既有公共建筑安全性风险评估时点设置

来源:用户上传      作者:

　　【摘要】我国建设领域一直有“重建设、轻维护”的传统，因此在建筑物使用阶段没有完整的法律法规做支持，也没有针对既有建筑物整体进行强制性周期安全评估的规定，再加上使用维护阶段时间相对较长，在该时段中发生对建筑物使用安全产生较大影响事件的可能性较大，因此亟待需要完善使用阶段的安全风险评估时点。本文首先对发达国家建筑物风险评估时点的现有规定进行分析，找出值得我国借鉴的评估时点；其次从两个角度（从使用原因导致事故推断；从事故发生时间推断）对我国既有公共建筑安全事故的统计资料进行推断，得出安全事故的多发时段；然后从既有公共建筑各个结构部分的保修期、维修周期及相关耐久性研究中得出结构的疲劳及损伤“临界点”。最后综合研究上述三个部分的结论得出既有公共建筑安全性风险评估时点的建议设置。
　　【关键词】既有公共建筑；评估时点；安全性风险
　　
　　任何一个建筑都要经历前期建设和使用维护两个阶段，其中使用维护阶段跨越时间较长，也最容易出现各种各样的问题。对于公共建筑来说，使用阶段跨度时间更长，出现问题后对社会影响更大，理应是安全性风险的重点评估时段。但是目前我国针对既有公共建筑的风险评估没有详细完整的规定，只是针对比较容易出现问题的事件约定了评估的机构和内容。此外虽然有规定要对危房进行鉴定，但却要先由房屋所有权人或使用人提出申请之后方能进行鉴定，并没有涉及房屋强制性定期检测的问题1。相关部门无法律依据来对既有公共建筑整体进行强制性的周期安全评估，也无法强制要求对存在安全隐患的公共建筑进行整修。所以，针对既有公共建筑研究其安全风险评估问题势在必行。本文从三个方面详细研究了我国既有公共建筑安全风险评估的评估时点设置问题。
　　1 国外建筑物风险评估时点情况分析
　　在众多的国外建筑物管理相关的法律文献和相关研究资料中，真正涉及风险评估时点的内容并不多，而且由于执法力度、气候、地理因素等方面的不同，对我国的借鉴意义不大。相关研究中只有新加坡和日本在这方面有较为明确的规定，此外还有德国的行业约定俗成值得参考。
　　1.1 新加坡
　　新加坡是一个法制性较强的国家，其《建筑管理法》中就明确规定除临时建筑物和独立和半独立住宅外，建筑物在投入正式使用后，政府仍然要定期进行检查，对住宅项目规定每十年检查一次，对非住宅项目每五年检查一次，以确保其能安全使用。这是国外相关资料中对建筑物使用阶段风险评估时点较为明确的规定。但该规定主要针对的是建筑结构安全，并不包括建筑内部人员活动的安全性，因此该时点设定的并不全面。
　　1.2 日本
　　由于日本属于地震频发国家，所以日本在建筑物抗震方面有比较严格的规定2，对一定规模的剧场、影院、超市、医院、学校、体育馆、美术馆和宾馆等公共建筑还要进行定期检查：在建筑竣工后第5年、第10年及之后每10年，对建筑进行一次全面检查，该项定期检测时点可作为建筑物使用阶段风险评估时点设置的重要参考依据。此外日本对住宅类建筑还制定了详细的检查年限和修缮周期3：房屋结构三年检查一次（包括基础、地国梁、墙柱、梁板、楼梯等）；房屋设备每年一次；外落水设施三年一次。虽说住宅类建筑不能代表全部的建筑物，但该修缮周期还是可以作为建筑物使用阶段安全评估的参考时点。
　　1.3 德国
　　虽然德国相关法律法规中没有关于建筑物使用阶段风险评估的具体时点规定，但却有一个约定俗成的行业规定――在建筑物即将到达使用年限时，原设计单位有义务向该建筑物的现有者提供延续使用或更改用途的设计建议及需要进行安全评估的部位。即由设计单位发出提醒及相关建议，由业主进行该项工作。由此可知，在德国，由于其质量较好，建筑物在设计寿命期结束后是可以继续使用的，但其内部的各个部分都将进入到一个质量无法保证的阶段，因此如果想继续使用，则应在设计寿命期结束时进行全面的安全评估。
　　2 安全事故的统计资料推断
　　对既有公共建筑发生的安全事故进行分析、总结和推断，可以得出既有公共建筑风险评估时点的应设时段。
　　2.1 从使用原因导致事故推断
　　从目前统计的资料来看，既有公共建筑因使用和维护原因导致的安全质量事故并不在少数，表2-1详细列举了导致安全质量事故的具体原因和所占比例。
　　表2-1 既有公共建筑安全事故原因分析
　　事故原因类型 事故原因 频率（%）
　　维护管理不善 未建立清灰制度（减轻屋面荷载） 16.7
　　 未设计和考证便注胶治漏
　　 疏水缝堵塞
　　 下水管堵塞致使水压升高
　　 线路老化
　　 拆除不当
　　使用不当 随意改变结构用途 23.3
　　 长期无人使用
　　 二次装修不当
　　 天燃气管道泄露
　　 超荷载使用
　　地下水位变化 过量抽取地下水 6.7
　　 长期不定时的滥灌水
　　违反安全操作规程 电梯违章操作 23.3
　　年久失修 超寿命使用 3.3
　　渐发型因素 钢筋锈蚀 26.7
　　 水土流失
　　 久雨后贴面砖吸水饱和
　　 无排水沟，水渗透严重
　　 下水管破碎，生活污水浸入素填土地基
　　 大量污水渗入地基土
　　 气候导致冻融交替次数增加
　　 地基长期浸泡
　　从上述统计分析中可以看出，渐发型因素和使用不当及维护管理不当是造成既有公共建筑安全事故的主因，其中涉及到装饰材料的一般发生在使用2~5年内，因此该时段中应设立一个安全风险评估时点。涉及到管道材料的一般发生在使用2年内，因此在装饰材料设置时点之前还应设置一个安全风险评估时点。涉及到钢筋锈蚀的一般发生在使用8~10年内，一旦钢筋锈蚀就容易出现较大的安全事故，因此在该时段也应设立一个安全风险评估时点。
　　此外关于超寿命期使用造成的安全事故也有涉及：重庆一使用100多年土木结构的老房子突然倒塌，在倒塌前老屋便已年久失修存在危情。老屋原本是作为图书馆兴建的，其设计寿命大大低于实际使用年限，当其设计寿命期到达后并没有进行任何评估和鉴定便继续使用，最终造成倒塌事故。通过该事故我们可以看出，在到达使用年限时，为了确定能否继续使用该建筑，需要对建筑物进行全面的评估，以保证安全。
　　2.2 从事故发生时间推断
　　既有公共建筑风险评估的评估时点还可以从事故的多发时段来推断。表2-2中列举了安全质量事故的多发时段及其所出现的频率。
　　表2-2 在使用阶段发生安全事故的事故发生时段分析
　　事故发生时间 2年以内 2~5年 5~10年 10年以上
　　频率（%） 因使用原因造成的安全事故 34.6 23.1 19.2 23.1
　　从表2-2中可以看出，使用2年内是所有安全事故的多发时段，该时段离建筑物的设计使用年限结束期相距太远，故在该时段应设置一个风险评估时点，以保证建筑能安全使用，完成其使用价值；使用2~5年和使用10年以上也是事故频发的时段，因此这两个时段也应分别设置评估时点对建筑进行安全性风险评估；使用5~10年是事故发生频率最低的时段，原本作为评估时点的参考时段价值不大，但因使用原因导致的安全事故在该时段发生的频率将近20%，也是一个不可忽略的比例，所以该时段还是具有一定的参考价值，设置一个风险评估时点是比较妥当的做法。
　　3 使用阶段结构疲劳及损伤研究 建筑物在建成使用后，随着时间的推移，其各部分结构不可避免的会产生疲劳及磨损，一旦这种疲劳和磨损达到一个“临界点”，结构便会产生裂缝、渗漏、剥蚀等问题，给整个建筑物的安全稳定带来隐患，影响继续使用。因此有必要针对结构疲劳和损坏的“临界点”进行分析，从而找出应该设置安全风险评估的时点，进行定期检测和周期性维修，能够预防病害和破损的发生、发展，保持设备技术良好，安全适用，延长建筑的使用寿命。
　　3.1 我国建筑物保修期 通过我国目前对建筑物保修期的规定可以看出当前各个部分结构的正常使用年限，从中可以间接得出结构的疲劳及损坏“临界点”。
　　我国规定，建设工程在正常使用条件下的最低保修期限4：基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程，为设计文件规定的该工程的合理使用年限；屋面防水工程、有防水要求的卫生间、房间和外墙面的防渗漏，为 5 年；供热与供冷系统，为 2个采暖期、供冷期；电气管线、给排水管道、设备安装和装修工程，为 2年。其他项目的保修期限由发包方与承包方约定。
　　3.2 我国既有公共建筑结构耐久性分析 由于混凝土自身耐久性差等原因，许多建筑建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂等现象，其他部分也常常由于材料的耐久性差而出现问题，因此应对结构的耐久性进行分析，找出耐久性失效的时段。
　　3.2.1 混凝土耐久性 我国多数既有公共建筑采用钢筋混凝土结构，因此混凝土的耐久性直接关系到整个建筑物的正常使用。钢筋混凝土结构一直被认为是一种非常耐久性的结构形式，然而，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限。这其中大部分是由于结构的耐久性不足导致的。特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，尤其是钢筋的锈蚀而造成结构的早期损坏，丧失了结构的耐久性能。耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因。 混凝土耐久性失效多见的是混凝土碳化、钢筋锈蚀等。
　　（1）混凝土碳化5 混凝土的病害主要有裂缝、渗漏、剥蚀三种，其中影响安全和使用的最大病害是裂缝。而混凝土出现裂缝则主要是由于混凝土碳化导致的，故在实际使用过程中，混凝土结构达到使用寿命的标志一般认为是混凝土碳化到钢筋表面或钢筋锈蚀后构件出现顺筋裂缝。
　　影响混凝土碳化的因素包括环境因素和混凝土材料本身的因素：混凝土密实度越大，碳化速度越慢；二氧化碳浓度越大碳化速度越快；环境温度越高，碳化速度越快；环境相对湿度在50～70％时，碳化速度最快。这些因素可以从时间中体现出来，基于Fick第一扩散定律的碳化模型认为混凝土的碳化深度D与碳化时间t的关系式为：
　　D=α*t1/2 （3-1）
　　式中，a为碳化速度系数；D为混凝土碳化深度（mm）；t为测定D的碳化时间（年）。
　　由现有资料可以看出，建筑物使用10年其结构碳化深度一般是15~20mm，使用20年的为20~23mm，使用30年的大约在25mm左右。但值得注意的是，环境条件的变化也会造成碳化深度不同。我国环境正在不断恶化，目前酸雨面积已超过国土的30%，酸雨会导致混凝土碳化加剧（酸雨中含有较多的酸性物质，雨水直接与混凝土中的Ca(OH)2作用，使混凝土碳化速度加快），我国目前关于混凝土保护层厚度规定中最薄的仅有15mm（一类环境、C25~C45、板、墙、壳），根据上述资料所表明的碳化深度有必要在使用10年进行一次安全性风险评估。除此之外，由于外在环境的影响，在进行该评估之前也应适当增加一个评估时点。
　　（2）钢筋锈蚀及混凝土腐蚀6 大量工程实践证明，在钢筋混凝土结构中，钢筋的锈蚀是影响服役结构耐久性的主要因素。在有水、二氧化碳的环境下，混凝土中埋置钢筋表面的钝化膜被逐渐破坏，钢筋就会发生锈蚀，并且随着锈蚀的加剧，将导致混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间的粘结力破坏，钢筋受力截面减少，结构强度降低等一系列不良后果，从而导致结构耐久性的降低。混凝土中钢筋锈蚀过程可分为以下几个阶段（见图3-1）：
　　图3-1 混凝土中钢筋腐蚀过程示意图
　　从图3-1中可以看出，t0> t1> t2> t3。即当混凝土表面出现破坏现象后，很快结构便需要进行全面大修，因此，钢筋锈蚀引起混凝土顺筋开裂的临界时间点是一个安全评估的关键时点（t0+ t1）。上面已经讨论了碳化时间，在此基础上考虑氯盐污染可以得出t0大大低于碳化时间，又根据现有资料可以看出，t1大约为t0时间的一半，t0+ t1基本可以定在使用10年。
　　3.2.2 其他材料结构耐久性 其他材料结构主要包括装饰工程和水电管道工程，该结构部分对建筑整体稳定性影响没有混凝土结构大，但因其与既有公共建筑中人员活动安全密切相关，因此，该部分耐久性也是使用阶段安全性风险评估时点需要研究的部分。
　　对于防水材料来说，其老化期根据使用材料的不同约为8~15年。虽说很多建筑物防水耐久性最低为10年，但因为目前在防水工程中普遍存在的施工不过关和材料质量不合格等原因，实际上防水材料普遍在5年内便出现老化现象，尤其是中小学的校舍，往往使用不到3年，防水材料就需要重新进行铺设或加盖。对于内墙面、地面装饰来说，由于既有公共建筑中人员流动性较大，使用频率较高，其老化要比防水材料早，如：墙面、顶棚抹灰层脱落多发于使用3年；地面空鼓开裂、大面积起砂多发于2年；门窗翘裂、五金件损坏也多发于2年7。对于外墙面砖尤其是许多大型公共建拥有的玻璃幕墙来说，其发生脱落的时间大约为使用5年。既有公共建筑的管道和供热供冷系统较多、使用也较频繁，故此其结构老化的速度也较快，大约在使用2~3年。
　　4 结论 从上述分析中可以看出，文中第一节通过对国外资料的分析中可以看出，值得我国借鉴的评估时点为使用5年、使用10年及之后每10年、设计寿命结束；第二节通过两个不同的角度对现有的安全事故进行统计分析，得出评估时点的建议时段为使用2年内、使用2~5年、使用8~10年、达到设计使用年限。第三节罗列了我国的保修期、相关需要进行质量检测时点的法规，还对结构的耐久性进行了分析，得出结构的疲劳及损伤“临界点”为：2年、5年、10年。
　　综合上述三方面的考虑，针对我国既有公共建筑安全风险评估时点设置问题，本文通过上述研究给出以下建议。建议设置在：使用2年，使用5年，使用10年及之后的每10年，设计使用期结束后每年。具体见图4-1。 值得注意的是，既有公共建筑在其较长的使用维护期内，发生对建筑物使用安全产生较大影响事件的可能性较大，故还应对这些偶发事件（地震、恐怖袭击、非常规性暴雨、使用功能改变等）进行研究，分析其给建筑物带来的安全性风险，进一步确定既有公共建筑的特殊评估时点。
　　图4-1 既有公共建筑安全性风险评估时点
　　参考文献：
　　[1]《城市危险房屋管理规定》（1989制定，2004年修正，建设部第129号令）.
　　[2] 肖元真,叶松青 发达国家抗震救灾的有效方法及启示[J] 盐城师范学院学报.
　　[3] 潘其源 房屋修缮技术[M] 中国建筑工业出版社.
　　[4]《建设工程质量管理条例》第40条 2000年1月10日.
　　[5]《钢筋混凝土结构耐久性研究的进展》.
　　[6]《混凝土结构耐久性》.
　　[7] 《土建工程结构的安全性与耐久性的探讨》.
　　作者简介：
　　1975.10，男，籍贯：河南信阳商城县，职称：工程师，研究方向：工程项目管理

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-653935.htm