摘要：對混凝土結構設計安全度和規范的修訂，提出了以下三方面看法：①規范中的安全度設定水平需要大幅度提高；②關(guān)于可靠度設計理論；③關(guān)于設計規范的強制性。

　　關(guān)鍵詞：混凝上結構；設計規范；可靠度設計；安全度設定水平

　　對于混凝土結構設計規范中的安全度設置水平，我在1998年7月提交規范修訂組領(lǐng)導的一封信中和1999年年初刊出的一篇文章[1]中已經(jīng)表達了看法。

　　這篇題為《要大幅度提高建筑結構設計安全度》的文章，代表了一部分同志的看法，原本是應約撰寫(xiě)，從不同角度為規范修訂提供參考意見(jiàn)。這份材料中有兩處不妥，一是對抗震設計的“小震不壞”原則提出了質(zhì)疑而又未做詳細解釋。我在原稿寄出后不久就寫(xiě)信通知要求刪去，但最后還是未能及時(shí)轉到雜志社并刊了出來(lái)。另外，這篇文章冠以“建筑結構”的標題也不合適，因為文中只論及混凝土結構，而鋼、木等結構的安全度可能是另一回事。

　　1、規范中的安全度設定水平需要大幅度提高

　　我對規范低安全度的看法，最早源于從事高強混凝土結構科研和推廣應用工作中的感受。用現行規范設計C50～C60級高強混凝土結構，其安全儲備比普通強度的混凝土還要低，給推廣造成困難和阻力，何況一項新技術(shù)的開(kāi)始應用會(huì )存在經(jīng)驗不足等問(wèn)題，更需要有較為寬松的安全度環(huán)境；過(guò)低的安全度難免捉襟見(jiàn)肘，對新技術(shù)推廣不利。我國規范安全度與國外的差別已有不少資料作過(guò)報道，現在再看我國規范安全度從解放后的演變，以受彎構件為例，將安全度統一折算成解放初期按破損階段設計方法時(shí)的總安全系數K，則在最早的東北人民政府設計規程中K等于2.0；后改為與當時(shí)的蘇聯(lián)規范相同即1.8，但鋼材強度取值仍低于蘇聯(lián)；約在1956年后，按三系數極限狀態(tài)方法的蘇聯(lián)規范設計，K降到約1.55～1.6，1965年我國頒布的BJG21-66規范與此相同；1974年頒布TJ10-74規范，受彎構件K值又略有降低；1989年頒布的現行規范，K值大體保持在1965年規范的水平。這里需要指出的是，50年代設計時(shí)所用的樓層活荷載標準值基本參照了蘇聯(lián)荷載規范的取值，而在1959年頒布我國的荷載規范后，不少類(lèi)型建筑物的樓層活荷載標準值都降低了，導致這類(lèi)結構安全儲備的進(jìn)一步降低。

　　橫向比較各國規范以及豎向縱觀(guān)我國規范的演變，可以深切體會(huì )到規范作為上層建筑，必然反映時(shí)代社會(huì )經(jīng)濟的特色和需要。在這次規范修訂中，除了必需從專(zhuān)業(yè)的技術(shù)角度對安全度作細致分析外，如何從社會(huì )經(jīng)濟的角度進(jìn)行深入探討可能更為重要。這是因為我國正處在從短缺型的社會(huì )主義計劃經(jīng)濟體制過(guò)渡到社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟體制的轉型期，而整個(gè)世界正面臨科技和生產(chǎn)飛速更新時(shí)代的到來(lái)。近十年來(lái)，我國的社會(huì )經(jīng)濟狀況發(fā)生了從未有過(guò)的根本性變化，而我們現在設計的建筑物又必需適應今后幾十年乃至上百年內生產(chǎn)和生活水平的發(fā)展。

　　規范和標準如何從短缺型計劃經(jīng)濟影響下走出來(lái)，使之更好地為社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟基礎服務(wù)，這是本次規范修訂不同于以往歷次修訂的主要區別，理應作為本次修訂中首要考慮的問(wèn)題。隨便舉例來(lái)說(shuō)，我們對普通公寓住宅的層高標準作了限制，在北京地區規定為2.7m（凈空僅2.55m），也不準設計人員或用戶(hù)提高房屋抗震設防等級，這些限制是否反映了過(guò)去短缺經(jīng)濟年代的特色？短缺經(jīng)濟的主要傾向是竭盡全力去約束消費和限制投資，并伴以過(guò)多的行政干預來(lái)加以保證。過(guò)去講節約，偏重于初期一次性投資和用料的節省，較少顧及長(cháng)期和整體效益，更少考慮用戶(hù)的利益和要求；設計規范的低安全度和某些荷載標準值的過(guò)低取值，也是短缺經(jīng)濟造成的。在今天的市場(chǎng)經(jīng)濟體制下，如果只需花相對較少的錢(qián)，換得更為結實(shí)耐久的房子住，應屬合理消費受到鼓勵，為此而必須多花一些鋼材也屬于合理使用，說(shuō)不上有違節約原則。安全度的設置本來(lái)就是用來(lái)對付比較意外的情況，低安全度的房子盡管在一般情況下安全可靠，但是抵御外界不確定性作用的能力相對較弱。房子結實(shí)些，壽命長(cháng)些，符合國家提高人民生活質(zhì)量的要求；萬(wàn)一發(fā)生不測地震，可以減少生命財產(chǎn)損失；再說(shuō)這種合理消費并不要政府掏錢(qián)，而且合理的多用些鋼材、水泥又能促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展，從眼前講，還多少能緩解通貨緊縮的困難。這些說(shuō)法從短缺經(jīng)濟的立場(chǎng)上看是格格不入的，但符合眼前和長(cháng)遠利益以及市場(chǎng)經(jīng)濟的需要。

　　當然，節約作為人類(lèi)可持續發(fā)展的需要和一種美德，應該是結構設計人員的重要守則。這里提出探討的只是計劃經(jīng)濟年代曾經(jīng)盛行一時(shí)的片面的節約，但即使是那種節約在過(guò)去短缺經(jīng)濟下仍是合理和必需的，問(wèn)題是將它搬到今天的社會(huì )經(jīng)濟狀況和體制下，有時(shí)就不再適宜。

　　提高結構的安全性能需要從結構選型、結構構造、結構布置、材料選擇等多個(gè)方面作出努力，以加強結構的整體性、延性和耐久性，提高其抗御不測之災和防止倒塌、特別是抵抗連續倒塌的能力。也許基于概念設計的這些措施，對于增進(jìn)結構安全更為有效且更符合經(jīng)濟節約的原則。比如這次規范修訂組提出的用新Ⅲ級鋼替代Ⅱ級或Ⅰ級鋼，就能帶來(lái)立竿見(jiàn)影的效果�？墒菫榱嗽鰪娧有院头赖顾�能力，主要還得靠合理加大構造用鋼量。上述與結構安全性能有關(guān)的眾多因素較難用數值形式加以度量，而我們在這里所討論的安全度，則僅限于截面強度的安全度和與之有關(guān)的荷載標準值和材料強度標準值等能夠用數值度量的那些參數。

　　提出要大幅度提高設計安全度，無(wú)非是基于客觀(guān)形勢變化和對現行安全度進(jìn)行初步分析比較后的一種宏觀(guān)的定性估計。究竟需要提高多少，則需經(jīng)過(guò)課題立項研究才能確定。對于規范修訂組這次提出的設計可靠度改進(jìn)意見(jiàn)[2]，總的趨勢是往高處調，對此我表示擁護；雖然幅度不夠大。我國幅員廣闊，各地經(jīng)濟發(fā)展很不平衡，象京、滬、穗等國際性大都市，建筑結構的安全度應高些，經(jīng)濟不發(fā)達的邊緣地區允許適當低些。規范修訂時(shí)是否尚可通過(guò)結構重要性系數，或者荷載標準值取值，或地方性標準予以區別對待，大城市的結構安全儲備是否能再高些，當然也可以分步漸進(jìn)。鋼材的分項系數過(guò)去偏低，似不宜再低于1.1.梁的最小配筋率一般根據截面抗彎屈服能力不低于截面拉區混凝上抗裂能力的原則來(lái)定，具體計算時(shí)所用的材料強度似宜采用平均值而不是標準值，否則從概率保證的角度不能符合要求。

　　2、關(guān)于可靠度設計理論

　　將可靠度設計理論用于設計規范，不論在學(xué)術(shù)或工程界一直有分歧意見(jiàn)[3].我傾向于多安全系數的極限狀態(tài)設計法，因為其中對安全度的表示比較靈活又易于理解，而且在確定各項安全系數時(shí)并不排斥利用可靠度理論手段進(jìn)行分析對比，然后再綜合考慮其它因素加以修正。

　　由于現行建筑結構設計規范業(yè)已采用了可靠度設計理論，其在規范中的計算表達形式又與多安全系數方法相似，在實(shí)用上姑且將它理解為多安全系數也并無(wú)不可。在這種情況下，我贊成承認現實(shí)，在這次修訂中還是保留現有的設計方法體系為好�？煽慷壤碚搶τ诓煌�類(lèi)型工程結構的適用程度肯定會(huì )有很大差別，用于混凝土建筑結構尚沒(méi)有解決不了的大問(wèn)題，所以不宜再變。至于尚未使用的規范似宜適當放慢“統一”步伐，實(shí)在難以使用的更不宜通過(guò)行政手段去統一�？煽慷壤碚撨�在發(fā)展，這方面的學(xué)術(shù)討論希望能夠深入開(kāi)展下去。

　　結構安全度需要考慮的因素過(guò)于綜合，尤其是規范中的結構安全度，它不同于某個(gè)具體工程，需要考慮和照顧的方面更多，包括非技術(shù)性的社會(huì )經(jīng)濟因素、政策因素等等�？煽慷仍O計理論有其先進(jìn)的一面，也有其不足之處；可靠度理論也有某些假定和約束條件，會(huì )有意或無(wú)意地省略某些本應考慮而用這一理論又難以處理的一些因素。技術(shù)科學(xué)理論一般擅長(cháng)于分析，而規范安全度的設定除了要用分析外更需要綜合，因此經(jīng)驗和判斷更為重要。

　　可靠度理論強調三個(gè)“正�！弊鳛榍疤�，即正常設計、正常施工和正常使用。這三個(gè)正常帶有較大的模糊性，有時(shí)甚難界定。比如野蠻施工絕非正常，很容易確認；可是針對我國施工中的上千萬(wàn)農民隊伍以及管理水平薄弱的現狀，這種狀況是否正常？這個(gè)問(wèn)題帶有普遍性，而且要改變這一狀況需有較長(cháng)的過(guò)程。如果在設定規范安全度水平時(shí)完全不予理采，不考慮它會(huì )增加某種程度人為失誤的可能性及其對工程質(zhì)量的影響，顯然是不合適的。規范面對的是群體而不是某個(gè)具體建筑的施工現場(chǎng)。我們不能因為不好統計、不好用理論分析處理，就將某些應該考慮的問(wèn)題列入不正常。再舉居民裝修房屋用地板磚壓裂了預制混凝土樓板的事例，有的同志認為這是不正常使用，因為設計時(shí)并沒(méi)有考慮過(guò)裝修地面；或者認為這是不正常設計，因為設計人員在設計時(shí)漏掉了地板磚這項恒載，而規范則無(wú)責任。但是用戶(hù)則認為現在城市里家家搞裝修，不裝修才是不正常使用。而設什人員也說(shuō)地面裝修應屬活載，因為今天地板磚，明天拆掉改成木地板，不能作為恒載，仍反正常設計。這個(gè)問(wèn)題其實(shí)出在規范荷載標準值的統計上，規范的荷載統計樣本取自過(guò)去不搞裝修的短缺經(jīng)濟年代里。所以單憑過(guò)去或現有樣本所得出的荷載統計值，理論上看來(lái)完整無(wú)缺，但用到規范仍需通過(guò)經(jīng)驗和判斷加以修正，因為這些數據尚不能代表未來(lái)可能的發(fā)展。但如規范的安全度比較寬裕，就不至于出現這種問(wèn)題。這次規范修訂組提出了今后要加列裝修荷載，對于這一規定，似乎還可商榷，因為隨著(zhù)生產(chǎn)、生活水平的發(fā)展，類(lèi)似裝修荷載那樣的其它小型荷載，在今后幾十年內還有可能出現。我們現在很難加以充分想象和估計，這類(lèi)小型荷載應該通過(guò)提高活載的標準值和相應的分項系數來(lái)解決。國外規范的樓板荷載中還考慮偶然撞擊的影響。作出這些改進(jìn)其實(shí)都容易辦到，因為每平米造價(jià)可能增加不了5元錢(qián)。

　　前些時(shí)候有報紙報道，有些房管部門(mén)給住戶(hù)發(fā)通知，規定住戶(hù)室內荷載不許超過(guò)1.5kPa，即規范確定的標準值。這種做法損害了住戶(hù)的利益，荷載標準值是按正常使用情況統計出來(lái)的，統計對象中有的就超過(guò)標準值，否則就用不到荷載分項系數。這一房管部門(mén)的做法不知出于何種考慮，也給住戶(hù)帶來(lái)心理壓力。但是這種現象是否從另一個(gè)側面反映了設計安全度過(guò)低所帶來(lái)的不必要麻煩。

　　3、關(guān)于設計規范的強制性

　　我國的設計規范是強制性的。對于設計人員來(lái)說(shuō)，規范就是法律，只要不違反規范要求，即使設計出了問(wèn)題，設計人就有可能不負任何法律責任。而國外發(fā)達國家的許多設計規范則是指導推薦性的，設計出了問(wèn)題得自己負責，休想將責任推向規范。所以我國規范的編制工作有著(zhù)更高的要求，同時(shí)也會(huì )遇到一些不好解決的困難。以往的最小配筋率為例，國外規范中是0.8％～1％，這個(gè)數值作為指導值是比較適宜的，而設計人員可以根據具體情況取用更低的配筋率。例如國際知名的芝加哥WaterTower大廈，其上層柱的軸力甚小，而截面和承載力很大，所以一些柱的配筋率就遠低于A(yíng)CI規范的最小配筋率，但如換成我國規范，也采用0.8％～1％的最小配筋率，遇到這一情況就不能合理降低配筋率�？墒侨鐚⒅�的最小配筋率定得低了，當柱的軸力與承載力相比業(yè)已達到相近的程度，那么0.4％的最小配筋率顯然偏低，因而出現高也不是、低也不是的困難。又如我國規范并沒(méi)有明文規定設計人員不準采用高于規范設定的安全度水平，但在過(guò)去計劃經(jīng)濟時(shí)代的影響下，缺乏經(jīng)驗的設計人員有時(shí)還是不善于針對具體工程對象的需求和具體的施工環(huán)境條件，必要時(shí)加以靈活運用；而與此相反，某些故意鉆規范空子的人則會(huì )沿著(zhù)規范允許的最低邊緣路線(xiàn)行事，以達到其不良目的并推卸責任。

　　要解決這些難題，根本的辦法是逐漸淡化規范的強制性質(zhì)。強制性規范還不利于人們發(fā)揮創(chuàng )造性。在今天市場(chǎng)經(jīng)濟體制下，尤其要求設計人員有更強的創(chuàng )新精神，去適應日益豐富多彩和功能千奇百怪的工程建筑物以及迅速發(fā)展變化的生產(chǎn)和生活方式。一本比較簡(jiǎn)明的規范，再加上各種各樣正規的指導性專(zhuān)題技術(shù)文件（指南、建議等）與之配套，對設什人員來(lái)說(shuō)可能更為好用和更有幫助。不過(guò)這又會(huì )牽涉到規范管理體制上的改革，已是超出這次規范修訂的題外話(huà)了。

　　參考文獻：

　　1陳肇元，要大幅度提高建筑結構設計的安全度，建筑結構，1999年第1期

　　2李明順、胡德炘，我國建筑結構設計可靠度設定水平的分析與改進(jìn)意見(jiàn)，1999年7月

　　3結構設計安全度專(zhuān)題討論會(huì )的討論發(fā)言綜述（1999年5月14日）。中國土木工程學(xué)報，待發(fā)表