羅燕

摘要：我國的房屋建筑、橋梁、水利項目等土建工程結構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致較大的人員傷亡，土建工程結構的安全性與耐久性已經引起了有關部門的足夠重視，也對此進行的相關的研究改善，應該積極完善法規(guī)標準與管理體制，加強施工技術，有效提高工程安全性和耐久性。本文就此展開論述，深入分析研究了建筑結構的耐久性設計問題，可與同行共同探討。

關鍵詞：鋼筋混凝土;結構;建筑工程;耐久性設計

前 ?言

現(xiàn)行混凝土結構設計與施工規(guī)范主要考慮的是荷載作用下的結構安全性與適用性，至于結構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構的耐久性失效己逐漸成為困擾建筑工程界的一個世界性問題。對于大氣環(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、碳酸等化學物質侵蝕對結構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造措施的辦法，認為這樣就能滿足環(huán)境作用下的耐久性需要，同時也回避了結構的使用年限問題。這種傳統(tǒng)的耐久性設計方法，通常是針對不同的環(huán)境作用，提出混凝土應采用的原材料，混凝土的最低強度等級、最小水泥用量和最高水灰（膠）比，以及鋼筋的混凝土保護層最小厚度，表面裂縫的最大寬度等。

一、混凝土結構體系使用壽命評定標準分析

在進行復雜體系的耐久性評價時，單純采用可靠指標作為結構失效的判斷標準是不實際的。因為復雜體系的傳力關系復雜、系統(tǒng)變量多，結構功能函數求取比較困難，單個構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性計算也不易實現(xiàn)。我國目前頒布的多種國家、行業(yè)鑒定標準，如“工業(yè)廠房可靠性鑒定標準（GBJ 144- 90） ”.“民用建筑可靠性鑒定標準（GB50292-1999）”，“危險房屋鑒定標準（JGJ 125- 99） ”，“鋼鐵工業(yè)建（構）筑物可靠性鑒定標準（YBJ21989）”“鋼結構檢測評定及加固技術規(guī)程（ YB9257- 96）”，“民用建筑修繕查勘與設計規(guī)范（（JGJ 117-98）”等，基本思路都是采用縱向分層橫向分級的分層分級逐步綜合鑒定評定模式，即將復雜的工業(yè)建（構）筑物劃分為若干層次，然后分層分級評定逐步綜合得到體系的鑒定結論。但如何對復雜的受損結構進行層次劃分，不同的鑒定者有不同的劃分方法，很有可能會影響結構的鑒定結果。

二、混凝土結構耐久性設計與評定的目標可靠指標分析

確定結構耐久性設計與評定的目標可靠指標是混凝土結構耐久性設計和評定的關鍵問題。一般認為，按照混凝土材料和構件的劣化過程，依次可以選擇不同的劣化狀態(tài)作為耐久性極限狀態(tài)，建立相應的壽命準則。針對碳化壽命準則、銹脹開裂壽命準則、裂縫寬度壽命準則研究不同保護層厚度與混凝土強度組合下的可靠指標變化規(guī)律;在此基礎上，綜合考慮構件破壞后果、人們心理接受水平、國內外規(guī)范的相關規(guī)定等，并結合工程實測數據，采用“校準法”的思想綜合確定各種耐久性壽命準則下的可靠指標，最終提出目標可靠指標的建議值，其中將考慮不同的耐久性壽命準則和結構的重要性程度。目標可靠指標的提出為混凝土結構耐久性的概率設計和評定奠定了重要的基礎。

三、結構耐久性設計方法分析

在明確了不同耐久性失效準則下的目標可靠指標之后，對碳化壽命準則、銹脹開裂壽命準則、裂縫寬度壽命準則，建立相應的極限狀態(tài)方程和可靠度分析模型，提出分項系數表達的結構耐久性極限狀態(tài)實用設計表達式的基本形式，然后對不同的耐久性壽命準則和目標可靠指標，通過可靠度分析研究實用設計表達式中各分項系數的變化規(guī)律，確定不同情況下部分項系數的數值，最終確定結構耐久性概率極限狀態(tài)設計的實用方法。驗證結構耐久性概率極限狀態(tài)實用設計方法在可靠指標方面的一致性。

四、既有結構耐久性評定的經驗方法分析

相對于擬建結構，既有結構已轉化為現(xiàn)實的空間實體，環(huán)境條件也更為明確，這種根本性的轉變使得既有結構的可靠性分析和評定具有其自身的特點，原先設計時采用的分析模型和參數可能不再適用于既有結構的可靠度分析。為此，目前既有結構耐久性評定的需要，結構耐久性概率極限狀態(tài)設計方法的基礎上，既有結構耐久性評定的經驗方法。該法在考慮各種隨機因素影響的同時，充分考慮了既有結構當前的狀態(tài)，將既有結構當前所提供的有效信息有機地融合于評定公式中，是目前定量評定既有結構耐床性的一個好的實用方法。

五、基于可靠度的耐久性設計方法分析

混凝土結構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，如果混凝土結構能夠采取一種（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構有足夠的耐久性能。這種采用措施“隔絕”腐蝕環(huán)境的耐久性設計可以稱之為措施法，即采用保護措施避免各種環(huán)境的劣化過程威脅結構，主要方法是通過改變結構小環(huán)境，如隔絕、刷膜、防護層等，或者采用性能穩(wěn)定的建筑材料，如不銹鋼、具有保護層的鋼筋，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并不能為結構抵抗環(huán)境侵蝕提供全面的保護，而且這些保護措施的效果也取決于很多因素，比如防護層的有效性依賴于防護層厚度以及持久性等因素。事實上，目前人們對于這些保護措施機理與實際效果的研究成果也較為缺乏。耐久性設計的另一種方法是在了解環(huán)境侵蝕與材料劣化機：理的基礎上，選擇合適的才料和結構體系抵抗環(huán)境侵蝕，從而達到滿足規(guī)定的耐久性能的目的。例如，可以通過選用合適的保護層和配合比來達到預防銹蝕的目的;或者在結構方面，為了抵抗不同環(huán)境作用，結構可以設計得更粗壯，也可以通過圓角或排水措施來減小暴露表面。這種方法是隸屬結構工程領域的研究方法。目前的耐久性設計的規(guī)范標準即是通過控制混凝土材料常規(guī)指標、組成和保護層厚度，以及控制在特定環(huán)境類別下的耐久性構造要求和施工技術要求，來達到滿足結構設計使用壽命的目的。然而，這些規(guī)定仍然局限于環(huán)境分類和材料方面的要求，僅在結構材料和結構構造方面粗略地反映了結構設計對耐久性和使用年限的要求，并且無法實現(xiàn)對混凝土結構耐久性設計目標的量化規(guī)定。典型的例子就是僅僅對混凝土保護層、最大水灰比、最小水泥用量、以及水泥類型做出規(guī)定。按照這些規(guī)定，設計者就認為結構能夠達到足夠長的使用時間，但是卻不清楚具體的使用壽命。

參考文獻：

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