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曾滨:工程诊治标准化与创新
作者:admin 单位:中国manbetx体育化协会

曾滨  中国manbetx体育化协会副理事长  中冶建筑研究总院有限公司副院长、总工程师

一、行业状况分析
我们国家现在整个工程发展到今天这个状态是经历了几个过程,总体来说我们认为可以分为四个阶段,扩张阶段、相对稳定阶段,调整阶段到实际稳定的阶段。
美国目前存量基础设施年龄普遍比较大,70%以上的基础设施使用年限已经达到了30年以上,部分达到了50年以上,进入重点维护期。特朗普最近有一个计划,十年内投资1.5万亿美元用于改造长期失修的基础设施。那么日本同样存在这样一个情况,安倍也是有2.2万亿日元投入到基础设施当中去。中国的情况从现在的意义上来说,大规模的基础设施集中建设期已经过了高峰期,我们使用30年的已经达到了40%,占我们整个建筑量,其中工业建筑(包括铁路、公路、桥梁、港口等)这一块达到30年的已经占了33%。目前我国处于高速建设阶段后期,建筑和基础设施存量巨大,近半需要加固与维护,未来诊治需求巨大。
我们国家结构诊治的发展始于工业领域,整个发展状况来说,应该说我们现在有了更多的重视,基本上形成了以检测、坚定、加固为主的结构建筑标准体系,也满足了一定历史时期行业的基本需求。但是也存在一些问题,比如说像检测和鉴定规范相互分离,有些规定互相矛盾。
  从标准体系上来说,我们国家第一步与结构的诊断基础规范有关的就是1989年,真正变成国标的1990年,一直到2008年变成工业建筑可靠性鉴定标准以及2018年也正在修编。我们现在诊治这样一个技术方向里面规范标准还有一些问题,比如说我们现在讲鉴定的标准主要是以结构为主,满足了我们过去对于结构安全、结构工程改造等等基本需求,同时结构和构件的承载力验算主要是采用设计规范,并没有考虑建设期、使用期以及在不同的工作环境下这些变化。结构体系可靠性评价方面现在有了实用性很强,但是还是基于构件的角度,对基有建筑结构剩余使用寿命的预测以定性为主,评价偏差比较大,同时也基本上不考虑我们既有结构损伤累计对结构可靠度的影响。同时我们现在的标准规范对新型的检测技术和理论采纳速度还是比较慢,同时现有的标准规范也无法适应,现在我们大力推动的信息化和智能化的发展要求。这是一个总体的情况。
 
二、结构诊治的主要成果及其标准
通过一些实验、理论和分析、研究,在这样一个基础上,我们创立了故障树理论的工业结构模型,提出了基于可靠指标的分级标准,也解决了可靠性鉴定安全尺度的技术难题,同时也建立了以可靠性理论为基础的工业建筑结构可靠性建筑体系。在这样一个总体的基础之上组织编制了《工业建筑可靠性鉴定标准》,这个标准应用的还是比较广,在民用的建筑标准出台之前我们民用建筑和桥梁有一些大型的工程在检测和鉴定和评价这个方面也是用了这个标准。2018年对这个标准进行了修编,详细的内容就不多说了。
  同时在钢结构这一部分我们专门做了研究,提出了基于极限应力模式及基于累计损伤模型的疲劳动态可靠性分析模型,首次对钢结构规范中规定的8类连接和构造形式的疲劳可靠度进行和校准。而且调整了规范里面欠载效应等效系数,实现在役钢吊车梁疲劳分级评定。同时也在碳纤维复材加固方面做了很多的研究,在这个基础上我们也编制了《纤维增强复合材料加固修复钢结构技术标准》这是一个硬标也应用到了大量的冶金工程里面去。第三个是经过30多年的积累,研究耐久性方面,主要是针对冶金工业环节下体锈损问题。经过了一系列的研究,建立了实用的模型以及规律,同时把钢筋锈蚀之间的关系,也提出了混凝土结构耐久性寿命预测方法。
  形成了比较完整的工业建筑混凝凝土结构耐久性修复技术体系,填补了国内的空白,同时我们深入的研究了整个修复以后的效果评价。在这样的基础上我们了《混凝土结构耐久性评定标准》,同时还有其他方面的修护和防护的标准。在刚才提到的纤维复合材料加入刚结构疲劳这个方面之外,应该说我们在1996年之后,就开始着手研究纤维复合材料加入混凝土结构所有的理论、实验和工程技术等等方面的问题。同时我们也研发出了一系列纤维素材的产品,并且建立了他一套完整的设计施工方法。
  在这样的基础上我们也编制了中国第一部《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》,这个也是CECS的标准,这个标准指导了国家纤维素材加入化石能源。
  第五个方面就是火灾,工业的火灾跟民用的可能影响度和影响范围可能还不太一样,对于工业来说在伤害了参与人的生产之外可能会毁损重要或者重大的装备,同时会造成整个工业停产,更可怕会造成工业的滋生灾害,会影响到城市区域人口各种的安全状况,所以我们对工业的火灾也进行了非常深入的研究。
  同时在这样的基础上编制了火灾后的建筑结构的建筑标准,这也是CECS的标准,同时我们还对各个地方的消防官兵会做大量的宣讲,曾经某一个地方着火以后我们的消防官兵在把里面的人和设备全部撤出以后,他们那高压水去冲烧毁过的混凝土柱,导致这个房子瞬间倒塌。我们做了很多的实验,高温后的混凝土用水冲完之后就成泥状了。这个标准最近也在修定中。
同时我们还研究了很多我们材料和制品这样一些产品的研究,同时也编了很多的产品标准。所以刚才把传统的诊治工作和传统和工作跟大家做汇报。第三是在我们整个产业化标准化里面起到了什么样的作用。这些年关于工程诊治等等相关的标准编了有将近30部,有国标有行标也有大量的CECS。这些标准指导了我们几十年中国这个工业建筑和民业建筑性能提升。比如说宝钢,这么多年对于宝钢每一个建筑物我们这个团队是了如指掌,从意义上来说是保证了整个宝钢钢铁工业的生产安全。
第二个例子就是大家比较熟悉的人民大会堂,我们这个团队从1999年到今天,对人民大会堂所有的厅以及其他的一些办公的区域,每一年会逐个的进行检测以及评价同时做一些修补,因为年纪稍微大一点的同志都知道我们在做人民大会堂的同时因为工期的问题,有一些问题,所以在现象上来说我们成功让一些寿命50年的延长到了一百年,也是保障了过重大建筑正常的安全使用。
 
三、工程诊治的创新与发展
刚才两部分基本上说的是传统的工程诊治的研究工作以及标准编制以及工程化的应用和指导工作,实际上,在新时代我们工程诊治可能需要换一个维度重新去思考。从结构维度来讲,我们过去可能更关注于材料性的、空间性的,下一步我们要向结构区域一直到城市发展,前面几个嘉宾也提到我们要从单个建筑要到建筑集群,到城市区域到城市生态。从功能维度来讲,传统的工程诊治更偏向于结构工程,我们从绿色建筑的维度,从室内设计等要向维护、装修、电器、智能化这个维度发展。从行业维度来说,尽管工程诊治是从工业界先开始,因为当时的条件建国初期建的一批工业建筑到了八九十年代就进入了不是特别好的状态,再加上八十年代整个工业的升级改造也比较频繁,所以工程诊治源于工业界,但是实际上涉及到城市功能提升的问题,包括工业建筑、民用建筑甚至到海洋等。从多学科维度来说,我们从机械技术、空天地一体化新技术等重新思考工程技术的发展。
在考虑工程技术发展的同时,我们也要做好多维度、多层次、多专业、多领域的标准体系的设计。实际上,我们也正在完善这方面的工作。在今天的论坛上也有我们院的身影,因为我们院主编的CECS标准有30多部,参编的更多,我们院也是在标准化工作给予了充分的重视。下一步在工程诊治或者说这样一个方向上,我们会继续完善标准体系,并希望得到协会大力支持,因为CECS实在是一个我们全行业共同认同的一个品牌。
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