土木工程結(jié)構(gòu)安全性評估、健康監(jiān)測及診斷述評

李博文

摘 要 土木工程可以促進(jìn)城市發(fā)展，如今我國土木工程行業(yè)規(guī)模日漸擴(kuò)大。同時，土木工程的安全問題顯現(xiàn)出來。在我國的地震多發(fā)區(qū)域，建筑物的抗震性被人們重點關(guān)注。通過建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高其安全性和抗震性成為關(guān)鍵。本文將結(jié)合安全評估和健康監(jiān)測的重要意義，針對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的主要問題提出了相關(guān)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞 土木工程 安全性評估 健康監(jiān)測

中圖分類號：TU311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）07-0047-02

人們的日常生活離不開土木工程行業(yè)，因此其安全性被人們所關(guān)注。對土木工程進(jìn)行安全性評估，可以提前掌握建筑物的質(zhì)量水平。對土木工程進(jìn)行健康監(jiān)測，可以提前預(yù)測建筑物存在的安全隱患。了解了這些情況，就可以及時對建筑物進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)和整改，才能使人們對土木工程行業(yè)更加信任。

1 安全評估重要意義

簡單來說，安全評估即對建筑進(jìn)行危險隱患預(yù)測，以及危險隱患查找分析。結(jié)構(gòu)安全性評估也就會對建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全監(jiān)測，從多個角度考慮其安全性，可以保障居民的生命健康。在土木工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測中，其結(jié)構(gòu)并非統(tǒng)一安全級別，其級別是按照結(jié)構(gòu)在建筑整體項目中的重要程度進(jìn)行分類的，進(jìn)而分成不同安全級別。建筑結(jié)構(gòu)安全性評估和建筑結(jié)構(gòu)可靠性評估不同，安全性評估的結(jié)果相對精準(zhǔn)，因為安全性評估對施工結(jié)構(gòu)的要求更加嚴(yán)格，通過有效測試，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，再通過數(shù)據(jù)結(jié)果，對建筑物進(jìn)的安全等級進(jìn)行評判[1]。建筑項目完成后，會出現(xiàn)因安全問題返工的現(xiàn)象，這給相關(guān)企業(yè)帶來更多成本支出，對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性評估，可以減少返工現(xiàn)象的發(fā)生。倘若發(fā)現(xiàn)安全隱患，可以在安全驗收評價中進(jìn)行有效處理。安全評價可以讓從業(yè)人員了解建筑存在的風(fēng)險，為安全管理奠定基礎(chǔ)。提高建筑的安全性可以為建筑企業(yè)帶來收益，促進(jìn)建筑行業(yè)發(fā)展。

2 健康監(jiān)測重要意義

混凝土建筑結(jié)構(gòu)容易受到外界因素的影響，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能退化和結(jié)構(gòu)被破壞的情況。功能退化和自然因素都有可能形成破壞因素。目前，很多建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生事故都是由裂縫失穩(wěn)擴(kuò)展引起的。部分建筑施工中，由于監(jiān)測不充分，混凝土養(yǎng)護(hù)不完善，導(dǎo)致建筑物坍塌。這種情況削弱了結(jié)構(gòu)承載力，影響建筑物的使用壽命。經(jīng)調(diào)查得知，若對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期監(jiān)測和有效管理，可以有效預(yù)防安全事故發(fā)生，延長建筑物的使用時間。目前，我國建筑物存在一些詬病，比如建筑體積大，但其質(zhì)量差，或存在結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的建筑。檢測工作應(yīng)在施工前，通過先進(jìn)手段完成，但是建筑物體積過大，受到的影響因素就越多，導(dǎo)致檢測模擬不能有效進(jìn)行。也就是說，對結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，存在一定難度。土木工程結(jié)構(gòu)在初期的隱患問題，可以通過相關(guān)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)問題，并及時改善，有效避免人力和物力的浪費，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[2]。土木工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測就是隨時對其整體進(jìn)行監(jiān)測，科學(xué)診斷結(jié)構(gòu)破損處，對其各方面的能力進(jìn)行分析評估，倘若建筑物出現(xiàn)問題，可以爭取維修養(yǎng)護(hù)的時間。所以，對土木工程進(jìn)行健康監(jiān)測十分必要。此外，土木工程結(jié)構(gòu)的監(jiān)測往往是檢測結(jié)構(gòu)的內(nèi)在環(huán)境等方面，在系統(tǒng)上存在一定共享性。所以，應(yīng)積極利用其共享性，對健康監(jiān)測和施工監(jiān)控這兩個系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃。監(jiān)測系統(tǒng)由許多系統(tǒng)分模塊組成，里面內(nèi)含許多硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。比如，通過對硬件和軟件進(jìn)行測算，可以采集結(jié)構(gòu)資料。子系統(tǒng)是終端產(chǎn)品，也是各個系統(tǒng)的集成界面。子系統(tǒng)可以為用戶提供訪問，其用戶操作具有易用性。系統(tǒng)采集的有關(guān)資料可以通過直觀的形式體現(xiàn)，用戶可以通過精準(zhǔn)數(shù)據(jù)對土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評價。還可以通過有效數(shù)據(jù)，對建筑物做出及時的養(yǎng)護(hù)工作[3]。

3 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的主要問題分析

3.1 建筑結(jié)構(gòu)抗震性差

我國是地震高發(fā)國家，地震災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生。地震災(zāi)害對人們的生命安全和財產(chǎn)安全造成損失，大多是由于建筑物傾斜倒塌導(dǎo)致的。所以，提高建筑物的抗震性十分有必要。為提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗震性，可以對土木工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計，以降低建筑物倒塌、裂縫的發(fā)生率。在進(jìn)行抗震設(shè)計過程中，要結(jié)合本地實際情況，根據(jù)地質(zhì)情況做出相應(yīng)改進(jìn)。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

土木工程的安全受到其結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，土木工程的部分設(shè)計人員的設(shè)計能力不強(qiáng)，其自身專業(yè)技能不充足。部分設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，沒有進(jìn)行實地考察，未對實際情況進(jìn)行有效研究，可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計存在一些問題，留下很多安全隱患。除此之外，部分設(shè)計人員過度追求土木工程的外形設(shè)計，將建筑物設(shè)計多樣，忽略了異樣結(jié)構(gòu)存在的安全隱患[4]。

3.3 材料選擇不當(dāng)

建筑材料選擇對土木工程的安全性直接造成影響。一些建筑項目施工現(xiàn)場，監(jiān)管人員對施工材料管理不妥當(dāng)，導(dǎo)致施工材料與實際施工要求不相符，形成潛在問題。同時，土木工程行業(yè)施工成本比較高，部分施工企業(yè)為了有更多利益，控制施工成本，會選擇一些成本低的材料，這種材料的質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，給建筑項目帶來許多不確定因素，使建筑項目安全性受到不良影響。

3.4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不受重視

在設(shè)計土木工程的結(jié)構(gòu)時，相關(guān)部門對相關(guān)工程監(jiān)督工作不夠重視，國家對此項工作的實施，存在一些漏洞。對展趨勢掌握不全面。同時，在此方面沒有完善相關(guān)制度，這種情況不僅與國家相關(guān)管理力度有關(guān)，還與我國土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作宣傳程度有關(guān)，這種情況很容易使工程質(zhì)量差，甚至還會出現(xiàn)偷工減料的行為。除此之外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，沒有法律法規(guī)對設(shè)計人員進(jìn)行約束，使建筑物結(jié)構(gòu)的安全性得不到保障[5]。

4 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施分析

4.1 對建筑結(jié)構(gòu)變形有效控制

在進(jìn)行建筑物設(shè)計過程中，要結(jié)合多方面因素考慮。倘若建筑物結(jié)構(gòu)剛度過強(qiáng)，受到強(qiáng)大作用力，容易受到破壞。比如，地震產(chǎn)生的巨大作用力，結(jié)構(gòu)過硬，形變能力差，容易開裂，使土木工程安全性降低。但如果建筑延展性強(qiáng)，剛度較差，使建筑物具有良好的形變能力，能夠抵抗外部作用力[6]。但是建筑結(jié)構(gòu)形變過大，超出了建筑結(jié)構(gòu)承受范圍，會使建筑物的局部坍塌或裂縫。所以，設(shè)計者在設(shè)計建筑物結(jié)構(gòu)時，注重剛度的同時，還要注重柔度，這樣方可使建筑物承受外部作用力，還可以控制形變范圍，使建筑物安全性提高。

4.2 科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計

首先，土木工程設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有連續(xù)性，在設(shè)計階段以及建筑項目施工階段，都應(yīng)該使結(jié)構(gòu)具有連續(xù)性。其次，結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間要進(jìn)行可靠連接。在確保建筑項目具有良好的延展性的前提下，為了使工程項目構(gòu)件之間連接的可靠性，應(yīng)該使構(gòu)件強(qiáng)度得到保持，不能低于其他連接構(gòu)件的強(qiáng)度。預(yù)埋構(gòu)件的強(qiáng)度應(yīng)該高于其他連接構(gòu)件。最后，將建筑物結(jié)構(gòu)的縱向剛度提高。部分工程在選址以及施工時，沒有對地基進(jìn)行妥善處理，可能會使建筑物下沉，還可能出現(xiàn)建筑物傾斜的情況?；诖耍O(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以通過一些改善方式提高建筑物剛度，比如，設(shè)置建筑地下室、設(shè)置通長基礎(chǔ)梁等。這些方式可以有效改善建筑物的下沉問題，使建筑物安全性提高。

4.3 對施工材料的選擇加強(qiáng)管理

針對施工材料選項不當(dāng)?shù)那闆r，首要任務(wù)是實施有效管理。從業(yè)人員要結(jié)合施工的實際情況，通過研究土木工程的類別，進(jìn)行合理選材。同時，土木工程施工企業(yè)有必要建立科學(xué)合理的規(guī)章制度。從業(yè)人員要嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選材，這樣才能使施工材料質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。在選好的施工材料未使用時，工作人員要對施工材料進(jìn)行抽樣檢查，進(jìn)一步確認(rèn)施工材料符合土木工程施工標(biāo)準(zhǔn)。其次，土木工程施工企業(yè)要針對選好的施工材料進(jìn)行備案，為工程日后的維修養(yǎng)護(hù)工作奠定基礎(chǔ)，從而將工作難度降低。企業(yè)管理人員要對建筑材料檔案進(jìn)行整合。最后，相關(guān)人員對管理施工設(shè)備工作提高意識，土木工程施工企業(yè)有必要引進(jìn)科學(xué)設(shè)備和先進(jìn)手段，使施工質(zhì)量得到保障，也有利于施工管理工作的實施[7]。

4.4 相關(guān)部門重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作

我國相關(guān)部門應(yīng)對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作加以重視。要對建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計工作加大宣傳，使從業(yè)人員對此提高重視。在結(jié)構(gòu)設(shè)計工作方面，國家應(yīng)設(shè)置相關(guān)監(jiān)督制度，并結(jié)合實際建筑施工情況，不斷對其進(jìn)行完善。以安全、經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計。比如，要求在計算內(nèi)容方面，必須要有效計算構(gòu)件的承載能力，還要計算其極限狀態(tài)。在建筑結(jié)構(gòu)上，要分析每種作用下的效應(yīng)，分析出不利組合。在抗震方面，國家要求建筑抗震設(shè)防烈度為6到9度。設(shè)計人員必須根據(jù)建筑物所在地、建筑高度等方面進(jìn)行設(shè)計。

5 結(jié)語

總之，人們逐漸意識到土木工程結(jié)構(gòu)安全的重要性。設(shè)計人員在設(shè)計建筑物結(jié)構(gòu)時，要按照相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。還要不斷提高自身能力，設(shè)計出同時具備安全性和抗震性的土木工程結(jié)構(gòu)。相關(guān)部門要對其有效監(jiān)管，從而使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量提高，使安全事故發(fā)生率降低。設(shè)計人員在設(shè)計過程中，應(yīng)采取有效措施解決相關(guān)問題，提高建筑物的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳松庭.探微土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的安全性與經(jīng)濟(jì)性[J].中華建設(shè)，2020（09）：106-107.

[2] 沈利來.基于冗余度理論的結(jié)構(gòu)安全性評估和優(yōu)化設(shè)計[D].蘇州科技大學(xué)，2018.

[3] 段景敏.土木工程結(jié)構(gòu)安全性評估要求[J].四川水泥，2015（10）：347.

[4] 黃振育，郭敬林.重大土木工程結(jié)構(gòu)的智能檢測與健康診斷[J].城市建筑，2013（08）：43.

[5] 焦怡彬，梁儷馨.加強(qiáng)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性的措施討論[J].居舍，2021（02）：77-78.

[6] 熊黎黎.關(guān)于土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與地基加固技術(shù)認(rèn)識[J].門窗，2019（10）：91-92.

[7] 葉昕.基于安全性及經(jīng)濟(jì)價值前提的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與地基加固技術(shù)探究[J].花炮科技與市場，2019（04）：122.