基于耐久性的建筑工程结构设计分析

基于耐久性的建筑工程结构设计分析

发表时间：2016-12-01T17:13:17.893Z 来源：《基层建设》2015年第35期作者：卢俊坤

[导读] 摘要：近年来我国社会经济飞速发展，建筑行业也取得了很快发展，这对建筑的耐久性提出了更高的要求。本文主要分析了建筑工程结构耐久性设计的重要性，针对目前建筑工程结构耐久性设计中的主要问题提出了几点的建筑工程耐久性设计技术。

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摘要：近年来我国社会经济飞速发展，建筑行业也取得了很快发展，这对建筑的耐久性提出了更高的要求。本文主要分析了建筑工程结构耐久性设计的重要性，针对目前建筑工程结构耐久性设计中的主要问题提出了几点的建筑工程耐久性设计技术。

关键词：建筑工程；耐久性；结构设计

建筑结构耐久性是现代建筑工程设计的重要内容，也是建筑安全设计的重点内容，建筑结构耐久性直接和建筑功能结构设计、工程材料以及环境等各方面因素密切相关。下面笔者主要基于耐久性的角度分析了建筑工程结构设计要点。

1.建筑工程结构耐久性设计的重要性

我国基础工程建设目前得到了飞速发展，在很大程度上带动了建筑工程行业的发展，工程结构设计技术也有了很大提高。然而，一直以来建筑结构耐久性设计都是其中的重难点内容。当前主要的建筑结构形式是混凝土结构，而且多数人认为混凝土是稳定性、耐久性比较好的建筑材料，然而通过相关的研究显示，混凝土建筑结构在相应的应用环境下极易出现早期失效现象，甚至有的建筑结构应用20-30年后就容易出现稳定性急速下降的现象。近年来很多建筑安全事故都是由于建筑结构早期失效导致的，因此现代建筑工程设计中应该充分重视建筑结构耐久性设计，不断提高建筑结构耐久性设计水平。

2.目前建筑工程结构耐久性设计中的主要问题

现阶段建筑结构耐久性设计的时候，由于没有全面、深入的认识，在实际设计工作中常常会通过经验式方法来补强结构，并没有建立一种系统性的耐久性设计体系，这样很容易导致耐久性建筑工程结构设计中出现以下几点问题：①建筑结构耐久性设计制度、设计规范以及设计标准等有待进一步完善，尚未形成一个可靠、完善、全面的技术体系，虽然针对抗氧离子、混凝土配合比以及结构保护层厚度等容易实现的指标提出了相应要求，然而并未系统性分析混凝土碳化以及钢筋锈蚀等情况。②影响耐久性的相关因素并未得到全面分析，进行建筑结构设计的过程中，并未强调实际的工艺问题以及结构设计细节的影响。③建筑工程结构设计的过程中并没有全面、正确的认识耐久性设计，这样会导致构件截面厚度相对较小、保护层厚度不足、混凝土强度等级降低以及钢筋直径偏小等诸多问题，这样会对建筑工程结构的稳定性、耐久性造成很大的影响。

3.建筑工程结构耐久性设计技术要点

3.1混凝土耐久性的设计及原则

在混凝土结构应用中，其周围的环境能明显的致使混凝土的结构材料的性能发生变化，并且随着使用时间的延长而劣化，所以混凝土的结构耐久性设计是其结构设计中必不可少的重要内容。在进行混凝土耐久性设计方面，设计人员首先要明确这个结构耐久性的目标是什么，也就是预期设计中的使用寿命是多少，然后要清楚耐久性的失效标准是什么。关于结构的预期设计使用寿命情况，我国新修订的《建筑结构设计统一标准》已经明确把结构设计的使用年限划分为4 类（见表1）。

表1 设计使用年限分类

3.2防冻融设计

根据相关研究表明，建筑工程混凝土结构有早期破坏问题主要是由于冻融循环应力所致，这也是评价和衡量建筑混凝土结构设计耐久性的重要指标之一。混凝土实现水化硬结后，混凝土的内部会出现很多毛细孔，在混凝土浇筑的过程中添加的水量往往会多于水泥水化所需水量，从而增强混凝土的和易性。混凝土毛细孔中残留的水处于低温环境中会快速结冰，而且当温度反复、持续变化的时候会使毛细孔中的水分发生体积上的变化，进而破坏混凝土内部毛细孔体积，进而破坏整个混凝土结构。因此，为了有效控制混凝土循环冻融作用，一定要采用相应的混凝土结构设计措施，从而有效增强建筑结构的耐久性。建筑工程结构设计的过程中，一定要选择合理的水泥品种，从而有效提高混凝土抗冻融性能，混凝土适用于0℃左右的低温环境下，比如盐水泥、早强硅酸盐水泥等可以充分、合理的利用自身早期化热强度高、水化热比较大等特点尽可能减少混凝土毛细孔内残留水分。而且制作混凝土的过程中可以将水灰比适当降低，进而加大水泥比重，提高混凝土化热量。

3.3建筑功能结构耐久性设计技术

从某种意义上而言，建筑使用功能结构设计会对整体建筑结构稳定性造成很大影响，因此建筑结构设计的时候，为了有效提高建筑结构耐久性，非常有必要进行科学、合理的功能结构设计。建筑工程结构设计的时候应该做出以下工作：

①科学合理地设置水分侵袭结构。比如防结露、防潮、放水等技术构造，主要是指室内外高差台阶、防水层、踢脚、檐口、腰线、天沟、室内外高差台阶、雨水口、地漏、防潮层以及雨水口等，确保建筑结构都可以处在一种相对干燥的环境。②防止高温、低温的建筑结构措施设置。比如，防火墙、屋面隔热层、墙体保温层以及防火区等技术都可在一定程度上提高建筑结构的耐久性。③有效控制建筑结构裂缝节点构造以及变形缝。具体包括墙体连接位置结构、沉降缝、温度缝以及防震缝等。

3.4钢筋防锈蚀设计

一旦建筑混凝土出现硬化后很容易生成氢氧化钙，这种物质带有碱性性质，这样会导致混凝土孔隙残留水分也带有强碱性质，而且钢

筋内部表层会形成一层致密钝化膜，可以避免钢筋持续锈蚀。然而，钢筋钝化程度比其阈值还高，就会破坏这层钝化膜，经过外部环境介质作用会生成Fe（OH）3，进而导致锈蚀，弱化钢筋受力性能，混凝土结构内部也会混入腐蚀性介质，使建筑结构破坏速度加快。因此，为了有效提高建筑结构设计的耐久性，非常有必要采用合理的钢筋防腐蚀技术。由于混凝土中存在的氯离子会在一定程度上侵蚀钢筋钝化膜，因此进行建筑工程结构设计的时候，一定要合理控制混凝土的水胶比，尽可能提高混凝土结构的密实程度，进而防止钢筋出现锈蚀。

4.结束语

综上所述，现代建筑工程设计对于结构耐久性的要求越来越高，建筑工程设计师应该高度重视建筑工程结构耐久性设计，采用多种手段有效提高建筑工程结构的整体耐久性，确保建筑工程的安全性、稳定性，延长建筑工程的使用寿命，提高建筑工程经济效益。

参考文献：

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