基于耐久性的建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

魏 博 方 超

（吉林省建苑設(shè)計集團有限公司，吉林 長春 130000）

近年來，高層建筑的不斷增加，使得混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更加廣泛。由于施工項目對施工質(zhì)量和安全要求的不斷提高，推動了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計研究的增加。在建筑工程設(shè)計過程中，必須著重考慮耐久性。只有明確耐久性的相關(guān)要求，才能做出科學(xué)合理的設(shè)計方案，從而明確設(shè)計過程中需要注意的重點和難點?；炷恋哪途眯詫こ痰膲勖唾|(zhì)量有著重要的意義，直接影響到工程能否順利完成。

1 建筑工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的重要作用

目前，我國基礎(chǔ)工程建設(shè)發(fā)展迅速，各地建筑工程蓬勃發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)明顯提高。然而，建筑結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計一直是工程設(shè)計中的一個重要問題?；炷两Y(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)的主要形式。受建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的影響，人們普遍認(rèn)為混凝土是一種具有良好耐久性和穩(wěn)定性的建筑材料。然而，相關(guān)研究表明，混凝土建筑結(jié)構(gòu)在相應(yīng)的使用環(huán)境中容易發(fā)生早期失效的問題，

2 混凝土耐久性的設(shè)計及原則

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的方法

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法尚未形成統(tǒng)一、公認(rèn)、最合理、最科學(xué)的方法，所以針對耐久性定義的不同理解，有許多不同的設(shè)計方法。極限狀態(tài)的設(shè)計方法就是其中之一。其思路是：1） 確定結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用壽命，這是耐久性設(shè)計的前提；2） 確定結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境和耐久性，為下一步工作奠定基礎(chǔ)；3） 在設(shè)計的使用年限內(nèi)，確保其結(jié)構(gòu)抵抗環(huán)境作用的能力要大于環(huán)境對結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)。

2.2 耐久性極限狀態(tài)下的設(shè)計原則

混凝土耐久性在極限狀態(tài)下的設(shè)計原則是，混凝土在使用壽命范圍內(nèi)，其對環(huán)境的抗力作用，必須大于環(huán)境對結(jié)構(gòu)的影響。必須滿足這個公式：F ≤R，其中F 表示環(huán)境的運行效果;R 表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗環(huán)境的能力。在實踐中，環(huán)境的影響可以根據(jù)環(huán)境的類型來確定。在正常的設(shè)計中，工作環(huán)境可以分為六個方面:大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、海洋環(huán)境、水和特殊工況下的環(huán)境等。同時，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的工況，可以確定混凝土耐久性的極限狀態(tài)值。

3 當(dāng)前我國建筑工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計存在的問題

3.1 整體牢固性差

這個問題在我們國家并不少見。由火災(zāi)和地震引起的整個倒塌是引人注目的。特別是在地質(zhì)條件復(fù)雜、土體承載力較差的地區(qū)，在土建工程設(shè)計中，往往不注意在設(shè)計設(shè)置前的驗證。其造成的后果也是很嚴(yán)重的。

3.2 耐久性設(shè)計方面存在問題

在建筑結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方面，沒有形成全面可靠的技術(shù)體系。雖然對結(jié)構(gòu)的耐久性在結(jié)構(gòu)材料性能等方面進(jìn)行了研究，但是，目前還沒有對其進(jìn)行系統(tǒng)的研究。同時，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中也沒有注意到實際結(jié)構(gòu)設(shè)計的細(xì)節(jié)和技術(shù)問題。

3.3 耐久安全性差

施工項目耐久性和安全性差，正確使用和維護(hù)意識差。在我國土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工規(guī)范中，對土建結(jié)構(gòu)耐久性的重點是對結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的強度要求。然而，對環(huán)境因素的作用下的耐久性要求相對較少或基本不考慮，在許多方面并沒有詳細(xì)的規(guī)范。而鋼筋或混凝土對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕是造成結(jié)構(gòu)安全事故或降低民用結(jié)構(gòu)使用壽命的常見原因。而這常常是環(huán)境因素導(dǎo)致的。

4 提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的具體措施

4.1 提高混凝土結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)的設(shè)計

如果工程對沉降量有不同的要求，那么地基處理方法和地基設(shè)計也會有所不同。沉降量較小時，應(yīng)采用墊層施工方法。在地下室與持力層之間的建筑區(qū)域，混凝土保護(hù)層將承擔(dān)部分沉降過程中附加的外部應(yīng)力。這種方法可以防止由于外部應(yīng)力過大導(dǎo)致地下室地面開裂或下沉。同時，自然地基也可以發(fā)揮一定的作用，維護(hù)地基的機制也將從根本上得到解決。

4.2 合理選擇耐久性材料

設(shè)計前應(yīng)合理選擇混凝土材料，正確選擇后再設(shè)計實際材料比例。因此，材料的選擇是非常關(guān)鍵的，必須對各種因素進(jìn)行全面的分析。如建筑設(shè)計壽命、實際環(huán)境條件等，根據(jù)分析結(jié)果選擇合適的混凝土材料。如果混凝土使用環(huán)境中存在氯侵蝕，必須嚴(yán)格控制氯離子的含量，才能有效保證混凝土的耐久性，且氯離子的用量小于水泥。

4.3 加強建設(shè)施工中的管理

在實際施工中，對混凝土進(jìn)行充分的振動和養(yǎng)護(hù)，既能增加混凝土表面的密實度，又能降低混凝土的滲透性。有人認(rèn)為只要把施工質(zhì)量控制好就會完工，其實不然，它只是完工的一半，而工程后期的維護(hù)是另一半，維護(hù)和施工是同等重要的。如果保養(yǎng)不好，所以可以對混凝土的碳化和腐蝕的力量影響很大。

4.4 提高建筑功能結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計技術(shù)

建筑的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計在很大程度上影響著建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，合理的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計對于提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久性尤為必要。合理設(shè)置水侵結(jié)構(gòu)使整個建筑結(jié)構(gòu)處于相對干燥的環(huán)境中。合理采取措施避免低溫和高溫，保證建筑結(jié)構(gòu)的整體耐久性。

5 結(jié)語

綜上所述，耐久性是建筑工程施工設(shè)計中的一個重要指標(biāo)。如果在設(shè)計過程中不考慮耐久性問題，建筑工程的設(shè)計水平也不會有所提高。同時，設(shè)計過程中也會出現(xiàn)各種各樣的問題。因此，耐久性問題是今后必須考慮的問題。