基于耐久性的建筑工程混凝土結構設計分析

李一博

（河南黃大建設工程有限公司，河南鄭州 450000）

0 引言

當前，廣大人民群眾對建筑耐久性提出了更加嚴格的要求。建筑單位應根據建筑耐久性的要求，優化建筑建設工作事項。由于混凝土結構的耐久性極大地影響建筑的耐久性，建筑單位就需要以提高混凝土結構的耐久性設計水平為重點，提高建筑耐久性。其中，建筑單位需要多方面的研究與總結混凝土結構的耐久性設計經驗，構建完善的混凝土結構的耐久性設計體系，以此作為指導實際設計工作的依據。

1 案例概述

本研究的研究對象為某一裝配整體式項目，結構體系為預制框架，其建筑層數為3層，地上2層，地下1層。地上部分層高4.4m，地下部分層高為3.4m，總建筑面積為2280m2。

2 建筑混凝土結構設計準則

2.1 安全準則

由于建筑混凝土結構的設計水平影響著廣大人民群眾的安全，建筑單位需要格外地重視建筑混凝土結構的設計工作。在進行建筑混凝土結構設計的過程中，建筑單位需要把握安全原則，切實保障建筑混凝土結構設計質量。其中，設計人員需要把施工技術、施工安全標準等納入到建筑混凝土結構設計工作之中，保證安全設計水平。

2.2 適用準則

《混凝土結構設計規范2015年版》（BGB 50010—2010）3.1.7條指出：設計應明確結構的用途，在設計使用年限內未經技術鑒定或設計許可，不得改變結構的用途和使用環境。基于此，建筑單位需要考慮建筑混凝土結構設計工作，科學地把握適用準則，完善與優化各大設計的事項。建筑單位需要考慮到梁柱布局對室內面積的影響，最大限度通過優化梁柱布局設計的方法，增加室內面積。

2.3 可靠準則

通過搜集調查研究資料發現，我國很多的古建筑已經超出了設計使用年限，而這與古代建筑師在進行結構設計時把握可靠性原則具有重要的關系。比如，所應用的建筑材料質量較高，所應用的施工工藝水平較高等。《建筑結構可靠性設計統一標準》（GB 50068—2018）規定了鋼管混凝土短柱極限承載力可靠性設計標準。基于此，建筑單位就需要以該標準為依據，利用一次二階矩法（JC法）對圓鋼管混凝土軸壓短柱的極限承載力進行可靠度校準，提高建筑的穩定性。總而言之，當前建筑單位需要以可靠性為結構設計指導準則，提高結構設計質量。

3 本案例中混凝土耐久性設計影響因素分析

3.1 環境影響作用

長期處于特殊的環境下，混凝土材料性能容易發生變化，使得建筑的耐久性受到影響。環境深刻地影響混凝土結構設計質量，為此建筑單位需要把環境因素考慮在混凝土結構設計工作之中，減少外界環境對混凝土結構的影響。

3.2 混凝土碳化

在混凝土材料出現碳化時，建筑結構會受到影響，進而降低建筑的穩定性（見圖1）。由工程現場圖片分析得出：混凝土結構中所存在的部分堿性物質與空氣環境中的二氧化碳發生了相應的化學反應，導致混凝土中的有關成分和結構發生變化，降低整個混凝土材料中的堿含量。建筑單位需要認識到混凝土碳化對混凝土結構產生的負面影響，積極地構建防護策略，從而延長建筑使用壽命。

圖1混凝土碳化

3.3 鋼筋銹蝕

混凝土的堿性比較強，加之混凝土結構內含有大量的氫氧化鈣飽和溶液，這樣就可以使得鋼筋表面形成鈍化膜，進而有效地保護鋼筋，從而達到延長建筑使用壽命的目的。但是在混凝土的堿性降低時，就容易引起鋼筋銹蝕問題。由工程現場圖片分析得出：混凝土內部結構與空氣中的水分或者二氧化碳在接觸時容易發生中和反應，進而降低混凝土堿性，引起鋼筋銹蝕問題。在腐蝕的作用下，鋼筋的性能逐漸發生變化，使得其越來越不能夠滿足建筑單位預期壽命要求。

4 降低影響混凝土耐久性設計因素的方法

4.1 明確混凝土結構耐久性設計目標

建筑單位需要根據建筑耐久性要求明確混凝土結構耐久性設計目標，進而科學地推進有關工作，從而保證混凝土結構耐久性設計水平。具體涉及的工作如下所述：①設計人員需要認真地選擇混凝土材料，保證混凝土材料的耐久性。與此同時，要根據建筑項目周圍環境以及建筑項目耐久設計要求等，確定原材料配合比，強化混凝土材料使用效果；②混凝土結構在長期使用下容易因環境的多變性，使得其結構遭受一定的破壞，進而影響其使用壽命。尤其是混凝土結構在化學侵蝕反應下導致其性能受到很大的影響。在這種情況之下，就可以采用環氧涂層保護混凝土結構，降低化學侵蝕對混凝土結構產生的負面影響；③不同環境適用的混凝土結構設計方案存在一定的差異，因此設計人員需要根據環境構建針對性地設計方案，提高混凝土結構對外界環境的適應性。除此之外，設計人員可以通過設置排水結構的方法，保護混凝土性能，進而延長建筑壽命。

4.2 注重混凝土碳化預防

從以上分析發現，在出現混凝土碳化的情況之下，建筑物的耐久性將會受到影響。基于此，建筑單位需要構建混凝土碳化預防策略，降低混凝土碳化發生概率。設計人員需要提高自我混凝土結構設計素養，不斷優化混凝土結構設計工作，設計人員可以把“封閉土層”方法應用在混凝土結構設計工作之中，進而保護混凝土。與此同時，要涂層材料對混凝土結構實施保護，防止混凝土縫隙位置與外界環境產生化學反應。這樣不僅可以到達到預防混凝土碳化的目的，而且可以減少溫度過低的環境對混凝土結構產生的負面影響。

4.3 鋼筋銹蝕防護措施

鋼筋在混凝土結構中主要起到支撐作用，在鋼筋被腐蝕的情況之下，鋼筋的所起到的支撐作用將會降低。為充分地發揮鋼筋的作用，就需要采取合適的防護策略。通過實踐研究發現，阻銹劑能夠避免杭鋼筋銹蝕，增強建筑工程建設效果。吸附性阻銹劑、鈍化劑等都屬于阻銹劑，而建筑單位需要合理地應用阻銹劑，提高鋼筋抗銹蝕能力。因此，建筑單位也需要把其納入到鋼筋銹蝕防護方案之中。在混凝土結構發生碳化時，混凝土所形成的鈍化膜產生的保護鋼筋的作用將會逐漸地失效。針對這種問題，建筑單位可以應用陰極保護法、脫氯以及再堿化等電化學處理技術等，進行防護處理，進而降低鋼筋銹蝕風險。

5 優化混凝土耐久性設計因素的方法

5.1 耐久性的建筑工程混凝土結構設計優化工作

拌制混凝土乃是建筑工程混凝土施工的重要組成部分。為提高混凝土拌制水平，相關人員不僅需要優質可靠的材料，而且需要選擇合理施工工藝，比如應用裹砂法以及裹砂石法等開展該項工作，保證混凝土拌制工作的科學性。由于施工的環境、水泥的品種、混凝土的性質等均會對建筑的耐久性產生影響，相關人員需要采取措施降低這些因素對建筑的影響，延長建筑應用時間。其中，就需要建立健全科學的結構養護系統，進而指導養護工作，提高養護工作水平。除此之外，要重點對重要的結構位置進行養護以及檢測維修等工作。為推進檢測工作順利進行，就需要構建混凝土結構的檢測體制。若是在檢測過程中發現問題，就需要制定維修方案，進而實施維修工作。

5.2 改進建筑工程結構材料的設計

①認真地研究建筑工程耐久性設計以及結構使用時間，進而規范地開展設計工作；②根據建筑材料使用時間，合理地應用建筑材料；③由于建筑工程混凝土結構的設計規范是設計工作參考的重要依據，相關人員需要認真地研究規范內容，進而科學地選擇適應于結構構建的材料。其中，還要注意選擇優質并且價格適中的材料，以此降低成本支出。

5.3 規范建筑工程結構的耐久性設計

雖然制定建筑工程結構使用壽命的標準對于指導結構設計工作具有重要的意義，但是我國在很長的一段時間內都缺乏制定該標準。近年來，《建筑結構設計規范》才被制定與實施，為建筑結構設計工作提供了一定的指導，有利于提高建筑結構設計水平。而建筑結構設計人員則需要認真地研究《建筑結構設計規范》，掌握設要點，不斷地優化建筑結構設計工作，強化建筑結構設計效果，切實延長建筑使用壽命。

5.4 提高混凝土結構地基基礎的設計

沉降工作質量關系著高混凝土結構地基構建水平，為此要積極地做好沉降工作。當前，我國制定了沉降標準，而施工管理人員則需要根據沉降標準，指導實際工作。若是沉降量比較低，就要按照褥墊的施工方式推進工作。混凝土保護地帶可以更好地保證地下室的地板的安全，因此要根據建筑結構設計布局，合理地構建混凝土保護地帶。

6 結束語

綜上所述，建筑單位需要在建筑工程混凝土結構設計工作之中要把握建筑混凝土結構設計準則，并探究混凝土耐久性設計影響因素，進而優化設計工作。總而言之，建筑單位在新的發展階段需要全心身地投入到建筑工程混凝土結構設計工作之中，保證建筑物的耐久性。