關于結構耐久性設計問題分析與研究

【摘要】本文主要就建筑結構的耐久性設計問題進行了深入的分析與研究，主要通過對設計中一些細節問題的分析，如：陽臺、雨篷、挑檐等懸臂構件，預留鋼筋，混凝土結構等等，本文是個人的一些觀點，希望可與同行共勉。

【關鍵詞】耐久性；懸臂構件；預留鋼筋；混凝土結構

前言

建筑物在使用過程中， 常常會出現一些不關乎其現實安全的病害：鋼筋銹蝕， 混凝土碳化、開裂、滲水， 撓度過大或位移超規等等， 設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。下面筆者就耐久性談談工程設計中的幾個問題。

一、懸臂構件分析

懸臂構件經常遭遇酸雨等腐蝕，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， 受到腐蝕性介質侵入的機率很大。另外， 懸臂結構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。要避免事故的發生， 就要嚴格按照設計規范和建筑標準施工。

1、懸臂結構強度設計和抗傾覆設計應滿足現行規范的規定， 設計中采用的活荷載， 不得低十規范要求。懸挑構件根部厚度， 當挑出長度為 1.0 一1.5 m 時， 不得小于 12 cm。

2、懸臂構件的受力鋼筋下面應設置鋼筋支架或采取其它切實可靠的措施， 以確保鋼筋埋設部位的準確性。施工中在懸臂構件下必須鋪設馬道，嚴禁車壓、人踩受力鋼筋。現澆懸臂構件拆模板時間必須控制在混凝土強度達到規范規定的強度時方可拆模.懸臂構件施工中混凝土強度必須附合設計要求， 混凝土施工質量滿足規范要求。

3、懸臂構件在施工中， 應逐個做鋼筋工程隱蔽工程檢查記錄， 并填寫驗收單。工程交付使用時， 應向使用單位交待清楚， 不得在懸臂構件上超載堆放重物。

二、混凝土結構分析

現澆鋼筋混凝土結構是當今我國乃至全世界應用最廣泛的結構， 而鋼筋保護層厚度是否滿足 GB5001022002混凝土結構設計規范要求， 將直接影響鋼筋混凝土結構的使用壽命， 影響鋼筋混凝土結構的耐久性。鋼筋混凝土保護層是指混凝土構件中受力主筋的外側至構件外表面的距離。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、質量對構件的耐火性、耐久性具有非常重要的作用。我國現行 GB5001022002 混凝土結構設計規范與 GBJ10289 混凝土結構設計規范相比， 對保護層厚度要求更加嚴格， 并對混凝土板、梁、柱的保護層厚度根據構件所處的環境類別、混凝土強度等級的不同作出了明確的規定。如果保護層厚度不足將直接或間接對構件產生影響。針對影響保護層的因素， 應采取相對應的措施。做好混凝土保護層應從建筑工程設計開始， 結構設計應和設備設計配合， 當采用地暖時混凝土板厚不宜小于 100mm。當埋設線管較密或線 管有交叉時， 板厚不 宜 小 于120mm。板面受力鋼筋直徑不宜過小，板配筋除滿足承載力要求外， 還應考慮混凝土收縮、溫度應力、板厚和板筋保護層施工時的誤差等不利因素的綜合影響。施工時板模支撐要牢固， 防止變形， 拼裝要嚴密， 定位放線要準確①鋼筋節點處綁扎要牢固， 防止松扣，嚴禁出現綁絲脫落澆筑混凝土前應對鋼筋做全面檢查， 準確無誤后方可澆筑混凝土。模板和支架的拆除時間應符合混凝土凝固要求， 確保混凝土達到強度要求， 避免構件表面出現裂縫，使保護層遭到破壞。施工時保護層墊塊不能用碎石來代替， 墊塊應按規范要求采用強度等級不小于 M15 的砂漿預制， 墊塊面積不小于 40mm×40mm。墊塊的厚度、設置位置及數量應符合規范要求。梁柱墊塊應墊于箍筋處， 厚度為縱筋保護層厚度減去箍筋直徑，板中墊塊厚度同保護層， 當板中受力筋直徑較小時， 墊塊的間距宜密些， 以減小鋼筋的下垂撓度。施工中應嚴格把關， 確保鋼筋保護層的質量。

三、預留鋼筋的情況分析

1、外飄窗問題。現在的多層尤其是高層住宅常常有外飄窗設計， 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， 容易形成開口向上的負彎矩裂縫， 不僅影響觀瞻， 而且容易產生耐久性問題。另外， 等主體施工完成后， 那些預留筋往往出現銹蝕、彎曲， 削弱了其抗拉強度及與混凝土之間的握裹力。

2、緊靠柱邊開設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位置在柱側預留甩筋， 然后再澆筑過梁， 有時先在柱側面預埋鋼板，再焊接過梁鋼筋， 以提高主體結構的施工速度。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， 混凝土在此無法產生抗剪作用。另外， 過梁雖是簡支構件， 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。因此， 由于彎矩和剪力的共同作用， 容易在支座附近區域產生彎 - 剪斜裂縫， 又由于過梁荷載總是作用于梁頂，因此斜裂縫底部水平縱向鋼筋必然要承擔斜裂縫頂部截面相應的彎矩， 這樣使得過梁支座底部縱筋受到的實際彎矩比預想的要大很多。因此這些部位容易留下隱患， 一旦遭受豎向地震作用， 極易破壞。在設計中， 尤其在建筑方案時盡量避免門窗等洞口緊靠柱邊， 至少留夠一個錨固長度的位置。

3、樓梯踏步板與其兩側的混凝土墻搭接的情況。樓梯踏步板與其兩側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， 企圖先施工一側的混凝土墻 （ 另一側是磚墻， 無此問題） ， 沿樓梯走向在混凝土墻內預埋鋼板， 然后焊接樓梯板內的受力鋼筋。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。

四、結語

上述問題， 有的由于無關主體結構而被忽略， 有的因為不影響現實安全而被忽略， 有的是因沿襲習慣做法而被忽略。愈是這些小問題， 愈容易在設計、施工、監理乃至驗收的各個環節上被一次次忽視， 從而導致結構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主。對于一個建筑產品， 業主關心的是其使用壽命， 設計師關心的應該是對設計參數、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才能達到其剩余壽命。如果事先在一些細節上給予足夠重視，那么就有可能用較小的經濟代價甚至于無須額外代價即可起到事半功倍的效果。本文以上談了談自己的一些看法。

參考文獻

[1]鄭愛武、朱正肆.高性能混凝土的耐久性設計.陜西建筑，2005.

[2]黃潔、李周波、張松， 混凝土結構的耐久性措施.腐蝕與防護，2005.

[3]汪明星.談談對土建設計的幾點體會.當代建設，2003.

[4]徐妙仙.懸臂構件承載力不足的補償方法.基建優化，2005.