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一、土木工程结构的安全
结构安全是结构防止倒塌的能力，是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全主要取决于结构的设计和施工水平，也关系到结构的正确使用(维护和检查)，进而关系到土木工程法规和技术标准(规范、规程、规程等)的合理设置和应用。).
1.中国结构设计规范的安全设置水平
对于结构工程的设计来说，结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性和结构的耐久性。总体来看，我国建筑、桥梁等土木结构的设计标准远低于国外同类规范。
安全设置水平为1.1构件承载力
与结构构件安全水平关系最大的两个因素是:按照1)规范，结构需要承受多大的荷载(荷载标准值)，比如同一栋办公楼。从1959开始，我国规范规定楼板承受的活荷载为每平方米150 kg(新规范中已确定改回200 kg)，而美国和英国为2400 kg。2)规范中规定的荷载分项系数和材料强度分项系数的大小，前者是计算确定荷载对结构构件的作用时放大荷载标准值的系数，后者是计算确定结构构件固有承载力时缩小结构构件强度标准值的系数。这些参数表示的系数反映了结构构件在给定标准荷载下的安全程度，在安全系数的设计方法(如我国公路桥涵设计规范)中称为安全系数，反映了安全储备的需要；在可靠性设计方法中(如我国建筑结构设计规范)，称为分项系数，它体现了一定的名义失效概率或可靠性指标。安全系数或分项系数越大，安全程度越高。活载和恒载(如结构自重)分项系数在我国建筑结构设计规范中是1.4和1.2，而美国是1.7和1.4，英国是1.6和1.4。这样，按我国规范设计办公楼时，楼面设计荷载(标准荷载值与分项荷载系数的乘积)只有英美的52%(考虑人员和设施的活荷载)和85%(结构的恒载)左右。一些发展中国家的结构设计大多参照发达国家的规范，就像中国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾省，仍然分别以英国和美国的标准为基础。这里需要说明的是，其他建筑的活荷载标准值没有国外的写字楼、公寓、宿舍那么大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水平上的差距，在国际上是不一样的。例如，钢结构之间的间隙可能相对较小。
公路桥梁结构的情况也和建筑结构类似。除车载标准外，荷载构件安全系数(我国规范车载为1.4，比国际著名的美国AASHTO规范1.75低25%左右)和材料强度构件安全系数都较低。
虽然我国设计规范设定的安全储备较低，但部分工程的材料消耗高于国外同类工程。这里的主要问题是设计保守，在结构方案、材料选择、分析计算、结构构造等方面缺乏创新。
1.2结构的整体牢固度
除了结构构件有足够的承载能力外，结构还应具有整体的牢固性。结构的整体健全性是指结构某一部分的局部破坏不会导致大规模的连续破坏和倒塌，或者说结构不应该产生与其原因不相称的破坏性后果的能力。结构的整体稳定性主要取决于结构良好的延性和必要的冗余度，可以用来应对地震、爆炸等灾害荷载或人为失误造成的灾害后果，可以减少灾害损失。唐山地震造成的巨大人员伤亡与当地房屋结构整体稳定性不足有很大关系。2001石家庄发生恶性爆炸事件，一栋居民楼墙体因土炸药爆炸被部分破坏，导致整栋楼连续倒塌，这也是房屋设计不够牢固的表现。
1.3结构的持久安全性
我国《民用建筑结构设计与施工规范》侧重于各种荷载下的结构强度要求，而对环境因素(如干湿、冻融等大气侵蚀，以及工程周边水土中有害化学介质的侵蚀)下的耐久性要求考虑相对较少。混凝土结构中钢筋锈蚀或混凝土锈蚀造成的结构安全事故的严重程度远远大于结构构件承载力安全水平低造成的危害，必须特别重视这个问题。中国规范中规定的一些与耐久性有关的要求，如保护钢筋不受腐蚀的最小混凝土保护层厚度和混凝土的最小强度等级，都明显低于国外规范。破坏结构承载能力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高结构构件承载力的安全设置水平，在某些情况下也有利于结构的耐久性和使用寿命。
2.关于调整结构安全设置水平的不同意见
我国结构设计规范中安全设置水平较低，与建国后我国长期缺乏经济和计划体制的历史条件有关。但土木工程结构的低安全等级基本能满足当时生产生活的需要，而且经过了长期的考验，是国内土木工程技术人员经过巨大努力取得的伟大成就；但由于安全储备较低，抵抗意外影响的能力相对不足。如果安全设置水平适当提高，将有助于降低事故发生频率，提高工程抵御灾害的能力。我国大量的工程安全事故主要是由管理中的腐败和管理不善以及严重的人为失误造成的。现在提出重新审视结构的安全设置水平，主要是基于客观形势的变化，因为我们现在从事的基础设施建设要为未来的现代化奠定基础，满足未来几十年、上百年人民生产生活水平发展的需要，一些民用结构，如商品房，要满足市场经济条件下商品属性的需要。近年来，我国对建筑结构安全的设置水平有过几次讨论，对如何调整意见分歧很大。这些不同的意见也反映在这次科技论坛上:
1)认为我国现行规范中的安全设置水平是足够的，并且被长期实践所证明，而国外没有这样的经验。我国的这一成功经验绝不能轻易丢掉，在安全方面不能跟着英美的高标准走；高度的安全是一种浪费，除了个别调整，整体上不需要改变。
2)认为，虽然我国规范中的安全设置水平不高，但在此基础上建造的数百亿平方米的建筑，在正常设计、正常施工、正常使用的“三正常”条件下，大部分仍在安全使用，说明这些规范规定的标准仍然适用；然而，理想的“三个常态”很难实现。同时，为缩小与国际先进水平的差距，满足可持续发展和耐久性提高的需要，在材料供应条件已有所改善的市场经济条件下，应适当提高结构的安全设置水平。这种改善只能是适度的，因为中国还是一个发展中国家。
3)认为我国标准安全设置水平应总体接近国际水平，需要大幅度提高。这是因为随着我国经济发展和生活水平的不断提高，土木工程尤其是重大基础设施工程发生事故造成的风险损失后果会越来越严重，而提高工程安全性所需的资金在整个工程(尤其是建筑工程)中所占的比例现在越来越低，材料的供应也非常充足。过去的低安全水平只是适应了短缺导向的计划经济时代的需要，但绝不是无风险的。如果规范的安全水平高，一些已经发生的安全事故本来是可以避免的，规范的这一缺陷在一定程度上被“三正常”的提法所掩盖。在建工程必须服务于未来的现代社会，安全必须有高标准。低安全质量标准在未来的国际竞争中将难以被认可。即使结构设计的安全设置水平可以提高到与发达国家相同的水平，但由于整体施工质量较差，结构安全性仍会有差距。
3.结构设计规范的概率可靠性设计方法。
对我国规范中的可靠性设计方法持肯定意见的专家认为，这是一个重大的科技进步。可靠性方法对安全度的概率定义比固定安全系数更清晰、更科学、更合理。当然，概率可靠性设计方法本身还存在很多缺陷，需要进一步修正和完善。另一方面，持相反意见的人认为，结构设计规范针对的是多种复杂群体，安全度中需要考虑的不确定性和不确定性非常复杂，无法用“统计数学角度的概率定义”进行科学描述或处理；我国十几年来规范可靠度方法的实践表明，它并没有给结构设计的安全性带来明显的效果，反而造成了安全概念上的一些混乱。对于工程技术人员来说，结构的安全度在用可靠指标和虚假失效概率表达后变得更加不可预测和模糊，在处理具体工程的安全问题时也不如安全系数直观方便。现行设计规范中的可靠度方法不成熟，存在许多根本性缺陷。他们认为半概率多安全系数法更适合规范，也不排除可靠性分析的结果可以作为参考，在综合判断安全系数的合理取值时应予以考虑。
二、土木结构工程的耐久性
土木结构工程的耐久性关系到工程的使用寿命，即结构在使用寿命期内维持正常功能的能力。这个正常功能包括结构的安全性和结构的适用性，更多的体现在适用性上。
1，土木结构工程的耐久性状况
大多数土木结构是由混凝土制成的。混凝土结构耐久性是目前困扰民用基础设施工程的世界性难题，并非我国独有，但尚未引起我国政府主管部门和广大设计、施工部门的足够重视。
长期以来，人们一直认为混凝土应该是一种非常耐用的材料。直到20世纪70年代末，发达国家才逐渐发现，原来的基础设施项目在某些情况下过早受损。美国很多城市的混凝土基础设施工程和港口工程，在不到二三十年甚至更短的时间内就已经变质；根据美国土木工程学会在1998中估算的一份材料，他们需要1.3万亿美元来处理美国国内基础设施项目存在的问题，仅修复和更换公路桥的混凝土桥面就要花费800亿美元，而现在联邦政府每年为此拨款只有50亿到60亿美元。另据数据显示，美国因除冰盐引起的钢筋腐蚀而需要限行的公路桥梁占该环境桥梁的1/4。发达国家对混凝土结构的耐久性投入了大量的科研经费，并采取了积极的措施。比如加拿大安大略省，为了应对融雪剂侵蚀和冻融破坏，钢筋的混凝土保护层最小厚度从20世纪50年代的2.5cm逐渐增加到4cm和6cm，直到80年代后的7cm，混凝土强度的最低等级也从50年代的C25增加到后来的C40。桥面混凝土从不需要引气剂，不设防水层，需要配备高级防水胶膜和环氧涂层钢筋。但我国对盐冻侵蚀地区公路桥梁耐久性设计仍无明确要求，对混凝土保护层和强度的要求仅为2.5cm和C25，与上述加拿大50年代标准一致。
根据80年代建设部的调查，我国大部分工业建筑在使用25至30年后需要大修，恶劣环境下的建筑使用寿命只有15至20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可使用50年以上，但阳台、防雨罩等室外构件的使用寿命通常只有30 ~ 40年。桥梁、港口工程等基础设施项目的耐久性更为严重。由于钢筋的混凝土保护层太薄，密实性差，很多工程竣工若干年后，钢筋被腐蚀，混凝土出现裂缝。海港码头一般在使用十年左右后，由于钢筋沿线混凝土开裂、剥落，需要进行大修。北京、天津的城市立交桥由于冬季喷洒除冰盐和结冰，使用十几年后就出现问题，有的不得不装车、大修或拆除。盐冻还造成混凝土路面损坏，东北一条高等级公路仅过了一个冬天就大面积被侵蚀。我国铁路隧道衬砌材料采用低强度C15混凝土，密实性和抗渗性差，不耐地下水和机车尾气侵蚀，开裂渗漏严重。多个铁路局管辖的隧道抽样调查显示，50.4%的隧道漏水，其中1/3严重漏水，导致钢轨等附件腐蚀，电力牵引区漏电，影响正常运营。然而，1999颁布的《铁路隧道设计规范》仍未能对隧道的耐久性采取适当的对策，如适当提高混凝土的最小强度等级、在混凝土中掺入化学纤维等。
耐久性问题的严重性和紧迫性在于，我们很多在建工程还没有从国际国内吸取很多惨痛的教训，还在沿着老路重蹈覆辙。北方城市一些新建立交桥和高速公路桥梁，仍未从材料性能和结构构造上采取必要的综合措施，防止冻融和盐害。即使是大型工程，如2000年投入运营的珠海莲花大桥，在飞溅区仍采用3 ~ 4 cm厚保护层的C30混凝土。
有专家估计，中国“干”基础设施建设的高潮还可以再持续20年。由于对耐久性的忽视，20年后还会有一个“大修”的高潮，可能用不了多久就会到来，其成本将是这些项目建设投资的一倍。
进一步加剧混凝土结构耐久性问题的原因是:
1)混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标为依据，导致水泥行业对水泥强度的追求不当，增加了水泥的细度，增加了早强矿物组分的比例，不利于混凝土的耐久性。我国水泥质检只要求强度不低于规定的最小允许值，而国外也要求不高于规定的最大值。如果强度超过，则认为不合格，这也有利于水泥产品质量的统一。
2)施工单位不当加快施工进度，特别是政府行政领导对施工进度的不当干预。特别是混凝土的耐久性和质量需要有足够的施工和养护期来保证，过早交付对生命健康有害的观念同样适用于混凝土。国内媒体大肆宣传的所谓几个月修路、架桥、盖高楼的工程，抢工送礼的工程，很可能都是短命的工程，注定以后要花更多的钱大修。提前完成合同规定工期的，在国外会被罚款，因为这意味着工程质量可能受损。
3)环境恶化，比如废气，酸雨。中国酸雨面积已超过国土面积的30%。
当前，迫切需要尽快制定桥梁、隧道、港口工程等基础设施工程耐久性设计技术规程，对现行规范中关于结构耐久性的要求进行修订和补充。首先需要明确的是各种基建项目的设计使用寿命，重要项目的设计文件中必须包含使用寿命的要求和论证。很多在建工程在耐久性上依然走同一条路，一个很重要的原因就是工程设计和施工技术人员在耐久性上没有新的依据可循。更严重的是，现行规范中的一些规定对耐久性是有害的。为了提高混凝土的耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料是一种重要的技术手段。国外一些规范甚至规定桥梁等混凝土结构中必须添加粉煤灰等外加剂，但我国《铁路混凝土桥梁隧道施工规范》仍明令禁止。此外，工程技术界还存在一些过时的观点，对提高混凝土的耐久性造成了阻力。比如怕影响混凝土强度，不想用引气剂，要作为提高混凝土耐久性和和易性的常规手段；再比如，我们希望增加水泥的用量来保证混凝土的强度，而最低的水泥用量本来应该是提高混凝土抗裂性和耐久性的重要途径。
在修订规范的耐久性要求方面，交通部2001发布的《香港混凝土结构防腐蚀技术规范》对其他土木工程行业起到了很好的示范作用。一方面要参考国内外现有的资料和经验，尽快编制相应的设计和施工技术文件，以满足燃眉之急。另一方面，要安排系统的研究项目，加大对耐久性研究的支持力度。混凝土结构的耐久性是世界结构工程中最重要的前沿研究领域之一，但中国在这方面相当落后。混凝土的耐久性研究离不开原材料、环境等具体条件，需要考虑本国的特点，不能完全依赖国外的研究成果。
关注混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。水泥、沙子、石头等原材料。生产混凝土需要消耗大量土地资源，破坏植被和河床。水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1/5 ~ 1/6，中国二氧化碳排放量已居世界第二位。中国现在每年生产5亿多吨水泥，伴随着20多亿立方米的砂石，从长远来看是不可持续的。延长结构的使用寿命意味着节约材料，而耐久混凝土一般应该是水泥含量低、矿物掺合料(工业废料)含量高的混凝土，所以耐久混凝土是符合环保需要的。世界上桥梁、隧道等土木工程的设计使用年限大多为100年，英国也有部分为120年。考虑到耐久性不足造成的巨大经济损失和资源浪费，近年来国际上有进一步延长这些工程的最低工作寿命的趋势。比如提出城市环境中的桥梁至少150年。
2.土木结构工程使用阶段的正常检测与维护
结构耐久性和使用寿命的概念离不开使用阶段的检查、维护和维修，尤其是对于露天、恶劣环境下的基础设施工程。为了保证结构的安全性和耐久性，有些工程在竣工后的使用过程中要定期进行检测和维护。我国结构工程有设计规范和施工规范，但没有规范如何使用。一些工程坍塌事故，如最近发生在四川宜宾的南门大桥坍塌事故，就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆腐蚀。如果有定期检查的要求，这样的事故是很可能避免的。在一些国家，对结构损坏可能导致公共安全的建筑物、桥梁、隧道和其他公共工程进行定期检查是强制性的；即使是玻璃幕墙、外墙面砖等建筑构件，坠落后也容易伤及公众，且有强制定期检验的要求。在我国，施工管理水平和事故操作人员素质相对较差，质量控制和质量保证体系不健全，结构安全性和耐久性标准相对较低。已建工程往往存在诸多隐患，更需要从法律制度上确定土建工程正常使用和定期检验的要求。对于土木结构工程的安全和质量，虽然政府有规定，负责设计和施工的单位和个人要对其终身负责，但这一规定的执行缺乏可操作性。要把结构安全和质量事故减少到最低限度，还应预防为主，通过常规检测及时发现问题。
从国家对公共工程建设的投入和对工程设计的要求来看，需要对工程的全寿命进行论证，即全寿命支出。只关注项目建设的一次性投资支出，很少考虑项目建成后正常维护和维修的长期成本，不仅可能损害项目的使用寿命和正常使用功能，而且从经济上算总账也不经济。在发达国家，由于缺乏新项目，维护成本往往更为重要。在英国，1978的民事维修费用上升到1965的3.7倍，1980的维修费用占当年民事总支出的2/3。虽然中国是一个发展中国家，现在正在建设大量的项目，但是过去建成的大量项目已经过早老化。我国40%的公路桥梁桥龄在25年以上。加上90年代以来，交通量猛增，超载严重，以往设计标准低，道路桥梁的养护问题十分突出。因为维护费用无法保证，会造成工程安全的隐患，以后需要花费更多的大修费用。在土建投资方面，希望有关部门能增加已建成工程的维护费用。
为了加快道路桥梁等公共项目的建设，国家现在鼓励投资公司出资，给予一定期限的经营收益，比如30年作为补偿。如果有法律法规要求对重要的土建工程进行定期检查和评估，则可以保证这些工程在一定时间后，在管理和运营中恢复到良好的功能状态。对于设计使用年限为1000年的桥梁，至少可以正常使用70年，这样30年期满后国家就不会接受一个破旧的项目。
三、技术规范的作用和管理
本次科技论坛还对土木结构工程技术规范的定位、作用和管理进行了讨论，并提出了一些看法。
长期以来，受计划经济体制的影响，我们往往把技术规范当作法律，把规范的具体规定和要求当作法律条文。技术规范或规定和各种技术规程、技术要求、施工方法、导则等技术文件一样，都是技术标准，本身没有法律效力。只有各方(业主、设计、施工企业)一致同意作为设计施工的依据，并以合同为基础，才能作为法律仲裁的依据。将技术问题合法化、强制执行，不利于技术进步和创造性，反而容易成为推卸责任的借口。当然，从国家和公众的整体利益出发，政府部门需要提出土木工程设计和施工必须满足的最低要求，并就安全、环保等重大原则制定相应的法律法规，但法律法规一般不需要提供实现这些要求的具体技术途径和方法，这是技术标准的任务。政府也可以原则上认可或批准使用一些重要的技术规范或其部分内容。
试图通过不断加强技术规范的强制性来解决反复出现的工程事故，并不是解决问题的有效途径。目前，有关主管部门已在《建筑结构设计规范》中抽出部分条文，明确列为强制性条文。同时规定，各设计单位完成的设计必须经过有关部门或其授权的其他企事业单位的审查，审查的主要内容是对照规范中强制性条文的要求，其任务类似于执法；这种做法是否明智似乎值得商榷。我国土木工程事故频发的原因主要在于管理不善，尤其是管理环节的腐败；其次，施工操作人员素质低，短时间内难以解决；过于强调规范的地位和作用，未能建立完整的标准体系配套规范，如缺乏导则、施工方法等更为详细具体的技术文件，可以用来指导和规范设计施工的各个具体环节，也有一定的关系。从设计角度看，事故主要不是由于没有遵守规范的强制性规定，而是由于方案错误或忽视了主要设计条件；也有一些项目因为设计标准低、耐用性不足、使用过程中缺乏适当的常规测试而失败。其实符合设计规范中强制性条文的要求是最容易的，所以请专业人士审核似乎没必要。重要的工程设计应要求由专业单位进行全面审核，其要点还应在结构方案、构造方法和计算分析的原则上。从国家《结构设计规范》中摘录的强制性条文难免支离破碎，个别条文的规定可能不适合某些地区、某些项目的具体特点，反而造成麻烦。
中国幅员辽阔，经济发展不平衡，技术实力悬殊，环境条件各异。客观上要求规范能给设计人员多一些灵活性，少一些强制性，以便在规范的指导下，根据项目的特点和具体情况，更好地解决问题。总之，在规范和标准上，要摆脱计划经济时代遗留下来的过分要求统一，较少考虑个性，缺乏实事求是的灵活性的倾向。要提倡和鼓励各省市编制地方规范，对工程的安全性和耐久性可能会有不同的设定标准。比如上海、北京、广州要高一些，在抗震防灾要求上区别对待。国家规范越细化，适用性可能变得越差，造成的混乱可能越多；对于像岩土工程这样的规范来说尤其如此。
在发达国家，土木结构工程的规范以及与之配套的各类技术标准多由行业协会或专业学会编制管理，规范更新周期短，不像我们需要10多年。中国的社团、协会重复设置，分工不明。它们仍然依附于某个政府部门，基本上只扮演政府职能部门非官方代言人的角色，远非独立的、有活力的健全机构。如何充分发挥这些机构在技术标准编制和管理中的作用，也是一个值得探讨的问题。建议随着改革的深入，相关学会、协会进行重组合并，强化职能，逐步成为技术标准编制管理的主体。
四。提交有关政府部门考虑的建议
为提高我国土木结构工程的安全性和耐久性，本次论坛提出以下建议，供政府有关部门考虑:
1、桥梁、隧道、道路、港口等基础设施工程中混凝土结构的耐久性。已成为当前急需采取措施的重大问题。否则，一些项目的正常使用功能和安全将得不到有效保障，我国的现代化建设和国民经济将遭受巨大损失，并将给生产和公众生活带来长期困扰。
建议建设部、交通部、铁道部的土木工程设计标准主管部门可以重点关注工程的耐久性要求，明确土木工程设计应有最低使用寿命要求，重要工程的设计文件应有独立的正常使用寿命和耐久性设计的章节和论述；
建议国家自然科学基金今后可以对混凝土工程耐久性基础理论研究给予重点支持。
建议国家安全生产监督管理总局近期提供项目经费，用于编纂相关法律法规。
建议中国工程院土木水利建筑学部在其咨询研究项目中联系国内专家，推动土木结构耐久性设计指导性技术规程的编制。
2、土建工程在使用过程中的安全性，应该有定期的检测和正常的维护和维修来保证。对于重要的土木工程，我国没有法律法规规定必须进行安全检查。基础设施项目投资中存在着重建设、轻维护的倾向，不利于项目寿命和投资效益的发挥。
建议对桥梁、隧道等重要公共基础设施和公共建筑在其使用寿命期内进行强制性定期安全检查。因此，需要制定法律法规，制定相应的技术标准；对土木结构工程的检测和评估，要建立从业人员的注册制度和从业人员的资质认证和监管制度。所有已建项目的安全诊断也可归入该行业。
建议政府有关部门根据需要增加工程维护费在桥梁、隧道、道路等民用基础设施项目投资中的比例。
3.完善技术标准体系和管理制度，发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用；逐步淡化技术规范条文的强制性；鼓励编制适应不同地区环境地质、经济、技术差异的地方规范(标准)和企业标准，鼓励科技创新和技术进步。
4.合理设定土木工程结构设计的安全等级，必须考虑工程失效的风险后果、社会财富和资源的供给，甚至公众的意图。随着我国经济形势的巨大变化，有必要重新审视现行土木工程结构设计规范的安全设置水平，建议主管部门组织论证。桥梁等交通土木结构的风险后果很大，而且由于交通流量、车载和车速的快速发展，在设计荷载标准值和承载力安全的设定水平上，似乎应该有比普通建筑结构更高的安全储备。在建筑结构安全设置层面，建议进一步收集不同意见，包括商品房消费者的意向。我国不同地区的经济发展水平差异很大，是否有必要在安全性和耐久性方面对建筑区别对待，值得探讨。5我国建筑结构设计规范采用可靠性设计方法的经验和问题值得总结。不同类型结构采用可靠性方法的前提条件和困难程度不同，不必强求统一。建议有关部门在将可靠性方法推广到各种设计规范时，收集各种意见，实事求是，谨慎对待，不可急于求成。