混凝土结构耐久性设计

张新瑞

（大连松岩建筑设计院有限公司,辽宁 大连 116000）

0 引言

作为建筑结构使用寿命的关键设计，混凝土的耐久性在当前采用宏观的控制，从建筑年限和使用环境对混凝土耐结构进行设计，确保耐久性，对于设计者进行耐久性设计之前，要在设计图纸上标明建筑结构使用年限，同时和工程建筑者一同践行耐久性设计，这是确保建筑施工质量和使用寿命的重要环节，混凝土耐久性设计要对混凝土结构性能等一些列的内容熟悉了解，在此基础之上完成设计。

1 结构计算

1.1 结构基本自振周期

混凝土结构自振周期的计算要按照《高层建筑混凝土结构技术规程》中进行，程序计算出来的数值为了确保其准确性要带入公式中在次计算。

1.2 地震作用及结构振动特性

对于规则结构进行扭转藕连计算，相关规范中规定平行于地震作用方向，两个边榀地震作用乘以方法系数，通常长边可以采用一点一五的长度，短边采用一点零五的长度，如果扭转的刚度较小的时候，不要采用一点三。规则结构受到地震作用，因此也要考虑扭转藕连的影响。对于不对称的量和刚度不明显的结构，建议在水平双向的地震作用下进行扭转的计算。

1.3 有效质量系数与计算振型数

一般的工程会取 三 的倍数，至少九个，对于两层的结构，不少于六个，因为每层只有三个自由度。两向质量振型参与系数Cmass-x及 Cmass-Y在计算时候，要仔细的检查，计算值要确保至少百分之九十，如果不超过零点九，说明振型数在地震影响下产生的作用不能忽略，振型数不能保证，建筑结构的安全性就不能保证，增加振型数，要对有效质量系数进行密切的关注，一定要达到相关要求，不然计算地震的作用也就失去了意义。

1.4 楼层最小地震剪力系数

剪重比强制性条文中规定，进行抗震计算的任意结构的楼层水平地震剪重比不能比楼层确定的最小地震剪力系数值要小。楼层剪重比达不到要求时，要对有效质量系数进行检查，是否达到百分之五十，如果没有达到要增加振型数。如果有效系数满足剪重比的要求，但剪重比仍然不符合要求的时候，楼层结构的刚度和质量分布不均匀导致剪重比不达标，为了解决这样的问题，要及时的对设计防范进行分析判断，采取有效的措施调整，知道剪重比满足设计要求为止。

1.5 结构的周期与位移

结构周期在控制结构的大震下，为了减少地震带来的损害，扭转振型不应该靠前。大层间的机构位移，根据相关的规范有明确的规定，楼层控制层间的最大位移是取楼层竖向构件最大杆件。喂位移比是控制结构扭转的参数，通过最大杆件位移与平均杆件位移比计算得出。

1.6 框架结构分析

框架结构的选取要注意柱长度系数的选取。通常情况下，因为柱按照双偏压验算，由于配尽量与形式的不唯一，最好要以单偏压配筋、双偏压验算为好；梁、柱的保护层计算，规范有明确的取值范围，在取值计算时，要自动加12.5；对于大截面的柱，梁、柱进行重叠，这个部分为刚域，放大梁刚度，扭转的距离减小，这样使得楼板结构的使用刚度增加，结构稳定性更高。负弯矩向下调幅后，跨中弯矩自动增大。“梁跨中弯矩增大系数”是不考虑活载不利布置时乘的系数，不要与此混淆。

2 混凝土结构耐久性设计

2.1 材料的选择

混凝土原材料和配合比的选择要根据使用环境条件、设计使用的年限以及耐久性等久的要求进行，不同等级混凝土、水灰比、水泥用量会对混凝土结构耐久性的使用产生不同的作用，如果环境产生的侵蚀作用不是很大时，采用混凝土的强度等级可以使用C25，水灰比在零点六左右，水泥使用量在每平方千米二百六十千克左右。如果侵蚀的作用力较大时，那么混凝土的强度等级要达到≥C40，水灰比不变，水泥用量最少达到每平方千米三百八十千克。在冻融环境下的混凝土要根据冻融次数的不同掺入数量不同的引气剂，最少要百分之四点五，最多要比水泥重量多出百分之七。对于海岸周围或是使用冰盐，这种环境受到氯的侵蚀，那么水泥的用量要通过控制混凝土中氯离子的含量不应超过百分之一。对于受到化学侵蚀严重的环境，钢筋的选择可以使用环氧涂层钢筋或耐腐蚀的合金钢材。

2.2 结构构造设计

普通混凝土和预应力混凝土是根据不同侵蚀环境条件和使用年限不同选择不同混凝土保护层，厚度最少在二十毫米和七十毫米之间。在一些遭受严重侵蚀的环境下要控制受力钢筋直径，至少十六毫米。结构构造的表面条件，要简洁利用排水，室外构件要设置滴水沟，处理好结构接缝，例如桥梁的盖梁和桥墩的接触部位、海岸浪溅去的墩台部位的结构等。为了防止建筑屋面面层与混凝土顶板之间保温层积水，要设置防水层，如果结构周围有严重的化学侵蚀，那么要做好混凝土表面的防侵蚀涂层。

2.3 限制裂缝宽度

混凝土构件中，裂缝宽度出现是允许的，为了确保混凝土结构耐久性，现行的相关规范对于混凝土结构在不同环境下的裂缝宽度值有着严格的限定。《混凝土结构设计规范》（GB50010-052）还对预应力混凝土中的屋面板和楼板、托架、托梁等裂缝的宽度进行规定，规定的裂缝宽度计算按照二级裂缝进行。如果是潮湿和露天的环境，混凝土裂缝是按照一类和二类裂缝进行计算的，吊车梁验算是按照一级裂缝严格计算，为了确保混凝土吊车梁不会出现裂缝构件。

3 结语

钢筋混凝土结构设计是建筑工程重要的部分，而钢筋混凝土结构的耐久性设计是保证建筑结构长久稳定的关键，随着建筑行业的不断发展，对于建筑工程质量要求越来越严格，因此，作为混凝土结构设计是保证建筑结构稳定性的关键，作为设计者，要不断的去完善设计、提升设计，为建筑工程不断发展做出努力。

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[2]蔡前进，何朝永.外加剂和掺合料对混凝土耐久性的影响[J].山西建筑，2007(32).

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