淺析建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計

摘要:文章通過對建筑結(jié)構(gòu)中耐久性設(shè)計出現(xiàn)的相關(guān)問題進行分析，詳細探討了建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計，進一步針對我國建筑結(jié)構(gòu)中的耐久性設(shè)計現(xiàn)狀提出了相應(yīng)的完善措施。

關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計

我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工規(guī)范，重點放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強度要求上，而對環(huán)境因素作用下的耐久性要求則相對考慮較少。雖然規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關(guān)的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，但都明顯低于國外規(guī)范。對于一個建筑產(chǎn)品，業(yè)主關(guān)心的是其使用壽命，設(shè)計師關(guān)心的應(yīng)該是對設(shè)計參數(shù)、材料性能、施工工藝、使用中的維護提出什么樣要求才能達到使用壽命，或需做何種加固修復(fù)才能達到其剩余壽命。

一、建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計

我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工規(guī)范，重點放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強度要求上，而對環(huán)境因素作用(如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學(xué)介質(zhì)侵蝕)下的耐久性要求則相對考慮較少?；炷两Y(jié)構(gòu)因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)安全事故，其嚴重程度已遠過于因結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全水準(zhǔn)設(shè)置偏低所帶來的危害，所以這個問題必須引起格外重視。我國規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關(guān)的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，都明顯低于國外規(guī)范。損害結(jié)構(gòu)承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全設(shè)置水準(zhǔn)，在一些情況下也有利于結(jié)構(gòu)的耐久性與結(jié)構(gòu)使用壽命。

二、建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計現(xiàn)狀

我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工規(guī)范，重點放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強度要求上，而對環(huán)境因素作用下的耐久性要求則相對考慮較少。雖然我國規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關(guān)的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，但都明顯低于國外規(guī)范。建筑物在使用過程中，常常會出現(xiàn)一些不關(guān)乎其現(xiàn)實安全的病害:鋼筋銹蝕，混凝土碳化、開裂、滲水，撓度過大或位移超規(guī)等等，設(shè)計中對耐久性的考慮程度往往對這些病害有著直接或間接的影響。下面就耐久性談?wù)劰こ淘O(shè)計中的幾個問題。

1、懸臂構(gòu)件的設(shè)計

懸臂構(gòu)件經(jīng)常遭遇酸雨等腐蝕，并且直接暴曬于陽光之下，也可能遭受凍融循環(huán)作用。一旦負彎矩筋受力開裂，裂縫開口總是向上，受到腐蝕性介質(zhì)侵入的機率很大。另外，懸臂結(jié)構(gòu)本身的多余約束就少，一旦鋼筋銹蝕，極容易造成懸臂根部的脆斷。

2、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)今我國乃至全世界應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)，而鋼筋保護層厚度是否滿足GB5001022002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求，將直接影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。鋼筋混凝土保護層是指混凝土構(gòu)件中受力主筋的外側(cè)至構(gòu)件外表面的距離。為了保證受力主筋不受腐蝕，受力主筋的表面必須具有足夠的保護層厚度，保護層的厚度、質(zhì)量對構(gòu)件的耐火性、耐久性具有非常重要的作用。

3、預(yù)留鋼筋的設(shè)計

(1)外飄窗的設(shè)計問題

現(xiàn)在的多層尤其是高層住宅常常有外飄窗設(shè)計，目前不少樓盤采用飄窗與主體分開施工的方法，即先施工大片的剪力墻，在飄窗位置預(yù)留鋼筋，待主體完工后再施工外飄窗。其實這種做法不妥。外飄窗以其能增大空間及改善視覺效果愈來愈受到廣大居住者喜愛，外飄窗窗臺大都比較低矮，有的甚至是落地式飄窗，大人尤其是小孩很容易上到窗臺上，也有可能在上面擺放重物。飄窗根部二次施工縫處容易留下隱患，接茬處若處理不當(dāng)，容易形成開口向上的負彎矩裂縫，不僅影響觀瞻，而且容易產(chǎn)生耐久性問題。

(2)門窗洞口的過梁處理

對于此類情況，通常做法是在過梁相應(yīng)位置在柱側(cè)預(yù)留甩筋，然后再澆筑過梁，有時先在柱側(cè)面預(yù)埋鋼板，再焊接過梁鋼筋，__以提高主體結(jié)構(gòu)的施工速度。但是此做法剪力無法有效傳遞，因為支座處貌似整體實則僅有數(shù)根水平鋼筋(通常都是2—3根細直徑鋼筋)相連，混凝土在此無法產(chǎn)生抗剪作用。另外，過梁雖是簡支構(gòu)件，支座處彎矩理論上等于零，但實際上仍有一定的彎矩。并且，過梁支座處盡管彎矩較小，卻正是剪力最大的部位。

(3)樓梯踏步板的混凝土墻搭接問題

樓梯踏步板與其兩側(cè)的混凝土墻的塔接情況與上述過梁的情況相類似。施工單位由于要搶進度，以整體澆筑不好支模為借口，企圖先施工一側(cè)的混凝土墻(另一側(cè)是磚墻，無此問題)，沿樓梯走向在混凝土墻內(nèi)預(yù)埋鋼板，然后焊接樓梯板內(nèi)的受力鋼筋。正如上面過梁支座的受力分析，這樣做法顯然不妥。正確的做法是采用異形模或局部用木模，整體澆筑。

三、建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計的完善措施

1、定期進行維護

對于建筑工程使用過程中的耐久性設(shè)計，應(yīng)有定期的檢測和正常的維護修理加以保證。對于重要建筑工程，我國尚無必須進行安全檢測的法規(guī)。在基礎(chǔ)設(shè)施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向，不利于工程壽命的延長和投資效益的增加。

2、健全管理體制

完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與管理體制，發(fā)揮學(xué)會、協(xié)會在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制、修訂和管理中的作用;逐步淡化技術(shù)規(guī)范條文的強制性質(zhì)，鼓勵編制地方性規(guī)范(標(biāo)準(zhǔn))和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)不同地區(qū)在環(huán)境地質(zhì)和經(jīng)濟、技術(shù)水平上的差異，并鼓勵科技創(chuàng)新和技術(shù)進步。

3、提高設(shè)計合理性

合理設(shè)置建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全水準(zhǔn)，必須考慮工程失效的風(fēng)險后果、社會的財富與資源供給、乃至公眾的意向等多種因素。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)有必要重新審視建議主管部門組織論證。橋梁等交通建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)風(fēng)險較大，且由于車流、車載、車速的增長較快，在設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)值和承載力安全度的設(shè)置水準(zhǔn)上應(yīng)比一般的建筑結(jié)構(gòu)有更高的安全貯備。在建筑結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置水準(zhǔn)上，建議進一步收集不同意見，包括商品房消費者的意向。我國發(fā)達和不發(fā)達地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平懸殊，在建筑

物安全性和耐久性的要求上是否需要區(qū)別對待也值得探討。

4、嚴把耐久性設(shè)計質(zhì)量關(guān)

建議國家建設(shè)部、交通部、鐵道部主管土建工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的部門，對工程的耐久性要求作重點審查，明確土建工程的設(shè)計應(yīng)標(biāo)有最低使用壽命，重要工程的設(shè)計文件中應(yīng)有正常使用壽命和耐久性設(shè)計的獨立章節(jié)與論證。建議中國工程院土木水利建筑學(xué)部聯(lián)絡(luò)國內(nèi)有關(guān)專家，深入進行研究，促進土建結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計指導(dǎo)性技術(shù)條例的編制。

結(jié)語:

上述問題，有的由于無關(guān)主體結(jié)構(gòu)而被忽略，有的因為不影響現(xiàn)實安全而被忽略，有的是因沿襲習(xí)慣做法而被忽略。愈是這些小問題，愈容易在設(shè)計、施工、監(jiān)理乃至驗收的各個環(huán)節(jié)上被一次次忽視，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性被一點點削弱，最后把看似完美實則隱患多多的建筑成品交給了毫不知情的業(yè)主。對于一個建筑產(chǎn)品，業(yè)主關(guān)心的是其使用壽命，設(shè)計師關(guān)心的應(yīng)該是對設(shè)計參數(shù)、材料性能、施工工藝、使用中的維護提出什么樣要求才能達到使用壽命，或需做何種加固修復(fù)才能達到其剩余壽命。如果事先在一些細節(jié)上給予足夠重視，那么就有可能用較小的經(jīng)濟代價甚至于無須額外代價即可起到事半功倍的效果。

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