淺析建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)

摘要:文章通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中耐久性設(shè)計(jì)出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，詳細(xì)探討了建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)，進(jìn)一步針對(duì)我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)中的耐久性設(shè)計(jì)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(jì)

我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工規(guī)范，重點(diǎn)放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求上，而對(duì)環(huán)境因素作用下的耐久性要求則相對(duì)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(hù)鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護(hù)層最小厚度和混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)，但都明顯低于國(guó)外規(guī)范。對(duì)于一個(gè)建筑產(chǎn)品，業(yè)主關(guān)心的是其使用壽命，設(shè)計(jì)師關(guān)心的應(yīng)該是對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)、材料性能、施工工藝、使用中的維護(hù)提出什么樣要求才能達(dá)到使用壽命，或需做何種加固修復(fù)才能達(dá)到其剩余壽命。

一、建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)

我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工規(guī)范，重點(diǎn)放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求上，而對(duì)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(duì)考慮較少。混凝土結(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(yán)重程度已遠(yuǎn)過(guò)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(lái)的危害，所以這個(gè)問(wèn)題必須引起格外重視。我國(guó)規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關(guān)的一些要求，如保護(hù)鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護(hù)層最小厚度和混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)，都明顯低于國(guó)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(jì)現(xiàn)狀

我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工規(guī)范，重點(diǎn)放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求上，而對(duì)環(huán)境因素作用下的耐久性要求則相對(duì)考慮較少。雖然我國(guó)規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關(guān)的一些要求，如保護(hù)鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護(hù)層最小厚度和混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)，但都明顯低于國(guó)外規(guī)范。建筑物在使用過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)一些不關(guān)乎其現(xiàn)實(shí)安全的病害:鋼筋銹蝕，混凝土碳化、開裂、滲水，撓度過(guò)大或位移超規(guī)等等，設(shè)計(jì)中對(duì)耐久性的考慮程度往往對(duì)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(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題。

1、懸臂構(gòu)件的設(shè)計(jì)

懸臂構(gòu)件經(jīng)常遭遇酸雨等腐蝕，并且直接暴曬于陽(yáng)光之下，也可能遭受凍融循環(huán)作用。一旦負(fù)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(jī)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(jì)

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)今我國(guó)乃至全世界應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)，而鋼筋保護(hù)層厚度是否滿足GB5001022002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(hù)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(hù)層厚度，保護(hù)層的厚度、質(zhì)量對(duì)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(jì)

(1)外飄窗的設(shè)計(jì)問(wèn)題

現(xiàn)在的多層尤其是高層住宅常常有外飄窗設(shè)計(jì)，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(shí)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(lái)愈受到廣大居住者喜愛，外飄窗窗臺(tái)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(tái)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(fù)彎矩裂縫，不僅影響觀瞻，而且容易產(chǎn)生耐久性問(wèn)題。

(2)門窗洞口的過(guò)梁處理

對(duì)于此類情況，通常做法是在過(guò)梁相應(yīng)位置在柱側(cè)預(yù)留甩筋，然后再澆筑過(guò)梁，有時(shí)先在柱側(cè)面預(yù)埋鋼板，再焊接過(guò)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(wú)法有效傳遞，因?yàn)橹ё幟菜普w實(shí)則僅有數(shù)根水平鋼筋(通常都是2—3根細(xì)直徑鋼筋)相連，混凝土在此無(wú)法產(chǎn)生抗剪作用。另外，過(guò)梁雖是簡(jiǎn)支構(gòu)件，支座處彎矩理論上等于零，但實(shí)際上仍有一定的彎矩。并且，過(guò)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(wèn)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(guò)梁的情況相類似。施工單位由于要搶進(jìn)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(wú)此問(wèn)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(guò)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(jì)的完善措施

1、定期進(jìn)行維護(hù)

對(duì)于建筑工程使用過(guò)程中的耐久性設(shè)計(jì)，應(yīng)有定期的檢測(cè)和正常的維護(hù)修理加以保證。對(duì)于重要建筑工程，我國(guó)尚無(wú)必須進(jìn)行安全檢測(cè)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(zhǎng)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(huì)、協(xié)會(huì)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(qiáng)制性質(zhì)，鼓勵(lì)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(jì)、技術(shù)水平上的差異，并鼓勵(lì)科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。

3、提高設(shè)計(jì)合理性

合理設(shè)置建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全水準(zhǔn)，必須考慮工程失效的風(fēng)險(xiǎn)后果、社會(huì)的財(cái)富與資源供給、乃至公眾的意向等多種因素。隨著我國(guó)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(jì)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(xiǎn)較大，且由于車流、車載、車速的增長(zhǎng)較快，在設(shè)計(jì)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(jìn)一步收集不同意見，包括商品房消費(fèi)者的意向。我國(guó)發(fā)達(dá)和不發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)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(duì)待也值得探討。

4、嚴(yán)把耐久性設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)

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

結(jié)語(yǔ):

上述問(wèn)題，有的由于無(wú)關(guān)主體結(jié)構(gòu)而被忽略，有的因?yàn)椴挥绊懍F(xiàn)實(shí)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(wèn)題，愈容易在設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理乃至驗(yàn)收的各個(gè)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(diǎn)點(diǎn)削弱，最后把看似完美實(shí)則隱患多多的建筑成品交給了毫不知情的業(yè)主。對(duì)于一個(gè)建筑產(chǎn)品，業(yè)主關(guān)心的是其使用壽命，設(shè)計(jì)師關(guān)心的應(yīng)該是對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)、材料性能、施工工藝、使用中的維護(hù)提出什么樣要求才能達(dá)到使用壽命，或需做何種加固修復(fù)才能達(dá)到其剩余壽命。如果事先在一些細(xì)節(jié)上給予足夠重視，那么就有可能用較小的經(jīng)濟(jì)代價(jià)甚至于無(wú)須額外代價(jià)即可起到事半功倍的效果。

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