針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)問題的思考與探討

1、<p>　　針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)問題的思考與探討</p><p>　　摘要：現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范主要考慮的是荷載作用下的結(jié)構(gòu)安全性與適用性,至于結(jié)構(gòu)長期使用過程中由于環(huán)境作用引起材料性能劣化的影響,則被置于比較次要和從屬的地位。 近年來鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性失效己逐漸成為困擾建筑工程界的一個(gè)世界性問題，本文就此展開論述，深入分析研究了建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)問題，可與同行共同探討。 </p

2、><p>　　關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土； 結(jié)構(gòu)； 建筑工程； 耐久性設(shè)計(jì)； </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU198文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　目前,我國的房屋建筑、橋梁、水利項(xiàng)目等土建工程結(jié)構(gòu)的整體安全性和耐久性均低于國外同類水平,許多的建筑安全事故導(dǎo)致較大

3、的人員傷亡，土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性已經(jīng)引起了有關(guān)部門的足夠重視,也對(duì)此進(jìn)行的相關(guān)的研究改善，應(yīng)該積極完善法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)與管理體制,加強(qiáng)施工技術(shù),有效提高工程安全性和耐久性。 對(duì)于大氣環(huán)境作用(溫度、濕度、降水、凍融、氧、二氧化碳與鹽霧、二氧化硫、汽車尾氣等空氣污染物)以及水體、土體環(huán)境中氯鹽、硫酸鹽、碳酸等化學(xué)物質(zhì)侵蝕對(duì)結(jié)構(gòu)安全性與適用性的影響，規(guī)范主要采取宏觀控制混凝土材料的組成和限定構(gòu)造措施的辦法，認(rèn)為這樣就能滿足環(huán)境作用下的耐久性

4、需要，同時(shí)也回避了結(jié)構(gòu)的使用年限問題。這種傳統(tǒng)的耐久性設(shè)計(jì)方法，通常是針對(duì)不同的環(huán)境作用，提出混凝土應(yīng)采用的原材料，混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)、最小水泥用量和最高水灰(膠)比，以及鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度，表面裂縫的最大寬度等。 </p><p>　　一、混凝土結(jié)構(gòu)體系使用壽命評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)分析 </p><p>　　在進(jìn)行復(fù)雜體系的耐久性評(píng)價(jià)時(shí)，單純采用可靠指標(biāo)作為結(jié)構(gòu)失效的判斷標(biāo)準(zhǔn)是不實(shí)際的。因

5、為復(fù)雜體系的傳力關(guān)系復(fù)雜、系統(tǒng)變量多，結(jié)構(gòu)功能函數(shù)求取比較困難，單個(gè)構(gòu)件在體系功能中的作用和地位難于量化，而且失效模式的搜索和失效模式相關(guān)性計(jì)算也不易實(shí)現(xiàn)。我國目前頒布的多種國家、行業(yè)鑒定標(biāo)準(zhǔn)，如“工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GBJ 144- 90) ”.“民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GB50292-1999)”,“危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)(JGJ 125- 99) ”，“鋼鐵工業(yè)建(構(gòu))筑物可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)(YBJ21989)”“鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)評(píng)定及加固技

6、術(shù)規(guī)程( YB9257- 96)”,“民用建筑修繕查勘與設(shè)計(jì)規(guī)范((JGJ 117-98)”等，基本思路都是采用縱向分層橫向分級(jí)的分層分級(jí)逐步綜合鑒定評(píng)定模式，即將復(fù)雜的工業(yè)建(構(gòu))筑物劃分為若干層次，然后分層分級(jí)評(píng)定逐步綜合得到體系的鑒定結(jié)論。但如何對(duì)復(fù)雜的受損結(jié)構(gòu)進(jìn)行層次劃分，不同的鑒定者有不同的劃分方法，很有可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的鑒定結(jié)果。 </p><p>　　二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與評(píng)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)分析

7、</p><p>　　確定結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與評(píng)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)和評(píng)定的關(guān)鍵問題。一般認(rèn)為，按照混凝土材料和構(gòu)件的劣化過程，依次可以選擇不同的劣化狀態(tài)作為耐久性極限狀態(tài)，建立相應(yīng)的壽命準(zhǔn)則。針對(duì)碳化壽命準(zhǔn)則、銹脹開裂壽命準(zhǔn)則、裂縫寬度壽命準(zhǔn)則研究不同保護(hù)層厚度與混凝土強(qiáng)度組合下的可靠指標(biāo)變化規(guī)律;在此基礎(chǔ)上，綜合考慮構(gòu)件破壞后果、人們心理接受水平、國內(nèi)外規(guī)范的相關(guān)規(guī)定等，并結(jié)合工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用

8、“校準(zhǔn)法”的思想綜合確定各種耐久性壽命準(zhǔn)則下的可靠指標(biāo)，最終提出目標(biāo)可靠指標(biāo)的建議值，其中將考慮不同的耐久性壽命準(zhǔn)則和結(jié)構(gòu)的重要性程度。目標(biāo)可靠指標(biāo)的提出為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的概率設(shè)計(jì)和評(píng)定奠定了重要的基礎(chǔ)。 </p><p>　　三、結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法分析 </p><p>　　在明確了不同耐久性失效準(zhǔn)則下的目標(biāo)可靠指標(biāo)之后，對(duì)碳化壽命準(zhǔn)則、銹脹開裂壽命準(zhǔn)則、裂縫寬度壽命準(zhǔn)則，建立相應(yīng)的極

9、限狀態(tài)方程和可靠度分析模型，提出分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式的基本形式，然后對(duì)不同的耐久性壽命準(zhǔn)則和目標(biāo)可靠指標(biāo)，通過可靠度分析研究實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式中各分項(xiàng)系數(shù)的變化規(guī)律，確定不同情況下部分項(xiàng)系數(shù)的數(shù)值，最終確定結(jié)構(gòu)耐久性概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)用方法。驗(yàn)證結(jié)構(gòu)耐久性概率極限狀態(tài)實(shí)用設(shè)計(jì)方法在可靠指標(biāo)方面的一致性。 </p><p>　　四、既有結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定的經(jīng)驗(yàn)方法分析 </p>&

10、lt;p>　　相對(duì)于擬建結(jié)構(gòu)，既有結(jié)構(gòu)已轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的空間實(shí)體，環(huán)境條件也更為明確，這種根本性的轉(zhuǎn)變使得既有結(jié)構(gòu)的可靠性分析和評(píng)定具有其自身的特點(diǎn)，原先設(shè)計(jì)時(shí)采用的分析模型和參數(shù)可能不再適用于既有結(jié)構(gòu)的可靠度分析。為此，目前既有結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定的需要，結(jié)構(gòu)耐久性概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，既有結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定的經(jīng)驗(yàn)方法。該法在考慮各種隨機(jī)因素影響的同時(shí)，充分考慮了既有結(jié)構(gòu)當(dāng)前的狀態(tài)，將既有結(jié)構(gòu)當(dāng)前所提供的有效信息有機(jī)地融合于評(píng)定公式中

11、，是目前定量評(píng)定既有結(jié)構(gòu)耐床性的一個(gè)好的實(shí)用方法。 </p><p>　　五、基于可靠度的耐久性設(shè)計(jì)方法分析 </p><p>　　混凝土結(jié)構(gòu)在長期使用過程中耐久性劣化的誘因主要來自外界環(huán)境，如果混凝土結(jié)構(gòu)能夠采取一種(或若干種)隔絕腐蝕環(huán)境的措施，即可在很大程度上保證結(jié)構(gòu)有足夠的耐久性能。這種采用措施“隔絕”腐蝕環(huán)境的耐久性設(shè)計(jì)可以稱之為措施法，即采用保護(hù)措施避免各種環(huán)境的劣化過程威脅結(jié)

12、構(gòu)，主要方法是通過改變結(jié)構(gòu)小環(huán)境，如隔絕、刷膜、防護(hù)層等，或者采用性能穩(wěn)定的建筑材料，如不銹鋼、具有保護(hù)層的鋼筋，穩(wěn)定的集料、抗硫酸鹽水泥、低堿水泥，或者采用陰極保護(hù)措施等。這些方法都是為了避免劣化過程發(fā)生或者通過復(fù)雜的措施抵抗劣化過程的發(fā)生。然而，這些措施中的大多數(shù)并不能為結(jié)構(gòu)抵抗環(huán)境侵蝕提供全面的保護(hù)，而且這些保護(hù)措施的效果也取決于很多因素，比如防護(hù)層的有效性依賴于防護(hù)層厚度以及持久性等因素。事實(shí)上，目前人們對(duì)于這些保護(hù)措施機(jī)理與實(shí)

13、際效果的研究成果也較為缺乏。耐久性設(shè)計(jì)的另一種方法是在了解環(huán)境侵蝕與材料劣化機(jī):理的基礎(chǔ)上，選擇合適的才料和結(jié)構(gòu)體系抵抗環(huán)境侵蝕，從而達(dá)到滿足規(guī)定的耐久性能的目的。例如，可以通過選用合適的保護(hù)層和配合比來達(dá)到預(yù)防銹蝕的目的;或者在結(jié)構(gòu)方面，為了抵抗不同環(huán)境作用，結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)得更粗壯，也可以通過圓角或</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>