某高速铁路混凝土结构的耐久性设计PPT

1、XX 高 速 铁 路高性能混凝土知识及施工技术培训班 混凝土结构的耐久性 及耐久性设计2004年7月29日高性能混凝土是以耐久性和可持续发展作为基本要求，并适合工业化生产和施工的混凝土与传统的混凝土相比，高性能混凝土在配比上的特点是低用水量，较低的水泥用量，并以矿物掺合料和化学外加剂作为水泥、砂、石和水之外的必须组分。 中国土木工程学会高强与高性能委员会 高性能混凝土 定义、现状与发展方向混凝土材料的耐久性 混凝土抵抗大气作用、化学侵蚀、磨损等劣化过程而维持其原有质量和使用性能的能力混凝土结构的耐久性 结构及其构件在各种作用下长期维持其所需性能的能力1）一般作用 一般荷载与强制变形 永久荷载-

2、 自重，土压力 可变荷载- 使用荷载（人群、车辆、设备），风雪 2）偶然作用 地震、爆炸、撞击等3）环境作用（或环境影响） 温、湿度及其变化，降水，冰冻等大气作用； 土体、水体、空气中有害化学物质作用结构设计需考虑的三类作用 作用承载力极限状态下安全性正常使用下适用性设计的主要内容规定作用下构件承载力安全性结构整体牢固性变形、裂缝、振动等控制耐久性一般作用疲劳持久荷载强度设计（力学计算）偶然作用整体牢固性设计环境作用安全性通过正常使用下的适用性加以保证（将劣化程度控制在规定的容许值以内）耐久性（防腐蚀）设计混凝土是世上用量最大的人造材料基础设施工程主要用混凝土结构建造混凝土结构的耐久性已成为世

3、界性问题一、混凝土结构的耐久性现状美国的公路桥梁 主要是60年代后的盐腐蚀美国联邦公路局资料 登记在册（政府管理）桥梁： 1992年 57.2万座，有缺陷21 1999年 58.6万座，有缺陷15 拆除老桥费用持续增加1998年美国土木工程学会报告 美国现有29%以上的桥梁和1/3以上的道路老化，有2100个水坝不安全，估计需有1.3万亿美元改善其安全状态又据资料报道 到20世纪末美国共有桥梁约100万座，超过1/4有缺陷 由于改进了桥梁耐久性设计方法并采用了许多新的防腐技术，美国新建桥梁的耐久性比二、三十年前有很大改善，预期已能满足75年以上设计寿命 但是过去建成的桥梁已无法改变，仍将继续为

4、其付出昂贵的维修费用直至最后拆除重建 美国每年用于基础设施修复的费用约为这些基础设施总资产的10% 研究认为，对于桥梁等生命线工程，因修复、更换造成交通延误等间接损失更大，间接经济损失是直接用于桥梁修复费用的10倍。 在加拿大，为修复其劣化损坏的全部基础设施工程估计需耗费5000亿美元 在英国，据说有1/3的桥梁需要修复 发达国家土建设施腐蚀造成的年损失约占GDP的1.52%，其中主要是混凝土结构腐蚀混凝土结构耐久性不足的严重性影响工程正常使用，缩短工程使用寿命 巨大的经济损失 建造费用维修费用拆除与废弃物处置费用年限背离可持续发展的道路 资源枯竭，国土破坏、环境污染 废弃混凝土难以处置北美（

5、加拿大安大略省）公路桥面板耐久性设计要求!宜宾南门大桥桥面垮塌 我国目前水泥年产量如配置混凝土，年人均近3.3吨 混凝土用量过大，过度开采矿石和砂、石已在许多地方造成资源破坏，严重影响环境和景观。每生产1t水泥熟料消耗大量燃煤与电能，并排放约1t二氧化碳 混凝土过早劣化，处置废旧工程的混凝土垃圾将给环境带来威胁 结构耐久性不足的主要原因 工程设计的耐久性标准过低工程施工进度的不适当追求 缺乏正常检测与维修构件强度设计的安全设置水准过低公路桥梁结构的安全设置水准 最常用车辆（我国为汽超20系列）作用于 30米跨度的简支梁桥 桥梁需承受的活荷载效应（标准值）- 美国和英国规范分别比我国规范大12%

6、和29% 活荷载安全系数 -我国1.40，美国1.75，英国的1.73 桥梁需承受活荷载效应设计值 - 美国和英国规范分别比我国规范大40%和59% 材料设计强度我国规范规定的较高 对车辆活荷载，我国桥梁的设计承载能力为美、英的68%和60%；永久荷载的荷载系数又过低 此外，还有计算方法不同对安全设置水准的影响 - 如美国规范对没有冗余度的简支梁桥，需额外提高安全系数, 在预应力混凝土梁抗剪能力上，我国规范公式偏于不安全工程设计的耐久性标准过低结构设计规范主要考虑荷载作用下的结构 构安全性，环境作用下的耐久性设计被 置于次要和从属地位规范中没有结构设计寿命和耐久性设计的 明确要求耐久性设计要求

7、，未能随着几十年来由于 水泥性能、施工条件、环境条件的巨大转 变而与时俱进我国现行规范（80年代颁布）与国外比较 配筋混凝土 我国 美国 英国最低强度 等级 C15 C25 C30（C25） 碳化锈蚀 露天雨淋环境下保护层厚度板2cm 梁3cm3.8cm （d16）C35, 3.5cm干湿交替下C40，4cm 严重冻融仅水工规范 要求引气要求引气 要求引气日本规范规定的更高（最低相当于C35，100年寿命为C45 ）铁路隧道衬砌结构绝大部分用素混凝土， 混凝土强度等级过低，隧道衬砌裂损 腐蚀和渗漏现象普遍据1997年调查，铁路隧道发生裂损的数 量约占当年隧道拥有量的10%抽样调查，漏水隧道数量

8、占50.4%，有的 区段高达94%，导致铁路钢轨锈蚀、道 床翻浆、电力牵引设备漏电据1998年统计，铁路隧道受腐蚀裂损的 占隧道总数的13.2% 规范的耐久性设置水准基本上停留在解放初或50年代国际水平由于水泥强度提高和施工进度加快,实际 耐久性质量大幅度下降 早强水泥配制的混凝土，内部微结构和后期强度发展 不良，易开裂，耐久性差规范还阻碍粉煤灰等掺合料和引气剂的使用,为改善混凝土结构耐久性带来不良后果 工程施工进度的不适当追求养护不良使表层混凝土的抗渗性成倍降低，使 钢筋开始锈蚀的年限成倍缩少 1天养护与7天养护，可使碳化引起锈蚀年限缩减为原来的1/4抢工省略必要检验工序，使钢筋位置出现偏差

9、 钢筋的保护层厚度如在施工中缩减一半，出现锈蚀年限将缩减为原来的1/4 保护层厚度的510mm施工允差，甚至能使钢筋锈蚀的年限发生成倍差别结构各种施工、连接缝和防水层是影响耐久性的 薄弱环节，其质量在快速施工中最不易保证。 缺乏正常检测与维修结构耐久性需要有正确使用和正常检测与维修相配合重新建、轻维修，是土建建设管理工作中的重大缺陷对于基础设施工程，应在设计中进行结构全寿命经济分析与评价只有适当加大初始投资费用，强化结构耐久性，才是最经济有效的途径 ？大型工程的耐久性？ 地下工程主体结构混凝土C20 跨海大桥浪溅区混凝土C30，保护层 34cm 高边坡预应力锚索、高强锚杆无双重保护 特大桥梁的

10、公路桥面板底部保护层1.5-2cm二、环境作用下混凝土结构 的劣化与混凝土的抗渗性混凝土结构性能劣化钢筋锈蚀 氯离子引起 水 氧 近海环境、除冰盐环境，氯离子从外表侵入 海砂、防冻盐用于混凝土，氯离子拌入 碳化引起 二氧化碳 水 氧冻融破坏 水饱和程度 冻融循环次数 混凝土损伤剥落硫酸盐、酸、软水侵蚀碱骨料反应混凝土的内部结构骨料，水泥浆体，浆体与骨料界面层水泥浆体组成：水化硅酸钙（C-S-H凝胶），水化铝硫酸钙（少量）氢氧化钙（强度差，易析出和遭盐、酸侵蚀，碱性），未水化水泥颗粒C-S-H 凝胶孔隙（纳米级，与有害物质渗透关系不大），毛细孔隙（原为拌合水占据空间，0.015微米；高水灰比混凝

11、土可到50微米，早期体积可占浆体40）气泡（裹入气泡和引气气泡）低水胶比能改善混凝土浆体及其与骨料间的界面 微结构，降低毛细孔隙率掺加粉煤灰等矿物掺和料能降低水化热和减少拌 合水，改善水化产物的微结构；通过火山灰反应 ，进一步改善浆体及骨料界面结构并增加混凝土 后期强度与密实性，消耗薄弱的水化产物氢氧化 钙；大掺量粉煤灰混凝土对氯离子有吸附作用， 并能抑制碱骨料反应传输机理：扩散 自由分子或离子通过无序运动从高浓度到低 浓度区的流动，驱动力是传输介质中的浓度 差，扩散规律通常用Fick定律描述吸收 多孔材料毛细孔隙（中空）表面张力引起的 液体传输渗透 压力差驱动下产生的液体或气体的流动 ， 对

12、水的流动用达西定律表达此外还有吸附（物理或化学结合）混凝土的抗渗性（抗侵入性）混凝土阻挡外部分子、离子或流体侵入传输到混凝土内部的能力二氧化碳和氧气通过空气中的扩散传输氯离子通过水溶液中的扩散和溶液受毛细空隙的表面张力吸收传输混凝土湿度和温度对传输有很大影响：湿度高，毛细孔隙内充水程度高，气体扩散受阻湿度低，毛细孔隙中空，离子溶液被吸入碳化速率RH 5075最高，75%迅速降低，100 氯离子浓度 水中mg/l , 干湿交替 长期浸水 土中mg/kg 潮湿 100500 5005000 150750 5005000 500020000 7507500 500010000 2000040000

13、750015000 环境类别选定一种最主要的环境类别进行设计多种环境作用影响 荷载对环境作用影响 耐久性设计内容按 环境类别，环境作用等级，设计年限确定： 1 混凝土材料 2 结构构造和裂缝控制 3 施工要求 4 使用阶段检测和维修 5 防腐蚀附加措施氯离子环境下的重要工程，按劣化模型计算复核1 混凝土材料选择1) 选用低水化热、低C3A含量、偏低含碱量水泥2) 选用坚固耐久的洁净骨料，重视粗骨料级配及 粒形3) 矿物掺和料作为一般情况下的必需组份4) 将适量引气作为常规手段5) 采用偏低的用水量6) 限制单方混凝土中胶凝材料最低和最高用量 7) 尽可能降低胶凝材料中的硅酸盐水泥用量强度与耐久

14、性的矛盾 粉煤灰 引气剂低水胶比与抗裂性的矛盾 2 构造措施和裂缝宽度限制 1)隔绝或减轻环境对混凝土的作用 结构形状，防、排水， 2)钢筋的混凝土保护层 3)混凝土裂缝控制混凝土表面裂缝宽度限制与保护层厚度的矛盾 钢筋保护层 普通钢筋（主筋、箍筋和分布筋）的混凝土保护层厚度 c cmin + 预应力筋的混凝土保护层厚度: 无密封护套的比普通钢筋大 10 mm 环境作用等级为C或C级以上（对无粘结预应力钢筋为B或B级以上），应采用有防腐连续密封护套的预应力钢筋。 3 施工要求与施工质量验收必须将施工质量保证作为耐久性设计中特殊重要的内容 表层混凝土质量混凝土养护质量 保护层厚度的施工允许误差

15、质量检验 保护层厚度，含气量，表层混凝土渗透性 （现场回弹、抗拔、抗渗）钢筋位置的误差，5mm的施工误差，可使20mm保护层厚度的墙、板钢筋开始锈蚀的年限缩短近一半 养护不良影响更大 DuraCrete指南中，7天的养护系数为1天的2倍（氯离子作用）和4倍（碳化作用）可使工作寿命 从50年分别降到约25年和12.5年 施工质量对结构耐久性的重要性 4 使用期内的维修和定期检测 使用年限与使用阶段维修紧密联系 环境严重作用下的结构物必须定期检测 设计文件中必须向业主与运营单位提出使用过程中的定期检测和维修要求 5 防腐蚀附加措施环氧涂层钢筋混凝土表面防腐涂层、面层钢筋阻锈剂渗透模板阴极保护四、不

16、同劣化机理下的耐久性设计碳化锈蚀影响碳化速率的主要因素：环境条件 湿度、温度及其变化二氧化碳浓度混凝土碱度混凝土中二氧化碳的扩散系数碳 化Duracrete指南提出的模型： 各种碳化模型的普遍缺点是不能考虑干湿交替的影响 碳化引起锈蚀环境对付碳化锈蚀不应成为一个问题 关键在于规范要提高标准，尤其干湿交替和炎热环 境下的要求表面裂缝宽度的限制也不应成为问题 横向裂缝能使裂缝截面处的普通钢筋提前发生局部锈蚀，但通常不会向周边和深部发展，只当保护层被碳化后，才能在钢筋表面发展全面稳定的锈蚀 混凝土规范的裂缝宽度限制不适用于较厚的保护层 预应力筋的应力腐蚀则不同 碳化锈蚀GB500102002规范中，

17、要求100年设计寿命的保护层厚度为50年的1.4倍（即 t a ），这个规定值得探讨碳化的深度到一定数值后有可能停止事实上，仅在不会发生锈蚀的干燥环境，碳化速度才与时间 t 的0.5次方成正比。潮湿环境（RH=81%）下与 t的0.4次方成正比，长期湿润下（高湿度又经常受雨淋）甚至与 t 的0.1次方成正比。冻融环境必须引气 (B级可不引气，但需提高一级选择混凝土)低水胶比的混凝土，不大于0.5，氯盐环境下不大于0.4新混凝土延迟受冻；加大构件厚度；避免混凝土受湿混凝土抗冻性能指标用耐久性指数 DF表示100年与50年使用年限，在抗冻要求上的差别不明显 （ Fagerlund，黄士元， Hob

18、bs ）一般冻融环境下，环境作用按降低一个等级选用保护层 厚度氯盐引起锈蚀氯盐引起的钢筋锈蚀最为严重水下区混凝土缺氧，腐蚀速度极慢危险的是干湿交替区氯盐轻度腐蚀下，采用水胶比不高于0.4（或最多不超 过0.45）的矿物掺和料混凝土与适当的保护层厚度， 一般能解决问题 干湿交替、使用寿命又长的重要工程部位，可能需要防 腐蚀附加措施氯盐环境下的裂缝宽度限制，不同标准差别较大氯盐引起锈蚀 据DuraCrete的研究，氯离子侵入混凝土100年或50年后，浓度达到临界值处的深度，即所需保护层厚度 为： 对于低水胶比的大掺量矿物掺和料混凝土，x约与 t 的0.150.20 次方成正比，并与大气区、浪溅区、

19、水下区等不同环境 条件有关。100年与50年的差别不到15 对于不加矿物掺和料混凝土的普通混凝土，100年需比50年增加30 氯离子扩散系数的测定推荐 快速氯离子电迁移测定方法方法瑞典唐路平（CTH法），北欧NT标准 ，德国 ibac-test 方法，DuraCrete标准，瑞士SIA标准 重要结构物，采用多道防腐措施并定期检测 丹麦Great Belt Link， 100年，隧道预制混凝土管片保护层35mm， 水胶比低于0.35，掺粉煤灰和硅灰，多道防腐措施 在衬砌与土体之间沿环向灌浆，增加覆盖保护层厚度 环氧涂膜钢筋 阴极保护作为最终手段 使用年限长、且有条件修理，采取定期修理并定期检测

20、荷兰Delta防浪堤， 200年，闸门支承配筋混凝土构件浪溅区 预期寿命（按钢筋锈蚀损失0.2mm估计）8090年五、基于材料劣化模型的使用寿命计算 氯离子引起钢筋锈蚀通常用Fick第二定律描述： c 为氯离子浓度，D为扩散系数若D为常数，且边界条件： 表面氯离子浓度cs为定值 可得解析解： 到90年代初，认识到扩散系数D 随时间、离混凝土表面距离、氯离子浓度等因素变化，还与温度、 pH值等多种因素有关 原先按 D 为常值的预测结果过份保守 Fick第二定律被认为误用了25年 扩散系数扩散系数随时间衰减的规律尚未完全明了 氯离子在传输过程中与水泥水化产物结合 早期混凝土密实性随水化程度不断完善

21、而提高 扩散系数随时间变化规律符合指数函数 D0为t = t0(开始暴露于氯盐环境)时测得的扩散系数值 Poulsen建议，高性能混凝土与等效水灰比W/C有关 Bamforth指出，主要与胶凝材料种类有关 DuraCrete指南采用与胶凝材料种类和环境条件有关 kc 养护系数，考虑养护时间长短 ke 环境系数，考虑海洋不同环境（水下区、大气区、浪溅区等） 与不同胶凝材料的影响 值对混凝土抗氯离子能力有着十分巨大的影响 指数变化规律只是根据短期测试数据得出， 外推预测必须小心 氯离子临界浓度 DuraCrete取与水胶比有关，表中数据代表均值 氯离子表面浓度随环境条件而变处于海水中混凝土，表面浓

22、度一般与海水中氯盐浓度接近 Bamforth 建议用于设计的表面浓度cs（按混凝土重计算）括号内为每方混凝土胶凝材料为400kg时，按胶凝材料重表示的cs值 DuraCrete提出表面氯离子浓度与混凝土水 胶比和胶凝材料种类有关 水胶比0.4、30%粉煤灰和70%硅酸盐水泥配 比的混凝土，在水下区、潮汐区和大气区分 别约为胶凝材料重的4.2%，3.1%和1.3% DuraCrete数据为平均值，具体设计时，要 在平均值上乘、除分项系数耐久性计算模型用于预测未来，无法进行验证氯离子入侵海洋工程混凝土，基本以Fick定律为计算模型19701990 视扩散系数D和表面浓度cs为常值90年代，扩散系数

23、引入了随时间变化的指数表达式，仍用解析解90年代，采用数值解，发展多种计算程序，可考虑氯离子结合 以及表面浓度变化 Fick定律的扩散机理不能描述： 水中混凝土的表层氯离子还可以通过对流、渗透的机理传输 大气或干湿交替混凝土表面氯离子依靠混凝土孔隙毛细吸力机理传输 劣化计算模型分析不确定性 瑞典Nilson的试验针对一种水胶比0.4、掺有硅灰的混凝土，处于海洋浪溅区和水下区 定量计算方法的困惑Poulson 的诺模图 当 W/C = 0.39, cs =0.7% , cc = 0.1%, a = 60mm 得 工作寿命90年 如 cc = 0.09% , 其它不变, 则寿命变为70年 如 W/

24、C = 0.40 , 其它不变, 则寿命变为53年 如 W/C = 0.41 , 其它不变, 则寿命变为34年DuraCrete的计算结果也有类似情况 突出 用计算公式对混凝土结构进行强度设计，已有百年以上的历史；而用计算模型对混凝土结构进行耐久性设计的探索还不到30年，现在还主要处在研究阶段，目前尚不能作为一种普遍可用的设计方法 但氯盐环境下的重要工程，应该利用最新的研究成果，在设计中利用计算模型对使用寿命进行近似的估算 通过理论的或经验的计算模型进行使用寿命预测，困难在于模型中的参数难以选取，而且模型与实际之间存在的差异过大“耐久性预测不可能是一门精确的科学， 结构使用寿命的预测只能是个估

25、计” 万一估计不足，如果设计中已考虑了可修复性和定期检测的要求，总还有办法对付 采用高性能混凝土是保证京沪高速桥涵百年设计寿命的必需但要达到百年设计寿命还必须有其它的耐久性设计和施工措施（正确的结构构造和详尽的施工质量检验条例）以及使用过程中的监测相结合高性能混凝土的配制尚应根据当地的原料特点和气候环境特点进行调整通讯地址：混凝土结构的安全性与耐久性 土建结构的首要功能是承重，如同人体中的 骨架，支撑整个工程设施，并作为房屋、 桥梁、隧道等各类土建工程的主体 在土建工程设施的使用期限内， 建筑部件和建筑 设备一般需要定期更换，而承重的结构则不能 为现代化建设的基础设施工程，其结构设计必须 从一

26、开始就要满足将来发达社会的高标准要求结构安全性结构及其构件在各种可能的外加作用下，防止破坏倒塌、保护人员财产不受损失的能力环境作用导致结构材料性能随时间衰退 劣化 -钢材锈蚀、混凝土腐蚀结构耐久性 结构及其构件在环境作用下长期维持其所需性能的能力 结构工程安全性 主要取决于设计、施工 水准，也与使用、维修有关设计、施工水准取决于工程法规、规范 所规定的安全设置水准，也与工程技术和管理人员的水平与素质相联系结构设计的安全设置水准起最主要作用土建结构工程的安全性结构设计的安全设置水准 结构安全性 结构构件承载能力的安全性 梁、板、柱等每一构件有足够承载力 结构的整体牢固性 结构不应发生与其初始原因

27、不相称的灾 难性后果，局部破坏不应引发大范围倒塌 结构耐久性对安全性的影响 环境作用下的材料性能劣化应在可接受 的范围内 S（荷载效应） R （构件抗力） 安全水准主要取决于： 1、荷载标准值 2、设计安全度 可靠度设计方法荷载分项系数，材料强度分项系数 安全系数设计方法荷载安全系数，材料强度分项系数 还与构件内力及构件抗力计算方法的保守程度有关构件承载能力的安全设置水准 各国办公楼楼层设计活荷载标准值kgf/m2 注：2003年起我国新设计的办公楼楼层活荷载已改为200kgf/m2 中国 美国 英国法德俄加拿大 日本澳大利亚意大利 150 240 250 200 240 290 300 34

28、0不同建筑物的楼层活荷载标准值 kgf/m2 注：2003年起我国新设计的住宅、办公楼楼层活荷载已改为200kgf/m2 体育馆办公楼办公楼 门厅公寓住宅房间公寓住宅走廊学校教室学校走廊剧院门厅餐厅防火通道中国350150200150150200250300250同走廊美国480240480200480200390480480480安全保证率或安全储备将荷载标准值乘以大于1的荷载分项系数（或荷载 安全系数）系数，作为荷载设计值将材料强度标准值除以大于1的材料强度分项系数（或材料强度安全系数） ，作为材料强度设计值活荷载 分项系数：我国1.4，英国1.6，美国1.7恒载 分项系数： 我国1.2，

29、美、英1.4 混凝土强度分项系数：我国1.35，英1.5 钢材强度分项系数： 我国1.08，英、美1.15 办公室设计的楼面活荷载 （标准值与安全系数的乘积） 我国只有英国的52.5%，美国的51.5%计算构件承载能力时规定的材料强度安全系数 我国 比英美的低约1015%按美英规范设计的办公室楼板构件，承受活荷 载的能力比按我国规范设计的大一倍以上, 承受恒载（自重）的能力高出约15%结构的整体牢固性结构不应发生与其原因不相称的严重后果 局部失效不致造成大范围连续倒塌破坏可靠的连接必要的冗余度良好的延性 延性 最大抗力下，维持继续 变形的能力整体牢固性是防范灾害作用和重大人为错误造成 结构灾难

30、性后果的重要保证 ISO2394的可靠度设计方法，明确要求结构设计需考虑可预见的和不可预见的偶然作用与可能发生的重大人为错误。认为可靠度方法中的参数可从经验、决策、判断等途径获得我国规范的可靠度方法强调所谓“先进的数学统计”，排斥设计中本应考虑而无法统计的重要因素。只考虑主观设定的所谓“规定作用” 盘锦燃气爆炸一楼平面图 石家庄爆炸案现场之一石家庄爆炸案现场之二山东章丘燃气爆炸地震灾害20世纪死亡人数超过3万人的地震有11次地震，共死亡116万人。其中发生在中国有3次，死亡55万 发生年份及国别 震级里氏近似值 死亡人数 万1908 意大利1915 意大利1920中国1923日本1932中国1

31、935印度（巴基斯坦）1939智利1948苏联1970秘鲁1976中国1990伊朗7.57.08.68.37.67.58.37.87.87.77.532314.3763107255唐山大地震同样7.8级地震和100万人口的城市 1976年唐山地震死25万（实际死亡人数远大于公布数据） 1985年的智利地震仅死亡150人 主要原因在于整体牢固性,另一原因是抗震设防标准偏低 我国工程设计的安全设置水准在总体上偏低，即使按照同样地震加速度作用进行设计，按照我国规范设计出来的结构抗震能力仍要偏低 衡阳113特大火灾衡阳大厦共8层、局部9层，9300平米1层为现浇混凝土梁柱框架，预应力混凝土预制板（局部

32、现浇板）。用作营业（但改为仓库）2层以上为19厘米厚砌体墙（预制混凝土空心砖），预应力混凝土预制板砌体墙无局部芯柱，构造柱无胡子筋梁体混凝土质量不良，箍筋不足按我国规范的最小保护层厚度不能满足耐火极限要求整体牢固性尚无度量标准英国规范规定: 假想的水平荷载 移去某一构件只造成 局部损坏 （五层以上房屋） 竖向、横向、周边 均需拉筋相连 挪威规范也有类似规定， 欧洲规范有原则规定。重要的公共建筑物与桥梁等生命线工程的结构应该有更高的整体牢固性由于恐怖活动,土建工程的整体牢固性近年来更得到发达国家的高度重视 结构安全事故的原因1) 人为差错或人为错误 Human error 设计、施工和使用过程中

33、的人为差错 l人为差错不能完全避免，其频发程度与人员素质、 工作条件、工作环境等众多因素有关l一般认为，凡属违反法规、标准的即属人为差错l人为差错与一般的误差之间不存在本质上界限 l偷工减料等恶意违法行为也属人为错误 l标准是人订的，也会有差错 2)结构安全设置水准偏低 l与长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关 l抗灾、应对意外差错、抗环境侵蚀能力低下 l随着经济发展和生活水平提高，事故风险后果愈益严重，安全设置水准应相应提高 3)缺乏完整配套的法规和标准体系及管理体制 l工程建设和使用在管理上缺乏立法约束行政不适当干预 l技术标准不配套，过分依赖技术规范的作用，缺乏指南、工法等更为详尽具

34、体的技术标准 l规范作用的错位认识与管理 宁波招宝山大桥工程事故 改善土建结构工程安全性与耐久性的主要途径1 提高土建结构设计的安全设置水准2 完善土建结构耐久性的设计标准3 使用阶段的定期检测4 摆正技术规范的地位与作用5 其他1 提高结构的安全设置水准首先要提高抗灾能力，要提高城市房屋的抗震设防等级要增强结构整体牢固性，人员密集的公共建筑应采用现浇钢筋混凝土结构，一般不宜采用砖砌体承重或装配式混凝土结构；还要考虑可能的人为破坏袭击要适当提高结构设计活荷载的标准值和结构构件承载力的安全储备，特别是公共场所如剧院、体育场馆）以及公用场所（如门厅、走廊）的楼面荷载设计时要考虑到今后使用荷载的可能

35、变化，尤其是桥梁等交通结构2 完善耐久性设计标准设计使用年限我国修订的建筑结构设计统一标准： 临时性结构（15年） 易于替换的结构构件（25年） 普通房屋和构筑物（50年） 纪念性或特殊重要建筑物（100年及以上）欧洲共同体规范 分4类同上 并规定桥梁等各种土木工程结构为 100年美国对桥梁的设计使用年限为不小于75100年日本建筑学会规范1997年修订，提出建筑物设计使用年限分为三个等级，规定： 1）长期等级，不需大修的年限约100年 2）标准等级，公寓办公楼建筑物，不需大修年限约65年，使用年限100年 3）一般等级，低层私人住宅，不需大修年限约30年，使用年限65年英国各类结构物设计寿命

36、 桥梁、隧道等交通运输结构 120年 海洋工程 40年 一般房屋 60年 机场地面 520年 工业建筑 30年 法院监狱 100年 国家机构与纪念性建筑 200年 (英国国家图书馆250年)我国规范强制规定房屋设计寿命50年所存在的问题对大城市的高层住宅和大型建筑物偏短对某些工业生产厂房偏长对工矿建筑物，应取决于矿产储量和生产能力的服务年限合理规定土建结构使用年限关系国家和个人重大利益混凝土材料选择使混凝土有良好的抗侵入性、体积稳定性和抗裂性 1) 选用低水化热、低C3A含量、偏低含碱量水泥 2) 选用坚固耐久的洁净骨料 3) 一般情况下，矿物掺和料应作为必需组份 4) 将适量引气作为常规手段 5) 采用偏低的用水量 6) 限制单方混凝土中胶凝材料最低和最高用量, 重视骨料级配及粗骨料粒形 7) 尽可能降低胶凝材料中的硅酸盐水泥用量 强度与耐久性的矛盾： 粉煤灰 引气剂 低水胶比与抗裂性的矛盾构造措施和裂缝宽度限制 1)隔绝或减轻环境对混凝土的作用（防、排水措施） 2)控制混凝土开裂 3)为钢筋提供充足的保护层混凝土表面裂缝宽度限制与保护层厚度的矛盾 增加保护层厚度，表面裂宽将增大，但对防止钢筋锈 蚀仍然非常有利。 日本土木工程学会标准的规定 施工要