民用建筑和公共建筑區別范文
時間:2023-12-16 16:33:59
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篇1
關鍵詞:建筑物;維修加固;原因;原則;方法
近年來,人們對建筑物的安全性、適用性、耐久性要求不斷增強,對已有建筑物的維修與加固引起了工程界的廣泛重視。而且在今后一段時間內建筑物的維修與加固將會有較大的發展。
一、 維修、加固的原因和目的
建筑物,無論是工業建筑還是民用建筑,一般都應滿足安全性、適用性、耐久性三項基本功能要求。隨著國民經濟的發展以及人民生活水平的提高,居住條件,部分已從要求適用到講究美觀。甚至設計新的工業建筑時,也開始注意型式以及適當裝飾,以創造環境美的生產條件。因此現代建筑物不僅都要滿足上述三項基本功能要求,對不同的建筑類型有時還應有不同程度的藝術性要求。應該說安全性、適用性、耐久性、藝術性是建筑物的四項基本功能要求,只是對不同類型的建筑物,要求的功能的側面有所不同而已。
建筑物在正確設計、精心施工、正常使用與維護的情況下,在其設計的預期使用年限內,應該滿足其使用功能要求。但無論是舊建筑物還是新建筑物,都可能由于種種原因,造成建筑物不滿足上述某項或幾項功能的要求。這些原因主要是在下述三個階段形成:
1.設計階段
在設計階段可能由于勘察、設計資料不全或不準,建筑、結構的方案不合理,造型不妥,設計計算有誤,或構造不合理等原因,致使建筑物不能滿足預定功能要求。
2.施工階段
建筑物在施工階段,可能由于施工管理不善,或施工技術水平低下,或人為非法的偷工減料及不按施工規范操作等原因造成隱患,工程交工后,建筑物不能滿足原設計功能要求。
3.使用階段
(1) 建筑物使用年久老化,建筑物在正常使用與維護情況下已經達到或超
過了設計使用年限,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,但維修不好或沒有維修,在尚未達到設計使用年限就已喪失某項或幾項功能要求。
(3)建筑物使用不合理,包括建筑物用途變更,超載使用,使用條件或環境惡化以及人為破壞等原因。
(4)自然災害及偶然事故,如地震、風災、水災、滑坡、坍塌、爆炸、撞擊及其他各種事故。
由于這些在不同階段形成的種種原因,導致建筑物不能滿足或喪失某項或
幾項功能要求。為恢復或部分恢復其原有功能或一定的功能,就應及時進行維修或加固,因為建筑物的缺陷和損壞的嚴重程度不同,要求維修或加固的深度也就不同。一般情況下,維修主要是解決建筑的耐久性問題,當然有時也能改善或改變建筑物的適用性,甚至是為了改善或提高建筑物的藝術性要求,而進行特殊的維修。加固一般是為恢復或提高建筑物的安全性和耐久性。另外有一些建筑物的維修或加固,并非由于缺損而要恢復其功能,而是為了變更使用功能,也就是改變建筑物原設計功能,滿足新的適用性要求,如把民用建筑改為小型工業建筑,或將民用建筑改為低檔公共建筑,或者上述兩種情況相反的改變。總之,維修加固的目的要求不同,進行維修加固的深度、方式方法和技術都有區別,甚至有的差別很大。
二、維修、加固的原則與要求
建筑物的維修加固工作,主要包括設計與施工兩部分,在設計之前對某些重要的建筑物,尚應作檢查監定工作。因此維修加固的設計和施工與新建工程相比要復雜的多。主要應注意一下幾個原則。
1.維修加固的設計應簡單易行,安全可靠,合理經濟。
2.維修加固施工要求在不停產或盡量少停產,不影響或少影響工作和生活的條件下進行。
3.盡量保留原有建筑物,減少拆除工作量,保留部分應有足夠的安全性與耐久性,具有利用價值。
4.維修加固時,施工場地狹小,在維修加固的建筑物內一般都有生產設備或工作和生活設施,各種管線縱橫交叉;建筑物外有相鄰建筑物或構筑物或道路等設施。因而對施工組織、工藝布置、施工方法和技術等應有特殊的安排。
5.因進行維修加固的綜合技術經濟比較,這種比較包括使用價值、維修加固方案等擴大的綜合技術經濟比較。
三、維修、加固方法的選擇
在選擇維修加固方法之前,應該先根據建筑物的具體情況,在經過多種方案比較后確定維修加固方案。根據方案的目標與要求,選擇具體的維修加固方法和技術。目前比較成熟的常用的維修加固方法和技術很多,特別是民用建筑和公共建筑的維修方法和技術更多。
1.建筑物表面維修
建筑物的結構構件表層或深層存在破損、腐蝕、蜂窩、孔洞、裂縫、銹蝕等老化缺損問題。一般方法是徹底清除老化缺損層,按需要補做新的表層。如是局部維修,作與原表層相同(包括型式、材料、顏色等)的新表層。如是全面維修,則按方案要求作可能與原表層完全不同的新表層。表面維修的方法比較多,維修深度差別大。
2.壓漿及灌漿技術
壓漿及灌漿技術主要用于建筑物的結構構件內部缺陷(表層或深層的蜂窩、孔洞)和裂縫處理。這種方法簡便,經濟效果好,能恢復建筑結構原來功能,但不能提高承載能力。
3.噴漿及噴射混凝土技術
噴漿常作建筑結構構件表層維修及補強,噴射混凝土可以是噴射素混凝土和配筋噴射混凝土,可用于各種類型結構構件的補強加固。它的特點是:新舊結構結合力高,補強加固效果好,施工不用模板,工藝簡單,技術經濟效果好。
4.粘貼鋼板加固技術
用建筑膠粘劑將鋼板粘貼到設計的補強加固部位。粘鋼板的施工工法已被業內廣為熟悉,其實質相當于對結構構件加大配筋量,可用于各種材料的結構構件粘貼鋼板補強加固。這種方法粘結力高,基本不減小建筑物的使用凈空,施工用場地小,工藝簡單,工期短,施工時對生產、工作、生活影響小。
5.增設支點(支柱、支座)加固技術
這主要用于梁式結構構件的加固。這種方法能提高結構的承載能力,施工簡單,但會減小原來建筑物的使用空間。
6.鋼拉桿及鋼圍箍加固技術
這種鋼拉桿和鋼圍箍主要用于建筑結構中的梁、柱等桿件加固。這種方法施工工藝簡單,速度快,影響建筑物的使用凈空小,但外觀不整齊,耗鋼量大。
7.外包加固技術
在建筑結構原構件外邊,外包一層混凝土或鋼筋混凝土加固。這種方法技術簡單,用的較多,但施工麻煩,工期較長,施工時對生產、工作、生活影響較大。
建筑物的維修加固情況復雜,問題繁多,按建筑物的類型有工業建筑和民用建筑;按建筑結構種類有金屬結構、鋼筋混凝土結構、砌體結構、木結構;按維修加固的原因有老化缺損的,有自然災害及偶然事故的,有改變原設計使用功能的等等,因此建筑維修加固的方法和技術也是多種多樣的,這些維修方法及加固技術用于鋼筋混凝土結構建筑較多些,但有的方法和技術具有多種用途,也可用于砌體結構等其他結構建筑物的維修與加固。(撫順職業技術學院;遼寧;撫順;113006)
參考文獻
篇2
關鍵詞:方案階段 總平階段 施工圖階段
一 方案階段
1.第一要先看預留水暖井,水暖井的預留參照水表的尺寸進行有目得的預留,根據國標圖集02ss405-1每個表之間間距來確定。
2.室內外消火栓的確定:前室與走道的消火栓位置是否合理,在確定消火栓前,要熟讀《建筑設計防火規范》及《高層民用建筑設計防火規范》。
3.看戶型內的有關水的位置,衛生間及廚房,在方案階段合理布置給水管及排水管的位置以確保衛生間及廚房用具的合理位置。
4.大概確定泵房的位置以及高位消防水箱的位置。
二 總評階段
1.了解整個總平的給排水進出水口位置,市政給水的水壓。
2.排水經化糞池接至市政排水井的具置以及市政預留排水井的標高。
3.確定化糞池的位置,化糞池要設置在盡量遠離住戶而且綠化草叢中,這樣會在每年的清掏時期不會影響住戶的正常生活,具體到化糞池的大小就要根據規范及圖集進行選擇。這個到具體項目會有具體的計算模式。
三 施工圖階段
1.方案階段:1)在每個項目里首先看水暖井,尺寸夠不夠,再看消火栓大概布置位置是否合理,根據規范判斷。
2)高規中: 高層建筑室內、外消火栓給水系統的用水量,不應小于表高規7.2.2的規定。
消防電梯間前室應設消火栓。
消防豎管的布置,應保證同層相鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱同時達到被保護范圍內的任何部位。每根消防豎管的直徑應按通過的流量經計算確定,但不應小于100mm。
以下情況,當設兩根消防豎管有困難時,可設一根豎管,但必須采用雙閥雙出口型消火栓。
十八層及十八層以下的單元式住宅;
十八層及十八層以下、每層不超過8戶、建筑面積不超過650
(注解:每個消火栓的保護半徑25米.)
最后再看戶內用水點的排水管道布置位置不要妨礙排氣道及通風口的位置。
2.總平階段:拿到項目首先看要做的項目處于總平的那一塊,然后給甲方確定給排水進出口方向及位置,市政預留排水井位置及標高,擬定化糞池位置及大小,最重要看是否小區有地下停車場,如果有在總平階段就要給建筑結構提地下停車場的上面道路覆土埋深最少1.5m,以確保道路雨水在1.5m覆土里設置雨水井排至小區外預留雨水井處。
最重要的是總平階段考慮室外消防的問題:見規范進行設計.
3.施工圖階段:
給水系統
一般市政給水的水壓是0.3MPa,就是3公斤壓力,我們都知道.當按直接供水的建筑層數確定給水管網水壓時,其用戶接管處的最小服務水頭,一層為 10m ,二層為 12m ,二層以上每增加一層增加 4m,按這樣的計算最多市政管網水壓滿足六層就是28m,那么就要求說七層以上所有的層都得加壓供水。加壓供水就是泵房內考慮的事情,一般情況下每六層一個系統這樣不會損失能量,如果這樣考慮的話就會出現樓層數達到三十多層就要四五個加壓系統,前期投資比較大,后期收益比較好,沒有能量損失很合理;對于開發商就會覺得投資太大,所以我們考慮第二套方案就是看小區的情況而定,小區很大,絕大部分都是18和30層,那么就把加壓系統分成兩個系統,一部分供所有7~18層,一部分供19~30層,這樣前期投資較少,但會出現后期能量減壓,把好不容易加壓的能量又要局部剪掉了,但系統會很簡單也是我們現在常常利用的這種方案。
熱水系統
1.集中熱水供應系統應設熱水循環管道,其設置應符合下列要求? (節能、節水)
1 )熱水供應系統應保證干管和立管中的熱水循環;
2) 要求隨時取得不低于規定溫度的熱水的建筑物, 應保證支管中的熱水循環, 或有保證支管中熱水溫度的措施;
3)循環系統應設循環泵,并應采取機械循環。
4)設有三個或三個以上衛生間的住宅、別墅,當采用共用水加熱設備的局部熱水供應系統時,宜設熱水回水管及循環泵。
2. 高層建筑熱水系統的分區, 應遵循如下原則?一般技術要求:
1) 應與給水系統的分區一致, 各區水加熱器、貯水罐的進水均應由同區的給水系統專管供應;當不能滿足時, 應采取保證系統冷、熱水壓力平衡的措施;
2 ) 當采用減壓閥分區時, 除應滿足本規范第3.4.10條的要求外, 尚應保證各分區熱水的循環。
3) 當給水管道的水壓變化較大且用水點要求水壓穩定時, 宜采用開式熱水供應系統或采取穩壓措施。
排水系統
見《建規》規范下列情況下應設置通氣立管或特殊配件單立管排水系統 :
生活排水立管所承擔的衛生器具排水設計流量, 當超過本規范表 4.4.11 中僅設伸頂通氣管的排水立管最大設計排水能力時。
建筑標準要求較高的多層住宅和公共建筑、 10 層及 10 層以上高層建筑的生活污水立管應設置通氣立管。
雨水系統
一般說來,多層建筑的屋面雨水系統是以切>系統為主,屋面雨水經雨水立管排至室外散水上,然后由地面或明溝流至附近道路的雨水口,每個雨水立管的匯水面積通常不超過200m2。而高層建筑的屋面雨水是以內排水系統為主,屋面的雨水經雨水立管排至底層雨水出口接至雨水管網。
消防系統
高層建筑兩路進水問題 一般情況下,宜從兩條相對獨立的市政給水干管上引入,該兩管之間最好連通,并設閥門井,如只能從一條市政給水干管上引出兩管,則從兩端引入。中間設閥門井,這可以確保高層室外消防水量由市政供水。如不能滿足,則地下水池要貯備室外消防水量,這會加大建設水池造價,占用地下室用地,且消防吸水口吸水高度不能超過6m也難以解決。 但事實上一般城市室外消防都不能滿足兩條進水管,室內外消防水量又大于25L/s,所以一個小區都需要設計一個消防水池來滿足室內外消防水量的要求。再根據高規7.3.5條一個小區可共用消防水池,消防水泵,高位消防水箱。且高位水箱應設置在高層建筑群內最高一棟樓層建筑的屋頂最高處。
自動噴水系統
普通住宅按高規不設置自噴,對于商業網點加住宅我們統一考慮為住宅,對于商業網點與商業的區別在這里我們講述一下;商業網點見建規第4頁,故名商業就是建筑面積大于300平米。對于高規中7.6.2條除了介紹的這幾點除外所有的都需要做自噴。所以我們又得回到高規那些分別一類,那些分為二類,一類建筑除了7.6.2條外都要設置,對于一類建筑的商業網點就需要設置自噴。自噴咋設置見自噴規范:第一布看火災危險等級可以找出屬于那種危險等級,比如商住樓,中危一級,然后回到5.0.1條噴水強度為6,作用面積為160平米,選擇表格7.1.2布置噴頭滿足條件,在設置自噴時注意兩點,每層設置水流指示器及信號閥,每層末端做試水閥。每個濕式報警閥末端做試水裝置。
滅火器系統
根據滅火規范此項目屬于民用建筑普通住宅屬于輕危險級,再看滅火類別一般采用干粉滅火,輕危險級一般按1公斤2公斤的量來選,也可以選擇三四公斤的,量大具數可以少,但如果是中危險級就必須選擇三四公斤的量。
總結 建筑給排水設計要充分考慮各個方面的要求,尤其是隨著生活發展人們提出的要求。另外,采取一些節水措施,節能措施滿足日益增長的環保要求,使建筑給排水工程更好的發展。
篇3
關鍵詞:節能改造;市場運作;機制研究
1概述
當前,我國建筑節能改造作為一個新興行業,推廣效率有待提高。在市場運作過程中,如何明確各相關方責任與關系,制定相關政策法規與激勵措施,協調建筑節能改造市場化運作中政府、業主、改造方及金融機構等相關主體行為,與此有關的需求非常迫切。
2建筑節能改造的基本范疇
我國建筑分為民用建筑和工業建筑,其中民用建筑包括居住建筑和公用建筑。廣義上的建筑能耗指從建筑材料制造、建筑施工直至建筑使用全過程的能耗。狹義的建筑能耗指維持建筑功能所消耗的能量,包括照明、烹調、家用電器以及辦公設備等的能耗。本文僅指狹義的建筑節能改造。以安徽省為例,考慮到安徽省建筑一般沒有集中供暖系統,冬天采暖和夏天制冷主要是依靠空調。因此,安徽省的建筑能耗,主要從居住建筑的空調、照明、家電、生活熱水、用水等和公有建筑的照明、空調、電梯系、用水系統等方面考慮。
3建筑節能改造市場主體
在建筑節能改造服務市場中,要保持市場運作的高效率,就必須對建筑節能服務市場參與方進行界定。這樣不但可以確定各參與方的市場職能以及其在市場運作中發揮的作用,還可以保證節能改造過程中的資金籌集以及改造完成后利益的合理分配。綜合來看,建筑節能改造的市場主體主要有政府、所有者、改造方、金融機構。
3.1政府
政府是建筑節能市場的管理者。在建筑節能改造的初級階段,政府是主要的引導者和發起者。政府部門需要利用其社會影響力,宣傳建筑節能的意義,同時也需要對建筑節能過程中涉及到的相關主體進行動員,解決資金和技術的問題。
3.2所有者
建筑節能改造的消費者是建筑的業主,業主可能是建筑的所有者、使用者或管理者,也可能同時承擔幾個角色。業主不但是建筑節能改造服務的消費者,還是節能建筑的使用者和最終受益者。將業主的經濟利益與建筑能耗的切實利益緊緊地聯系起來,才真正有可能從根本上推動節能改造的發展。
3.3改造方
改造方是指提供建筑節能服務的相關機構,既包括直接從事建筑節能服務的機構,如能源服務公司等,也包括節能建材供應商、節能產品研發機構等。目前建筑節能改造市場尚處于培育階段,需要制定相應的準入和退出機制,從市場建設初期注重從業者素質的提高。
3.4金融機構
金融機構也是建筑節能環節中的一部分。一方面,解決建筑節能改造過程中的資金來源;另一方面,金融機構的介入將建筑節能改造從以政府為主導者的市場轉變為社會各方面自主參與的市場,促進了節能市場發展。
4建筑節能改造運作機制
建筑節能要實施有效的市場運作,就必須建立有效的運作機制,合理的運作機制可以保障節能改造的資金來源、監管、激勵等整個過程,真正能夠促進建筑節能改造工作又快又好發展。
4.1融資模式
建筑節能的籌資方式應是以政府為主導的融資渠道模式,建筑節能改造應該優先開展資金共攤模式,但政府無法拿出節能改造所需的大部分資金,所以利用各地的一些優勢資源開展合同能源管理模式也是非常可行的。4.1.1資金共攤模式由于建筑節能涉及的資金量大,工程本身復雜,需要得到政府機構的大力支持才能更好的開展。然而政府機構畢竟能力有限,無法拿出節能改造所需的全部資金,需要其它相關方共同出資解決資金問題。資金共攤模式指的是資金的共同分攤形式,按照政府、房屋產權單位和個人按比例共同分攤,兼顧到各方面的利益。資金共攤模式強調政府職能的重要地位,政府作為建筑節能改造的領導者、策劃者應該規劃好改造資金的籌集渠道,必要時應該成為投資渠道的主體。為確保建筑節能工作的順利進行,可以按照出資比例共同分攤的原則,兼顧各方面利益,多渠道籌措建筑節能改造資金。地方政府需要每年安排專項資金,也可計劃從房改基金中安排一定資金用于建筑節能改造專項補助、貼息和工作啟動經費。4.1.2合同能源管理“合同能源管理(EnergyManagementContract,簡稱EMC),即由專門的節能服務公司,為客戶提供耗能設備的改良和更新服務,提供服務所需的資金,并在接下來的一段時間里,從設備運行節省下來的能源費用中回收投資、獲得利潤。合同能源管理機制的實質是:一種以減少的能源費用來支付節能項目全部成本的節能投資方式。節能服務公司是一種基于合同能源管理機制運行的、以盈利為直接目的的專業化公司。節能服務公司與愿意進行節能改造的客戶簽訂節能效益合同,為客戶提供節能服務,保證在一定的期限內達到某一數量的節能量或金額。客戶以節約的能源費用來支付節能項目的全部成本,用未來的節約收益為建筑和設備升級,降低目前的運行成本。節能服務公司通過與客戶分享項目實施后產生的節能效益來贏利和滾動發展。由于投資額和風險密切相關,節能服務公司的投資介入程度因其規模、資金力量而異。
4.2監督機制
政府應該在建筑節能改造市場中擔任監督的主體,對產權所有者、節能改造方、金融機構進行有效監管。建筑節能改造是一項利國利民的工程,由于目前還處于發展階段,市場發展不成熟,在具體操作過程中還存在違規、不合理的現象,因此在市場發展前期,政府應主要起到引導和鼓勵的作用。市場起步階段,由于具體的操作規范缺乏統一的執行標準,且市場主體的積極性有待激發,因此,政府的監督措施不能過于激烈,防止挫敗相關方的積極性。目前階段的監督仍應該監督、引導為主。
4.3激勵機制
激勵政策應分為幾個不同的階段。初始推廣階段應多出臺相關鼓勵政策,如稅收減免、財政補貼等,激發企業和業主采取節能措施的積極性,培育市場機制,推動建筑節能行業的發展;市場成熟階段則應采取較多的強制性政策,如對沒有達到節能標準的建筑責令限期改造,由于該階段的市場機制比較成熟,運行也比較有效,不需要繼續施行較多的鼓勵性政策。同時,政府施行的激勵政策應根據不同的建筑類別有所區別。如對于居住建筑,應當以鼓勵性政策為主;相應的對于商業性公共建筑,由于這類業主有一定的支付能力,且節能帶來的費用支出的減少可以變成商業利潤,政府可以采取強制性政策或鼓勵性與強制性相結合的政策。
5結論
本文從當前現狀出發,分析了建筑節能改造市場運行過程中存在的主要問題。通過建立一種有效的運作機制,積極引導和培育市場的發展,形成合理的監督和激勵,加快節能改造的順利實施。
參考文獻
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篇4
關鍵詞:建筑節能;墻體保溫
隨著改革開放的發展,城市建設日新月異,建筑節能技術應用越來越普遍,建筑節能的基本要求是保溫隔熱,其主要部位是外墻,其次是門窗和屋面。一般建筑物外墻傳熱面積占建筑物總傳熱面積的60%以上,通過外墻造成的熱量損失占建筑物總熱量損失的23%-34%。與外墻相比,門窗、屋面的保溫隔熱問題較易解決,難點集中于外墻外保溫體系。目前國內推廣的外墻外保溫體系主要有膠粉聚苯顆粒保溫漿料、聚苯板(包括擠塑型)及聚氨酯硬泡薄抹灰保溫體系等。這些體系在推廣應用中盡管取得了較好效果,并且在不斷地改進完善,但反映的問題仍不少。主要在于對裂縫、安全和耐久性的擔憂,尤其是耐久性備受質疑。外墻外保溫材料及保溫隔熱體系如何發展,方向是什么,已引起業界的普遍關注。
1、目前三種外墻外保溫體系的主要問題
目前廣為推行的三種外墻外保溫體系是由墻體結構層、保溫層、保護層和飾面層四部分構成的。保溫材料是外墻外保溫體系的核心,其主要功能是保溫隔熱,幾種體系的主要區別是使用不同的保溫材料。聚苯板、擠塑板和聚氨酯硬泡屬有機保溫材料。而膠粉聚苯顆粒漿料則屬無機與有機復合材料。由于聚苯板、擠塑板和膠粉聚苯顆粒保溫材料本身的物理化學性能有一定的區別,反映出的主要問題有裂縫、安全和耐久性問題,只是程度不同而已。
1.1 裂縫問題
裂縫是一個普遍的問題,其起因是外墻暴露在大氣中,溫度變形難以避免。例如聚苯板薄抹灰保護層僅為厚3 mm的聚合物抗裂砂漿復合網格布,膨脹聚苯板的導熱系數為0.042 Wl(m•K1,而聚合物抗裂砂漿的導熱系數為0.932 W/(m•K),這兩種材料的導熱系數相差22倍多。夏季太陽直射的外墻面,表面溫度通常可達50~70℃,由于聚苯板保溫隔熱層的熱阻很大,使其保護層的熱量不易通過傳導擴散,如遇下雨或氣溫降至15℃左右,則溫降可達35~55cI=,此種溫差變化是抗裂砂漿保護層難以適應的。同時,聚苯板保溫層的溫度超過70℃時,將產生不可逆的收縮變形,可導致開裂。還有,這種體系使用于多層及高層建筑外墻。風荷載的長期反復作用是不利因素。聚苯板薄抹灰體系中聚苯板通常是以點粘的方式鋪設在結構層上的。粘結面積僅40%,即有60%的面積為空腔。在這種體系中,背風面墻體將產生負風壓。由于體系存在空腔.負風壓產生的破壞作用是造成保溫墻面產生裂縫的主要因素之一,嚴重時可致局部或全部墻面脫落。
1.2 安全性問題
安全性問題指兩個方面,一是聚苯板和玻璃纖維網格布均為有機化合物,屬易燃體,聚氨酯硬泡無防火性能。雖然目前出現了一些具有阻燃性的聚苯板和聚氨酯硬泡,但均未達到難燃材料等級,其防火性能仍然未從根本上解決。二是此種墻體飾面層目前多采用瓷磚, 由于瓷磚每平方米的重量約35KG, 易出現脫落現象,為此,上海、大連等城市早在2006年即明文規定在多層和高層建筑中不得采用瓷磚外飾面,而提出推廣涂料飾面方案。有人認為,提高瓷磚與保護層的粘結強度,即把垂直拉伸粘結強度提高至0.4 MPa,即可不必擔心瓷磚脫落,這種看法也是不可靠的,因為瓷磚在墻面的溫度變形(主要產生于平行墻面的剪切應力)作用下。會導致松動甚至脫落。
1.3 耐久性問題
當前外墻外保溫體系的耐久性是業界最為關注和擔心的問題。在我國,一般居住和公共建筑的壽命均在70―100年范圍內,而目前推行的這幾種外墻外保溫體系,有關標準規范明確要求,使用年限不少于25年。有關資料介紹歐洲國家類似的外墻外保溫體系已有30年的使用歷史,至今仍基本完好。但我國情況不同,發達國家居住建筑多為低層和多層,而我國現今城市居住建筑多為小高層、高層或超高層,若25年就必須對外墻外保溫體系進行維修或者全部更換,將是一項消耗資源和財力的巨大工程,現在就應當預見到這個問題。要認識到用于外墻外保溫的聚苯乙烯泡沫塑料,其本身易老化和粉化,在自然條件下,粉化會加劇,即耐久性不足是其固有的缺點。另外。這類保溫材料均屬以石油為原料的產品,在石油資源日益短缺的情況下,以此作為大宗外墻外保溫材料,必將受到制約。
根據國內外在墻體外保溫體系方面的發展和出現的問題,可以說發展無機保溫材料尤其是無機保溫砂漿以及自保溫墻體是新的方向。 ,
2、無機保溫砂漿
無機保溫砂漿是目前市場上的一種新型保溫材料,其主要技術特點如下。
(1)強度高,尤其是與基層粘結良好,不易產生裂縫和空鼓,不必用錨栓與墻體拉結。
(2)由純無機材料制成,化學穩定性優異,不存在老化問題,且具有良好的防水阻燃性能,可與建筑墻體同壽命。
(3)便于施工,適用范圍廣。可以做外墻外保溫,亦可做外墻內保溫或者實施外墻內外組合保溫以及作為屋面、樓地面保溫層等。
(4)綜合造價低。根據2007年福建完成的一項3.3萬m2多層住宅樓外墻內保溫工程的計算,與擠塑聚苯板體系相比,使用復合硅酸鹽無機保溫砂漿體系可節約資金26元/m2,即綜合成本約可降低40%。
2.1 膠粉聚苯顆粒漿料
聚苯顆粒作為細骨料是有機物,膠粉主要成分為無機物,實際上這種保溫砂漿屬無機與有機物的復合體,我國廣大地區都有應用,尤其是江浙等華東地區,這種外墻外保溫體系的市場份額高達60%。
膠粉聚苯顆粒的優點是保溫層與墻體容易粘結,其保溫隔熱效果與耐久性均較好,施工簡便,工程造價低,一般不易出現大面積龜裂、空鼓脫落等問題,技術上是可行的,易于推廣。缺點是保溫效果除取決于配方外,在很大的程度上還取決于施工質量。為達到節能65%的要求,保溫層的厚度需50―80 mm,JGJ144―2004規程限制其厚度不大于100mm。另外,其防火性較差,所以該體系不太理想。
盡管有上述缺點,但聚苯顆粒作為工業廢料得以利用,仍具有相當的生命力。現在國內正在采取各種措施對聚苯顆粒進行改性,使其具有親水性,增大與膠粉的粘結性,從而提高這種保溫砂漿的強度和耐久性。近年在一些冬冷夏熱地區,以此種保溫砂漿質量不易保證為由,限制其應用于外墻外保溫工程,其理由是不充分的。因為聚苯板薄抹灰等體系也存在施工質量難保證的問題。與聚苯板保溫材料相比,膠粉聚苯顆粒保溫砂漿在強度,尤其是粘結強度和防水、耐久性方面確實具有一定優勢。
2.2 膠粉玻化微珠保溫砂漿
玻化微珠屬無機保溫骨料,它是經燒制加工而成的,粒度0.5~1.5 mm,干密度80―130 kg/m ,耐火度l 280―1 360℃ ,使用溫度l 000~C以下,防火性能按GB8624―1997《建筑材料燃燒性能分級方法》規定,屬不燃材料(A級),現已進入工程應用。膠粉玻化微珠保溫砂漿的耐候、環保和防火性能優于其他保溫材料,具有優良的保溫隔熱性能。目前國內企業可生產0.1~5 mm不同規格粒徑、表觀密度45~800 kg/m 的玻化微珠。工程應用表明,30 mm厚的玻化微珠保溫砂漿的保溫效果即可達到節能50%的要求。玻化微珠保溫砂漿體系適用于多層及高層建筑外墻外保溫及內保溫抹灰工程,對當今各類既有建筑物的保溫改造工程也很適用。
2.3 復合硅酸鹽保溫砂漿
這是國內近期研發的一種新型無機復合保溫砂漿,主要由無機膠結料、硅酸鋁、礦物填料、增強增粘組分以及輕骨料如玻化微珠、陶砂等配制而成,可用于外墻內外保溫體系。該保溫砂漿在加水拌合硬化后。能夠形成三維八面體封閉微孔網狀結構,具有彈性,且不開裂,不粉化,導熱系數小,保溫層薄,與基層墻體粘結強度高,使用溫度范圍在-40~80℃C,屬于不燃體。抗凍性優異,-40℃條件下循環20次無脫皮現象,防水,耐酸堿,易施工。由于具有彈性,亦可用于有振動的設備保溫。
2.4 稀土保溫砂漿
該保溫砂漿由FBT(稀土)、礦棉和玻化微珠作為輕質保溫隔熱骨料配制而成,干密度410―600kg/m,導熱系數0.065 ~0.085 W/(m•K),特點是與基層粘結強度高,不易變形及抗沖擊性能良好,適用溫度為-25~65℃。由于導熱系數小,節能效果突出,并可解決傳統保溫材料易造成冷橋、能量散失快、導熱系數衰減等問題,不僅可用于建筑外墻內外保溫工程,且可用于工業設備的保溫隔熱。由于成本較高,尚未見用于外墻保溫工程的報道。
常用的三種保溫砂漿性能指標比較見表1
表1 三種保溫砂漿性能指標比較
3、無機保溫砂漿體系和自保溫墻體評介
作為使用量大面廣的外墻外保溫材料,其本身的節能環保狀況備受關注。到目前為止,聚苯板薄抹灰外墻外保溫體系由于涉及嚴重的防火問題,在美國有20多個州禁止使用;英國規定高18 m以上建筑不允許使用;德國則規定限制用于高22 m以下的建筑。在韓國、澳洲等地的建筑保溫市場,聚苯乙烯類泡沫塑料亦在禁用之列。根據國內外的現狀.業界有識之士普遍認為。無定形的無機保溫材料包括保溫砂漿應當逐漸取代聚苯板、聚氨酯泡沫塑料類成為建筑節能的主要保溫材料。現在發達國家無機保溫砂漿的研發已有一定進展,如無氟利昂阻燃型聚氨酯泡沫塑料復合漿體、超輕質全憎水硅酸鈣漿體保溫材料等,可以滿足不同使用條件下的要求。在國內,目前出現的復合硅酸鹽、膠粉玻化微珠和稀土保溫砂漿等,也具有良好的發展前景。復合硅酸鹽保溫砂漿體系與聚苯板外墻外保溫體系的熱工性能比較列于表2及表3。
表2 復合硅酸鹽保溫砂漿體系熱工參數
表3 聚苯板薄抹灰外墻外保溫體系熱工參數
由表2、3可見,采用30mm厚的復合硅酸鹽保溫砂漿體系與同樣厚度的聚苯板薄抹灰體系的熱工參數相當,其傳熱系數K=0.898≤1.5 W/(m -K),而熱惰性指標D=4.3391>3.0,完全滿足《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ 134―2001)中關于外墻保溫規定的指標。與聚苯板相比,無機保溫砂漿的熱容量大,在相同熱阻條件下,內表面溫度振幅減小,出現溫度最高值的時間延長,其蓄熱系數為1.17W/(m•K),而聚苯板的蓄熱系數則為0.40 W/(m•K)。
由于無機保溫砂漿外墻外保溫體系材料易得。價格較低,且施工較為方便,故與聚苯板薄抹灰體系相比,可降低造價約40%。
根據我國的國情,筆者認為無機保溫砂漿外墻保溫隔熱體系可以廣泛用于國內大部分地區的低層、多層和高層建筑的外墻外保溫或外墻內外組合保溫工程。由于膠粉聚苯顆粒是利用數量可觀的包裝工業廢料,在不斷改進這種漿料的強度和耐久性條件下。用于夏熱冬冷地區農村低層、城鎮多層居住建筑外墻外保溫是可行的。聚苯板包括擠塑聚苯板、聚氨酯硬泡等保溫材料,主要用于寒冷和嚴寒地區較為合理,但仍需保證施工質量并提高其耐久性。
篇5
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。
1.1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。
1.2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?菀勻范ü辜芄懷惺芎稍氐哪芰Γㄓ氬牧锨慷確窒釹凳泄兀┤匆扔⒚攔娣陡叱齙?0~15%,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。
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。
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。
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。
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?笄牛ǔ珊蠼?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。
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。
三、技術規范的作用與管理
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。
四、準備提交政府有關部門考慮的建議
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。
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。
3、完善技術標準體系與管理體制,發揮學會、協會在技術標準編制、修訂和管理中的作用;逐步淡化技術規范條文的強制性質;鼓勵編制地方性規范(標準)和企業標準,適應不同地區在環境地質和經濟、技術水平上的差異,并鼓勵科技創新和技術進步。