粉化,导热系数小,保温层薄,与基层墙体粘结强度高,使用温度范围在-40~80℃C,属于不燃体。抗冻性优异,-40℃条件下循环20次无脱皮现象,防水,耐酸碱,易施工。由于具有弹性,亦可用于有振动的设备保温。

2.4 稀土保温砂浆

该保温砂浆由FBT(稀土)、矿棉和玻化微珠作为轻质保温隔热骨料配制而成,干密度410―600kg/m,导热系数0.065 ~0.085 W/(m•K),特点是与基层粘结强度高,不易变形及抗冲击性能良好,适用温度为-25~65℃。由于导热系数小,节能效果突出,并可解决传统保温材料易造成冷桥、能量散失快、导热系数衰减等问题,不仅可用于建筑外墙内外保温工程,且可用于工业设备的保温隔热。由于成本较高,尚未见用于外墙保温工程的报道。

常用的三种保温砂浆性能指标比较见表1

表1 三种保温砂浆性能指标比较

3、无机保温砂浆体系和自保温墙体评介

作为使用量大面广的外墙外保温材料,其本身的节能环保状况备受关注。到目前为止,聚苯板薄抹灰外墙外保温体系由于涉及严重的防火问题,在美国有20多个州禁止使用;英国规定高18 m以上建筑不允许使用;德国则规定限制用于高22 m以下的建筑。在韩国、澳洲等地的建筑保温市场,聚苯乙烯类泡沫塑料亦在禁用之列。根据国内外的现状.业界有识之士普遍认为。无定形的无机保温材料包括保温砂浆应当逐渐取代聚苯板、聚氨酯泡沫塑料类成为建筑节能的主要保温材料。现在发达国家无机保温砂浆的研发已有一定进展,如无氟利昂阻燃型聚氨酯泡沫塑料复合浆体、超轻质全憎水硅酸钙浆体保温材料等,可以满足不同使用条件下的要求。在国内,目前出现的复合硅酸盐、胶粉玻化微珠和稀土保温砂浆等,也具有良好的发展前景。复合硅酸盐保温砂浆体系与聚苯板外墙外保温体系的热工性能比较列于表2及表3。

表2 复合硅酸盐保温砂浆体系热工参数

表3 聚苯板薄抹灰外墙外保温体系热工参数

由表2、3可见,采用30mm厚的复合硅酸盐保温砂浆体系与同样厚度的聚苯板薄抹灰体系的热工参数相当,其传热系数K=0.898≤1.5 W/(m -K),而热惰性指标D=4.3391>3.0,完全满足《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ 134―2001)中关于外墙保温规定的指标。与聚苯板相比,无机保温砂浆的热容量大,在相同热阻条件下,内表面温度振幅减小,出现温度最高值的时间延长,其蓄热系数为1.17W/(m•K),而聚苯板的蓄热系数则为0.40 W/(m•K)。

由于无机保温砂浆外墙外保温体系材料易得。价格较低,且施工较为方便,故与聚苯板薄抹灰体系相比,可降低造价约40%。

根据我国的国情,笔者认为无机保温砂浆外墙保温隔热体系可以广泛用于国内大部分地区的低层、多层和高层建筑的外墙外保温或外墙内外组合保温工程。由于胶粉聚苯颗粒是利用数量可观的包装工业废料,在不断改进这种浆料的强度和耐久性条件下。用于夏热冬冷地区农村低层、城镇多层居住建筑外墙外保温是可行的。聚苯板包括挤塑聚苯板、聚氨酯硬泡等保温材料,主要用于寒冷和严寒地区较为合理,但仍需保证施工质量并提高其耐久性。

篇5

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。

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1.1结构的整体牢固性

除了结构构件要有足够承载能力外,结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固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。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度,用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果,可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。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,也是房屋设计牢固性不足的表现。

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1.2构件承载能力的安全设置水准

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每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤),而美、英则为240和250公斤;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%(考虑人员和设施等活载)和85%(对结构自重等恒载),而设计时?菀匀范ü辜芄怀惺芎稍氐哪芰Γㄓ氩牧锨慷确窒钕凳泄兀┤匆扔⒚拦娣陡叱龅?0~15%,二者都使构件承载力的安全水准下降。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%)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。

1.3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、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。

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2.调整结构安全设置水准的不同见解

我国结构设计规范的安全设置水准较低,与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。但是,能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求,而且业已历经了较长时间的考验,这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就;但是,由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准,主要是基于客观形势的变化,是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础,要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要,有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论,在如何调整的问题上存在较大的意见分歧,这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解:

1)认为我国现行规范的安全设置水准是足够的,并已为长期实践所证明,而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉,在安全度上不能跟着英美的高标准走;安全度高了是浪费,除个别需调整外,总体上不必变动。

2)认为我国规范的安全度设置水准尽管不高,但在全面遵守标准规范有关规定,即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下,据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用,表明这些规范规定的水准仍然适用;但是理想的“三正常”很难做到,同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要,在物质供应条件业已改善的市场经济条件下,结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度,因为我国目前尚属发展中国家。

3)认为我国规范的安全设置水准应该大体与国际水准接近,需要大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高,土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重,而为了提高工程安全程度所需要的经费投入在整个工程(特别是建筑工程)造价中所占的比重现在已愈来愈低,材料供应也十分充裕。过去的低安全水准只是适应了以往短缺型计划经济年代的需要,但决不是没有风险,如果规范的安全水准较高,曾经发生过的有些安全事故本来是可以避免的,而规范的这一缺陷在一定程度上为“三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务,安全性上一定要有高标准。低的安全质量标准在参与将来的国际竞争中也难以被承认,即使结构设计的安全设置水准能够提高到与发达国家一样,由于我们的施工质量总体较差,结构的安全性依然会有差距。

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3、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,我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。这次科技论坛上则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考,在综合判断安全系数的合理取值时予以考虑。

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二、土建结构工程的耐久性

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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性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上。

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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,仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美无,而现在联邦政府每年为此的拨款只有50~60亿美元。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涂膜钢筋。而我国遭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。国内按这种标准设计的一座?笄牛ǔ珊蠼?年,由于盐冻侵蚀,现已不得不部分拆除重建。

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25~30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15~20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30~40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,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3~4cm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还可延续20年,由于忽视耐久性,迎接我们的还会有“大修”20年的,这个可能不用很久就将到来,其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。

使混凝土结构的耐久性问题进一步加剧的原因有:

1)由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准,导致水泥工业对水泥强度的不适当追求,使水泥细度增加,早强的矿物成份比例提高,这些都不利于混凝土的耐久性。我国对水泥质量的检验在强度上只要求不低于规定的最低许可值,而国外则同时还要求不高于规定的最高值,如果强度超过了也被认为不合格,这种要求还有利于水泥产品质量的均匀性。

2)工程施工单位不适当地加快施工进度,尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证,早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥、或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程,很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被罚款,因为意味着工程质量有遭到损害的可能。

3)环境的不断恶化,如废气、酸雨,我国的酸雨面积已超过国土的30%。

当前迫切需要进行的工作是尽快编制桥梁、隧道、港工等基础设施工程耐久性设计的技术条例,修订补充现行规范中对结构耐久性的要求。首先需要明确的是各种基础设施工程的设计工作寿命,在重要工程的设计文件中必须有使用寿命的要求和论证。当前在建的众多工程在耐久性上之所以仍然沿着重蹈覆辙的道路走,很重要的一个原因是工程设计施工技术人员在耐久性上没有可资遵循的新依据。更为严重的是现行规范中的有些条文,本身就对耐久性有害。为了提高混凝土耐久性,在混凝土中合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料是重要的技术手段,国外有的规范甚至规定在桥梁等混凝土结构中必须加入粉煤灰等掺合料,而我国的铁路混凝土桥隧施工规范仍在明文禁止使用。此外,工程技术界还存在长期形成的一些过时的看法,对改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如,顾虑会影响混凝土强度而不愿使用引气剂,而引气本应作为改善混凝土耐久性和工作性的常规手段;又如,希望加大水泥用量来保证混凝土强度,而尽可能低的水泥用量本应是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。

在修订规范的耐久性要求上,交通部于2001年颁布的港工混凝土结构防腐蚀技术规范已为其它土建工程行业起到较好的示范作用。我们一方面要参照国内外已有的资料和经验,尽快编写出相应的设计施工技术文件以应急需,另一方面则要安排系统的研究项目,加大耐久性研究工作的支持力度;混凝土结构的耐久性是当前国际上结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一,而我国在这一方面相当落后。混凝土的耐久性研究离不开原材料和环境等特定条件,需要考虑本国的特点,是不能完全依赖国外研究成果的。

重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床,水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1/5~1/6,而我国排放的二氧化碳量已居世界第二。我国现在每年生产5亿多吨水泥,与之相伴的是年耗20多亿方的砂石,长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料,而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料(工业废料)用量较高的混凝土,所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。国际上对桥梁、隧道等土木工程的设计工作寿命多为100年,有的如英国为120年。考虑到耐久性不足所造成的巨大经济损失和资源浪费,国际上近年来有要求将这些工程的最低工作寿命进一步延长的趋势,如提出城市环境中的桥梁至少应有150年。

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2.土建结构工程使用阶段的正常检测与维护

结构耐久性和使用寿命的概念,与使用阶段的检测、维护和修理不能分割,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用过程中,应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范,但没有如何使用的规范。有些工程倒塌事故,例如最近四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故,就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀,如果有定期的检测要求,这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程,强制规定必须定期检测;即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件,因其坠落后容易伤及公众,也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对较差,质量控制与质量保证制度不够健全,规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低,已建的工程中往往存在较多隐患,所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。对于土建结构工程的安全质量,虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定,但是这种要求执行起来缺乏可操作性。要将结构安全质量事故减少到最低程度,还应以预防为主,通过例行检测及时发现问题。

现在国内有大量土建工程因步入老化期需要诊治,也有大量已建的违章工程需要评估,更有许多工程发生病害需要诊断和加固,各地已涌现了不少从事土建工程诊断、治理与加固的队伍,并有蓬勃发展成为一种新兴行业的趋势。出现问题和病害以后再来治理固然重要,但是我们应该更加强调预防。对于在役土建工程的检测和评估,要建立相应的法规和标准,要有从业人员的注册和从业机构的资质认证制度,在管理体制上予以规范。

从国家对公共工程建设的投资和对工程设计的要求来看,需要有工程整个使用期限即全寿命费用支出的论证。只注意工程项目建设的一次投资支出,很少考虑工程建成后需要正常维护与修理的长期费用,不但可能损害工程使用寿命和正常使用功能,而且经济上算总账会很不合算。在发达国家,由于新建工程少,用于维修的费用往往更为主要,英国1978年的土建维修费上升到1965年的3.7倍,1980年的维修费占当年土建费用总支出的2/3。我国虽是发展中国家,现在正大兴土木,可是过去建成的大量工程已经或过早老化。国内40%公路桥梁的桥龄已大于25年,加上进入90年代以后交通量猛增,超载严重,以往的设计标准又低,路、桥的维修问题十分突出。由于养护维修费用得不到保证,造成工程安全隐患并在以后需要支出更多的大修费用。在土建工程的投资上,希望有关部门能加大已建工程维修的费用。

为加速路桥等公共工程建设,国家现在鼓励投资公司出资并给以一定期限如30年的经营收入作为补偿。如果对重要土建工程有必须进行定期检测与评估的法规,就能保证这些工程在一定期限后归还国家管理和经营时的良好功能,对于设计工作寿命为100年的桥梁,至少还可正常使用70年,而不至于30年到期后国家接收的已是一个破旧的工程。

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三、技术规范的作用与管理

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这次科技论坛对于土建结构工程技术规范的定位、作用与管理也进行了讨论并提出了一些看法。

长期以来,受计划经济体制的影响,我们往往视技术规范为法,将规范的具体规定和要求等同于法律条文来对待。技术规范或规程,与各种技术条例、技术要求、工法、指南等技术文件一样都是技术标准,本身不具有法律作用,只当工程各方(业主、设计、施工企业)认同作为设计与施工的依据并在契约的基础上,才能作为法律仲裁的依据。将技术问题法制化并强制执行,不利于技术进步和创造性的发挥,反而容易成为推卸责任的借口。当然,政府部门从国家和公众的整体利益出发,需要在安全、环保等重大原则上对土建工程的设计施工提出必须满足的最低要求并制定相应的法规,但法规一般并不需要提供如何达到这些要求的具体技术途径和方法,后者是技术标准的任务。政府也可以原则认可或批准某些重要的技术规范或其中某些内容使用。

土建工程有着强烈的个性,需要工程技术人员针对具体特点去解决设计与施工问题。所以规范作为技术标准宜强调其指导性而不是强制性。如果规范条文看作为一般意义上的法律条文,就有可能束缚设计施工人员的主动创造性并阻碍新技术的应用。。我国土建工程在结构设计上与国外相比的最大差距就在于方案与技术上的创新,这与以往过分强调规范的法律地位从而形成所谓“结构设计就是规范加计算”的倾向不无关联。我国的技术规范在编写风格上也有模仿法律的倾向,极少提及使用者需要注意规范可能存在的某些不足之处或允许并鼓励使用者在某些问题上可以另辟蹊径。如果在设计施工中要取代规范中已经落后过时甚至有害的技术规定,则无异于违法行为。相反,只要墨守规范,即使出了事故,就可不负法律责任。这样就在客观上降低了对工程技术人员的业务技能要求与职责要求,不利于提高我国建筑企业和从业人员的素质以及参与今后的国际竞争。为了消除这些负面影响并杜绝钻规范条文的空子进行偷工减料,应有必要建立这样的共识并作出规定,即遵守了规范条文并不意味着就可免除法律责任。国外有些规范就是这样规定的。

企图不断加强技术规范的强制性来解决屡禁不止的工程事故,不是解决问题的有效途径。现在,有关主管部门将建筑结构设计规范中的部分条文抽出来,明确列为强制性条文,同时规定各个设计单位完成的设计,须通过有关部门或其授权委任的其他企事业设计单位的审查,而审查的主要内容就在于对照规范强制性条文的要求,其任务已类似于执法;这种做法是否明智似可商榷。我国土建工程事故频繁的原因,主要在于管理不善,特别是管理环节上的腐败;其次是施工操作人员素质低,又难以短期解决;过分强调规范的地位与作用,未能建立与规范配套的完整标准体系,比如缺乏指南、工法等更为详尽具体的技术文件,可以用来指导和规范设计与施工的各个具体环节,也有一定的关系。从设计角度看,出现事故主要不是由于没有按照规范强制性条文的规定,而是方案性的错误或忽略主要的设计条件;也有一些工程则因过去的设计标准过低,耐久性不足,在使用过程中又缺乏应有的例行检测而导致失效。其实,要做到设计规范强制条文的要求最为容易,为此请专业人士审查似无必要。重要的工程设计应规定请专业单位全面审核,其要点也应在结构方案、构造方法与计算分析的原则上。从结构设计的国家规范中抽出的强制性条文不免支离破碎,个别条文的规定也不一定适合某些地区和某些工程的具体特点,反而造成麻烦。

我国幅员广阔,各地经济发展很不平衡,技术力量悬殊,环境条件各异,客观上要求规范能给设计人员更多灵活性,少一些强制性,这样才能更好地在规范的指导下,根据工程的特点和具体条件去解决问题。总之,在规范标准上,要摆脱计划经济年代遗留下来的过分强求统一、较少考虑个性和缺乏实事求是灵活性的倾向。要提倡和鼓励各省市编制地方性规范,在工程的安全性和耐久性标准上,可有不同的设置水准。比如上海、北京、广州这些大城市应该高些,在抗震防灾要求上,更应区别对待。全国性的规范订得愈详细,其适用性可能变得愈差,造成的混乱也可能愈多;特别象岩土工程那样的规范更是如此。

技术标准中的强制性越多,也意味着政府有关部门在具体技术问题上需要承担的责任越重,而这些本来不该是政府部门的职责。规范中的要求是最低要求,在安全设置水准上,政府需要干预的也应是保证公众安全的最低要求。对于土建结构的抗震设计,政府有关部门至今仍规定任何部门和个人不得随意提高抗震的设防标准(建抗586号文件)。事实上,如将商品房的抗震设防烈度提高1度,抗震能力可提高约1倍,而增加的房屋造价相当有限,在众多城市中可能仅及居民用于室内装修费用的几分之一。政府的这一规定无异于限制居民只能购置抗震安全质量标准最低的房屋,如果发生地震造成损害,有关部门如何解释?

规范等技术标准的管理体制亟待改善。建国以来,由政府部门负责统管并指定有关企事业单位分别承担每本规范编写和修订工作的做法已越来越不能适应当前的形势,有些在经费和人力上得不到保证,平时基本上没有专门人员去搜集了解规范使用中的问题并及时修改补充规范条文;面对新的结构型式、新的材料和新的工艺,规范的过时条文不但成为推广新技术的阻力,而且有被误用或盲目套用而造成工程质量安全事故。

发达国家有关土建结构工程的规范及与之配套的各类技术标准多由行业协会或专业学会编制及管理,规范的翻新周期短,不象我们要长达10年以上。我国的学会与协会重复设置,分工不明,并且至今还依附于某一政府部门,基本上只起到政府职能部门非官方代言人的作用,距离独立和富有活力的健全机构还差的很远,如何发挥这些机构在技术标准编写和管理中的作用也是值得探讨的一个问题。建议随着改革的深入,整顿合并有关的学会、协会,加强其职能,并逐渐成为技术标准编制管理的主体。

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四、准备提交政府有关部门考虑的建议

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为了改善我国土建结构工程的安全性与耐久性,这次论坛中提出了以下建议供政府有关部门考虑,:

1、桥梁、隧道、道路、港口等基础设施工程的混凝土结构耐久性,已是当前亟待采取措施应对的重大问题。否则,一些工程的正常使用功能和安全性将得不到有效保证,我国的现代化建设和国民经济会蒙受巨大损失,并将给生产和公众生活带来长期困扰。

建议国家建设部、交通部、铁道部主管土建工程设计标准的部门,能对工程的耐久性要求作重点审查,明确土建工程的设计应有最低使用寿命的要求,重要工程的设计文件中应有正常使用寿命和耐久性设计的独立章节与论证;

建议国家自然科学基金委员会能在今后一段时期内对混凝土工程耐久性的基础理论研究给予重点支持;

建议国家安全生产监督管理局为在近期内编订有关法规标准给以立项资助;

建议中国工程院土木水利建筑学部在其咨询研究项目中,联络国内有关专家,促进土建结构耐久性设计指导性技术条例的编制。

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2、土建工程使用过程中的安全性,应有定期的检测和正常的维护修理加以保证。对于重要土建工程,我国尚无必须进行安全检测的法规。在基础设施工程的投资上有重新建、轻维修的倾向,不利于工程寿命和投资效益。

建议对桥、隧等重要公共基础设施和公共建筑物,在其使用期内实施强制性的定期安全检测。为此,需要制定法规,编制相应的技术标准;对于土建结构工程的检测与评估,需要建立从业人员的注册制度和从业机构的资质认证与监管体制。凡属已建工程的安全诊断也可一并归入这一行业。

建议政府有关部门在桥、隧、道路等土建基础设施工程投资上,根据需要,加大工程维修费的比例。

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3、完善技术标准体系与管理体制,发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用;逐步淡化技术规范条文的强制性质;鼓励编制地方性规范(标准)和企业标准,适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异,并鼓励科技创新和技术进步。