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摘要：在社会经济发展的新时期，我国建筑行业迅速崛起，同时也加剧了建筑企业的竞争力，为了在竞争占据有力的位置，更好地适应时代化发展的需求，要加强重视建筑工程混凝土结构的设计，特别是在我国耐久性建筑逐渐增多的情况下，建筑工程混凝土结构设计的重要性逐渐地凸显出来，不仅有利于提高建筑工程结构的稳定性，而且还可以提高居民居住的安全性。因此，文章对耐久性的建筑工程混凝土结构设计进行了深入性的分析。
关键词：耐久性；建筑工程；混凝土结构；设计
引言
近年来，高层建筑不断增加，使得混凝土结构的应用更加广泛。由于对建筑工程的建设质量和安全要求不断提升，带动了混凝土结构设计研究的增多。从混凝土结构的应用角度来说，受到自然环境和混凝土材料自身性能等因素的影响，极易出现耐久性不强的问题，影响着建筑的使用。因此，探索如何提高混凝土结构性能的方法，有着重要意义。
1混凝土结构设计的原则
混凝土结构的设计原则在整体上需要达到多道防线必要的刚度、强度、稳定性、延展性以及耗能能力，通过合理地布置抗侧力构建，减轻地震时建筑发生扭转效应对建筑主体造成的负面影响。合理地控制混凝土结构的塑性铰区，掌握结构的屈服过程以及屈服机制，在构建抗震设计中满足强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉四个原则，使建筑主体在混凝土结构设计后具有足够的整体强度和承载能力。
2建筑工程混凝土耐久性存在的主要问题
任何产品都是拥有一定的使用寿命的，不可能无限使用。首先，因为对耐久性问题的认识程度不够深入，设计也没有特别注重耐久性设计，导致我国建筑结构使用寿命明显缩短。为了过多节约成本存在着使用的混凝土强度等级不够、混凝土保护层的厚度不够、混凝土中的钢筋直径偏小、构件截面宽度不足等因素，严重影响了混凝土结构的耐久性。其次，在很多的设计工作中更多运用的是经验式方法对建筑工程进行设计，缺乏系统性的设计方法体系。虽然对结构耐久性在建筑结构构造、材料性能等方面有些简单的标准。但是没有对影响耐久性的因素进行更深入的分析和在建筑工作结构设计阶段的重视，更多只是在建筑工程完工之后对建筑工程质量的检测。列如钢筋锈蚀、混凝土的碳化等问题缺乏设计阶段进行更深入的分析。最后，当前我国也存在缺乏在设计阶段细化的相应国家和行业标准。结构耐久性设计方面存在着标准、规范、制度跟不上的问题。
3混凝土耐久性研究
3.1混凝土构件的环境类别
主要包括以下几个方面：①碳化环境；②氯盐环境；③化学侵蚀环境；④盐类结晶破环环境；⑤冻融环境；⑥磨蚀环境。碳化环境主要是指保护层混凝土碳化导致钢筋锈蚀。硬化后的混凝土内部成纤维碱性环境，钢筋构件在这样的环境中会形成一层钝化薄膜，钝化膜能保护钢筋变锈蚀现象出现。但是碳化后混凝土内部碱度下降，如果pH低于10，钢筋会生锈，体积扩大，导致混凝土膨胀开裂。溶出性侵蚀、硫酸盐侵蚀、土壤侵蚀和泛酸性侵蚀；保护层中性化、氯盐腐蚀以及杂散化学腐蚀等，对于混凝土质量都会产生不同程度上的影响，导致混凝土内部成分发生变化，硬度下降；盐类结晶破坏环境会导致碱液渗透到混凝土缝隙中，结晶膨胀，在结晶压力下可能导致混凝土损伤；冻融破坏环境是指反复冻融作用导致混凝土损伤；磨蚀环境是指风沙、河水或泥沙在混凝土表面高速流动导致混凝土表面损伤。混凝土的耐久性研究经过不断完善和创新提出了混凝土抗冻性临界水饱和度理论，可以更加充分的诠释混凝土冻融破坏形象，促使混凝土水胶比大大降低，同时提升了混凝土的密实性和强度。在混凝土材料中加入引气剂可以改善混凝土的保水性，提升混凝土抗冻性，对于混凝土耐久性研究中起到重要作用。
3.2空气环境中二氧化碳含量
建筑工程混凝土结构所处的空气环境中，含有的二氧化碳含量，影响着混凝土的耐久性。从影响的原理角度来说，空气中二氧化碳的比例较大，当其向混凝土结构内部扩散时，很容易和混凝土中含有的碱性化合物，即氢氧化钙产生反应，也就是混凝土碳化，对混凝土结构的耐久性，有着极大的影响。从化学角度分析如下：CO2+H2O→H2CO3以及H2CO3→CaCO3+2H2O。根据化学方程式能够得出，二氧化碳越多，给混凝土造成的碳化影响就越大，进而对混凝土的耐久性影响就更大。
3.3现场施工
现场浇筑混凝土不规范的操作，也会对混凝土耐久性产生一定影响。主要表现为：混凝土在浇筑地等待时间过长，特别是在夏季时超过3h的混凝土就已经不容易浇筑，混凝土已达到初凝，丧失其工作性能。施工现场任意加水，施工现场管理不严，工人为方便于施工，经常出现向已拌好的混凝土中加生水的现象，既没有经过双方技术管理人员的商定认可与鉴证，更未在加水后进行二次搅拌。在一些现场甚至用水管、水枪直接在泵车进料斗中加水，严重影响了混凝土拌合物的质量，造成混凝土水灰比增大，游离水和层间水增多，增加了混凝土硬化浆体的空隙率，削弱了混凝土中水泥和骨料的界面粘结力，降低了混凝土的强度和耐久性。混凝土振捣顺序和方法不当，混凝土振捣未按规定顺序进行，振捣方法不当或局部漏振，会导致局部砂、石集中，使混凝土疏松不密实，出现蜂窝状孔洞或形成局部孔洞，尤其在钢筋密集部位，容易出现蜂窝、露筋等不良症疾。不对混凝土构件进行养护，水是水泥水化反应的必要条件，因此周围环境湿度对混凝土强度能否正常发展有显著影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆湿度不够，混凝土会失水干燥而影响水泥水化作用的正常进行，甚至停止水化。受干燥作用的时间越早，造成干缩开裂越严重，结构越疏松，强度受到的损失越大，混凝土表面碳化也就越大，耐久性能降低。混凝土低于拆模强度而过早拆模，混凝土强度低于拆模强度而过早拆模，易在受拉区出现裂缝，甚至受压区也破坏，造成安全事故。
4基于耐久性的建筑工程混凝土结构设计要点
4.1案例概述
以某建筑工程预制框架结构体系为例，地上部分2层；每层高度为4.5m；地下部分1层，每层高度为3.3m，建筑总高度为10.55m，建筑总面积大约为2311m2，设计为装配整体式钢筋混凝土框架结构。具体情况如下：（1）地下室部分设计为现浇混凝土结构；（2）±0.000以上设计为预制框架结构；（3）±0.000顶板作为建筑上部结构的固定部分。建筑上部框架结构，使用预制混凝土柱以及叠合梁等制作而成，预制率为76%。此工程框架梁-柱节点，采取的是现浇形式；梁下部纵筋采取的是弯折锚固形式，交错布置；节点区使用的是CF35钢纤维混凝土。现结合此工程实践，分析建筑工程混凝土结构耐久性设计需要把控的要点。
4.2优化单元结构的布局设计
建筑工程中的主要结构设计内容是单元结构设计，此种结构设计工作应该采用简单、规则的平面形式，但平面的整体长度与突出部分的长度应当控制在合理的范围内，并且要具备均匀分散承载力和刚度的能力，同时竖向结构应采取均匀、规则的形式，从而保证建筑的外挑和内收问题的有效控制。为了实现这一个目标，设计者应该以概念设计知识为参考，使得建筑的适用性和美观程度达到平衡，通过优化布局，使其结构的平面与竖向的布局尽可能地简单、均匀有规则，在保证刚度、强度和承载力的前提下，避免建筑因独立结构单元的集中出现造成塑性变形或应力的产生。
4.3控制原材料质量
原材料质量的好坏直接影响着混凝土结构的施工质量与耐久性，混凝土的原材料包括水泥、砂、石子、粉煤灰以及堆石料等，与常规的混凝土原材料具有一致性，但是在具体应用中还需要结合实际情况。所使用的砂石与水的比例需要根据建筑工程的具体情况来配比。因为粉煤灰可以提高混凝土的抗渗性和耐久性，可以在混凝土中掺合粉煤灰。尤其是水泥和砂石对混凝土的耐久性影响十分中国有，保证现场的原材料质量必须符合建筑工程的施工要求，此外，在混凝土制作过程中，如果只加入水泥和发泡剂等主料，不加入其他辅料，生产出现的混凝土强度就会降低。因此，在混凝土制作当中，尽量减少水泥的使用；在水泥与发泡剂等主料当中加入砂石作为细集料，适当掺入优质粉煤灰代替和节约水泥的用量，可以减少混凝土收缩问题；如果没有严格配比或者采取的施工技术与配置方法不当，就会导致混凝土出现裂缝，造成建筑工程的质量出现问题。
4.4钢筋防腐蚀设计
混凝土结构钢筋的防腐是全面的工作。建筑结构混凝土钢筋防腐可以分为混凝土表面涂覆防腐措施、保护层防腐措施、基本防腐措施等。①合理的结构设计：混凝土表面要利于排水，构件易于施工；要在关键部位进行检测和、维护和采取保护措施，对于可能有隐患的腐蚀严重的部位可以更换。②保护层厚度越厚，钢筋就越不容易被腐蚀，所以可以适当的增加混凝土保护层厚度。但是混凝土厚度过厚也会出现混凝土收缩和温度应力引起表面裂缝，已经增加建筑成本，所以不能只是一味的增加保护层厚度。③涂覆防护措施也可以有效的将环境侵蚀物质阻隔开，也可以延长工程的寿命。④在混凝土表面涂抹涂料涂层，可以防止各种气体、氧、氯、以及水等介质渗入混凝土，可以起到延长混凝土寿命的功效。
4.5施工要求
从影响建筑工程混凝土结构耐久性的因素来说，除了使用环境因素外，混凝土质量也是重要因素。因此，在进行建筑工程混凝土结构设计时，要明确提出施工要求。结合工程实践经验，如果混凝土耐久性对抗冻或者抗渗等，有着具体的要求，那么开展施工作业前，按照抗腐蚀要求，开展混凝土材料配合比试验，确定最优的配合比。使用的外加剂材料，含有的氯离子不可以超过水泥含量的0.02%。使用的高效减水剂，含有的硫酸钠不可以超过减水剂干重的20%。在开展浇筑作业前，需要做好钢筋位置以及保护层垫块等的检查，保证保护厚度合理。除此之外，对于大面积混凝土浇筑作业，要合理设置施工缝，水灰比要小于0.45，做好混凝土养护，保证混凝土结构的耐久性。需要注意的是，在进行混凝土结构施工作业时，要合理把控混凝土拌合全过程。一般来说，建筑工程建设使用的混凝土，主要为商品混凝土。在进行自拌时，必须严格按照设计的配合比作业，保证混凝土的性能达标。按照原材料使用量和投放顺序进行配制，均匀搅拌，保证混凝土的质量。
结语
综上所述，只有执行非常严 谨的混凝土工程耐久性的设计，特别是着重重视在不良的环境中的混凝土工程，保证它的耐久性的设计工作。根据不同结构原理，使用相应的混凝土材料和结构。才能有利于工程的耐久性的延长。混凝土结构一旦出现变化哪怕是微小的变化，就说明出现了问题，这时的补救效果就要大打折扣了。混凝土过程结构耐久性的设计要和施工过程相互照应，不能不利于施工，只有这样，才能方便施工，做到延长混凝土结构的使用寿命。
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论文作者:刘苏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/1
标签：混凝土论文; 耐久性论文; 混凝土结构论文; 建筑工程论文; 建筑论文; 环境论文; 结构设计论文; 《建筑学研究前沿》2019年8期论文;