由于施工的不規範，或者施工人員的能力及質量意識不足，在施工過程中時常帶來一定的質量瑕疵。比如：混凝土工程中的蜂窩、麻面甚至孔洞等缺陷，實際上是減小了混凝土構件的有效面積。鋼筋工程中的鋼筋偏位、箍筋間距不均勻等，也造成了承載力減小的結果。再比如在樁基礎施工過程中，基底不平整、殘渣和浮漿未清理幹淨，都将減小地基承載力。

像這樣因為施工原因或材料原因導緻的質量通病很多，而且不可避免的在發生，畢竟建築生産不是精加工，這些問題對建築結構安全是肯定有影響的，那麼我們是通過哪些手段來應對施工缺陷帶來的不利後果呢？

本文就從鋼筋混凝土結構中的标準值、設計值、特征值等基本的幾個數據入手，談談他們的區别和來源，讓大家了解一些基本的結構設計規範。另一方面，施工人員也應該明白什麼樣的施工缺陷是可以忽略的誤差，什麼樣的施工缺陷是不被允許的錯誤，以便更好的進行施工管理。

結構設計

在鋼筋混凝土結構中，标準值、設計值或特征值一般出現在三個地方，一是混凝土，二是鋼筋，三是地基。下面就從這個三個方面來分别談談标準值、設計值、特征值的來源和相互關系：

一、混凝土：

1、立方體抗壓強度标準值：

就拿C30混凝土來說，“C”就是英語“concrete”的第一個字母，表示混凝土。“30”表示混凝土的立方體抗壓強度标準值為“30N/mm2”。

對于混凝土這種非均質材料而言，每個試件的實測值都不會一樣的，實驗結果都會有一定的離散程度。因此，對這些“實測值”進行數理統計後得出的值就是“标準值”，是能代表這一批混凝土的強度特性的。這裡就可以看出，“标準值”并不是直接測定的，而是對實測數據的統計、加工。

當然，标準值并不是簡單的算術平均值，因為要考慮到實測值的離散程度不能過大，如果最小值或最大值與中間值差别過大，這個中間值也不能代表這批混凝土試件的強度。在混凝土評定中有詳細的規定，這裡不再贅述。

混凝土試壓試驗

2、軸心抗壓強度标準值：

在工程應用中，混凝土構件都是按軸心抗壓來進行設計的，而混凝土的實體強度和立方體試件強度之間存在差異，所以要把立方體抗壓強度進行轉換。混凝土結構設計中采用的修正系數為0.88。

另外，通常混凝土構件都是棱柱體而非立方體，因為立方體試件的底面摩擦力對試件的約束力要大于棱柱體，實驗測得的立方體試件強度肯定要高于棱柱體。所以，還要對立方體強度進行折減，對C50以下普通混凝土折減系數為0.76。

上面兩條都是混凝土結構設計規範按混凝土結構的實際受力情況和标準實驗情況進行對比後，把“立方體抗壓強度标準值”轉換成“軸心抗壓強度标準值”，這也是一個計算結果。就拿C30混凝土為例，立方體抗壓強度标準值fcu.k為30N/mm2（f=force，表示強度；cu=cube，表示立方體；k=key，“标準值”），則軸心抗壓強度标準值fck=30*0.88*0.76=20.1N/mm2。

3、軸心抗壓強度設計值：

混凝土的設計強度值由強度标準值除以混凝土材料分項系數确定，混凝土材料分項系數為1.4。這就是考慮到混凝土的不均質性、施工中的誤差等不利因素對混凝土強度的折減，以采用分項系數的方式來化解或應對。C30混凝土的軸心抗壓強度設計值=20.1/1.4=14.3N/mm2。

以C30混凝土為例編制下表可以看出，從實測值、立方體标準值、軸心抗壓強度标準值到最後的設計值，強度值從30N/mm2逐步減少到了14.3N/mm2，這實際上就是在不斷的“打折”，在結構設計中材料的承載力變小那麼能提供同等承載力的情況下就要更多的材料，實際上就是提高承載力儲備，提高了結構安全的保障系數。

C30混凝土的各種數值

二、鋼筋：

1、屈服強度标準值：

與混凝土材料同理，标準值是對實測值的數理統計結果。屈服強度是材料屈服的強度臨界值，屈服就是材料在受力增大到一定程度後，變形急劇增加，而應力波動很小。以HRB400型鋼筋為例，屈服強度标準值fyk為400N/mm2（f=force，表示強度；y=yield，表示屈服；k=key，表示“标準值”），所有普通鋼筋的屈服強度标準值就等于鋼筋代号中的數值。

2、極限強度标準值：

極限強度表示材料能承受的最大強度（拉斷），對于鋼筋而言，其極限強度大于屈服強度。由于達到屈服強度之後，鋼筋會産生大量變形（伸長）。雖然承載力還沒有達到極限，但是這個變形量足以讓建築物不能滿足正常使用要求，比如：樓闆開裂、梁彎曲下擾、裝修破壞等，所以在建築結構中能代表鋼筋強度的是屈服強度而非極限強度。

但是，極限強度超過屈服強度越多，表示結構承載力儲備的空間越大，在鋼筋達到屈服後（大量變形），可以有足夠的反應時間來應對即将到來的結構破壞。這就是在結構設計中規定“強屈比”的意義所在，強屈比越大表示儲備的承載力越大，越不容易發生突然破壞。

鋼筋極限強度标準值通常用fstk（st=strength，表示強度；f，k同上）表示，以HRB400型鋼筋為例，極限強度标準值fstk為540Mpa（試驗獲得），可以看出強屈比=540/400=1.35，強度富餘量是很足的。

鋼筋試驗

3、抗拉強度設計值：

鋼筋的強度設計值為其強度标準值除以材料分項系數γs的數值。延性較好的熱軋鋼筋γs取1.10。但對新列入的高強度500MPa級鋼筋适當提高安全儲備，取為1.15。與混凝土一樣，設計值采用了材料分項系數，實際上就是安全儲備。

對于鋼筋的抗拉強度設計值是在屈服強度之上進行的系數折減而不是極限強度。因此，以HRB400型鋼筋為例，其抗拉強度設計值fy=400/1.1=360N/mm2。同理，HPB300鋼筋的fy=300/1.1=270N/mm2；HRB335鋼筋的fy=335/1.1=300N/mm2。

三、地基：

1、岩石單軸抗壓強度标準值：

根據岩芯試件的實測值進行數理統計及修正後得出的可以代表基岩承載力性能的值。具體數據詳下表：

岩石單軸抗壓強度标準值的計算過程

上表中就是對9個實測值按《工程勘察規範》進行統計、修正後計算出的“标準值”，總之标準值就是能代表一組試件的最合理的數值。

2、地基承載力特征值：

岩石單軸抗壓強度隻能代表岩石的力學性能，但對于地基而言，要考慮整體變形的問題。通常地基的變形是由岩石的均質性、厚度、上下或周邊土層承載力及厚度等綜合因素決定的。

因此，承載力特征值除了在滿足建築物基礎所能承受荷載的能力以外，還要保證地基整體的穩定性，使建築物基礎沉降不應超過允許值。類似于鋼筋屈服強度和極限強度的關系。隻不過對地基而言，把“設計值”換成了“特征值”而已，特征值之于地基和設計值之于鋼筋，道理是一樣的。

如上所說，地基承載力特征值由岩石特性、場地完整性還有分項系數（類似于材料分項系數）等綜合因素決定的，以上表數據為例，泥岩地基承載力特征值=分項系數*岩石天然抗壓強度标準值*地基條件系數=0.33*4.9*1.4（較完整）=2.264MPA或2264Kpa。

很明顯，承載力特征值要遠遠低于岩石單軸抗壓強度值。經修正計算的承載力特征值就可以作為基礎承載力設計的依據了。基礎設計圖中，單樁承載力特征值（KN）實際上就是采用的地基承載力特征值和基礎底面積進行計算的，F=P*S。

以上從混凝土、鋼筋、地基的設計值的來源可以看出，在進行結構設計時，采用的材料強度已經用“分項系數”的形式進行了折減，設計值=标準值/材料分項系數，這實際上是儲備了一定的材料強度。

雙重保險

另一方面，在結構設計過程中，對于荷載的設計值同樣是采用了标準值和分項系數的方式來計算，隻不過荷載設計值=标準值*分項系數。比如：均布荷載标準值為4kN/m2，而在設計時還要乘以荷載分項系數。從2019年4月1日起，恒荷載分項系數由1.2上調至1.3，活荷載分項系數由1.4上調到了1.5。上調荷載分項系數就是最“簡單粗暴”的結構安全保證措施之一。

在承載力上面打折，在荷載方面上調，就從兩個方面都設置了保險系數。打個比方：材料承載力是1，荷載是1，在此情況下結構安全的保證系數是100%。現在因為材料分項系數和荷載分項系數的存在，材料承載力變成了0.7（綜合考慮幾種材料的分項系數），荷載變成了1.4（綜合考慮兩種荷載的分項系數），那麼總體結構安全的保證系數就是1.4/0.7*100%=200%。

當然，這隻是一個簡化的比方，一邊削減承載力一邊增大荷載的做法就能應對施工的誤差和材料的不均勻性帶來的安全隐患。首先，無論什麼情況下在施工中都應該嚴格按照設計和施工規範進行施工，不得偷工減料、野蠻施工。

另一方面我們也應該知道，材料的不均質性、施工的偶然誤差不會對建築結構造成毀滅性的破壞，在工程設計時設置了足夠的安全系數來應對施工中可能存在的誤差。對以上問題有定性的了解，也是作為施工人員應該具備的知識之一，便于我們在施工中去應對和解決出現的各種施工問題和質量問題。