混凝土結構耐久性設計

張新瑞

（大連松巖建筑設計院有限公司,遼寧 大連 116000）

0 引言

作為建筑結構使用壽命的關鍵設計，混凝土的耐久性在當前采用宏觀的控制，從建筑年限和使用環境對混凝土耐結構進行設計，確保耐久性，對于設計者進行耐久性設計之前，要在設計圖紙上標明建筑結構使用年限，同時和工程建筑者一同踐行耐久性設計，這是確保建筑施工質量和使用壽命的重要環節，混凝土耐久性設計要對混凝土結構性能等一些列的內容熟悉了解，在此基礎之上完成設計。

1 結構計算

1.1 結構基本自振周期

混凝土結構自振周期的計算要按照《高層建筑混凝土結構技術規程》中進行，程序計算出來的數值為了確保其準確性要帶入公式中在次計算。

1.2 地震作用及結構振動特性

對于規則結構進行扭轉藕連計算，相關規范中規定平行于地震作用方向，兩個邊榀地震作用乘以方法系數，通常長邊可以采用一點一五的長度，短邊采用一點零五的長度，如果扭轉的剛度較小的時候，不要采用一點三。規則結構受到地震作用，因此也要考慮扭轉藕連的影響。對于不對稱的量和剛度不明顯的結構，建議在水平雙向的地震作用下進行扭轉的計算。

1.3 有效質量系數與計算振型數

一般的工程會取 三 的倍數，至少九個，對于兩層的結構，不少于六個，因為每層只有三個自由度。兩向質量振型參與系數Cmass-x及 Cmass-Y在計算時候，要仔細的檢查，計算值要確保至少百分之九十，如果不超過零點九，說明振型數在地震影響下產生的作用不能忽略，振型數不能保證，建筑結構的安全性就不能保證，增加振型數，要對有效質量系數進行密切的關注，一定要達到相關要求，不然計算地震的作用也就失去了意義。

1.4 樓層最小地震剪力系數

剪重比強制性條文中規定，進行抗震計算的任意結構的樓層水平地震剪重比不能比樓層確定的最小地震剪力系數值要小。樓層剪重比達不到要求時，要對有效質量系數進行檢查，是否達到百分之五十，如果沒有達到要增加振型數。如果有效系數滿足剪重比的要求，但剪重比仍然不符合要求的時候，樓層結構的剛度和質量分布不均勻導致剪重比不達標，為了解決這樣的問題，要及時的對設計防范進行分析判斷，采取有效的措施調整，知道剪重比滿足設計要求為止。

1.5 結構的周期與位移

結構周期在控制結構的大震下，為了減少地震帶來的損害，扭轉振型不應該靠前。大層間的機構位移，根據相關的規范有明確的規定，樓層控制層間的最大位移是取樓層豎向構件最大桿件。喂位移比是控制結構扭轉的參數，通過最大桿件位移與平均桿件位移比計算得出。

1.6 框架結構分析

框架結構的選取要注意柱長度系數的選取。通常情況下，因為柱按照雙偏壓驗算，由于配盡量與形式的不唯一，最好要以單偏壓配筋、雙偏壓驗算為好；梁、柱的保護層計算，規范有明確的取值范圍，在取值計算時，要自動加12.5；對于大截面的柱，梁、柱進行重疊，這個部分為剛域，放大梁剛度，扭轉的距離減小，這樣使得樓板結構的使用剛度增加，結構穩定性更高。負彎矩向下調幅后，跨中彎矩自動增大。“梁跨中彎矩增大系數”是不考慮活載不利布置時乘的系數，不要與此混淆。

2 混凝土結構耐久性設計

2.1 材料的選擇

混凝土原材料和配合比的選擇要根據使用環境條件、設計使用的年限以及耐久性等久的要求進行，不同等級混凝土、水灰比、水泥用量會對混凝土結構耐久性的使用產生不同的作用，如果環境產生的侵蝕作用不是很大時，采用混凝土的強度等級可以使用C25，水灰比在零點六左右，水泥使用量在每平方千米二百六十千克左右。如果侵蝕的作用力較大時，那么混凝土的強度等級要達到≥C40，水灰比不變，水泥用量最少達到每平方千米三百八十千克。在凍融環境下的混凝土要根據凍融次數的不同摻入數量不同的引氣劑，最少要百分之四點五，最多要比水泥重量多出百分之七。對于海岸周圍或是使用冰鹽，這種環境受到氯的侵蝕，那么水泥的用量要通過控制混凝土中氯離子的含量不應超過百分之一。對于受到化學侵蝕嚴重的環境，鋼筋的選擇可以使用環氧涂層鋼筋或耐腐蝕的合金鋼材。

2.2 結構構造設計

普通混凝土和預應力混凝土是根據不同侵蝕環境條件和使用年限不同選擇不同混凝土保護層，厚度最少在二十毫米和七十毫米之間。在一些遭受嚴重侵蝕的環境下要控制受力鋼筋直徑，至少十六毫米。結構構造的表面條件，要簡潔利用排水，室外構件要設置滴水溝，處理好結構接縫，例如橋梁的蓋梁和橋墩的接觸部位、海岸浪濺去的墩臺部位的結構等。為了防止建筑屋面面層與混凝土頂板之間保溫層積水，要設置防水層，如果結構周圍有嚴重的化學侵蝕，那么要做好混凝土表面的防侵蝕涂層。

2.3 限制裂縫寬度

混凝土構件中，裂縫寬度出現是允許的，為了確保混凝土結構耐久性，現行的相關規范對于混凝土結構在不同環境下的裂縫寬度值有著嚴格的限定。《混凝土結構設計規范》（GB50010-052）還對預應力混凝土中的屋面板和樓板、托架、托梁等裂縫的寬度進行規定，規定的裂縫寬度計算按照二級裂縫進行。如果是潮濕和露天的環境，混凝土裂縫是按照一類和二類裂縫進行計算的，吊車梁驗算是按照一級裂縫嚴格計算，為了確保混凝土吊車梁不會出現裂縫構件。

3 結語

鋼筋混凝土結構設計是建筑工程重要的部分，而鋼筋混凝土結構的耐久性設計是保證建筑結構長久穩定的關鍵，隨著建筑行業的不斷發展，對于建筑工程質量要求越來越嚴格，因此，作為混凝土結構設計是保證建筑結構穩定性的關鍵，作為設計者，要不斷的去完善設計、提升設計，為建筑工程不斷發展做出努力。

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