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混凝土结构耐久性设计

发布时间:2016-10-09 点击次数:1936次

  混凝土结构耐久性设计也简称混凝土耐久性设计,是结构设计的重要组成部分。耐久性设计对混凝土结构设计而言是一个崭新的概念,在国内仅仅是最近几年才得到重视。

  混凝土结构耐久性设计涉及到结构的使用环境、结构型式、材料选择、施工质量、养护条件、管理和维护维修等多个方面。

  传统的混凝土结构设计很少考虑使用环境对结构的长期影响,主要考虑荷载对结构承载力的安全性以及约束变形(主要指混凝土裂缝、挠度等)对结构使用性能的影响。事实上,不同的使用环境对混凝土材料性能退化和结构功能劣化的影响很大,影响机理也不尽相同,有些使用环境对材料长期性能的影响不明显,而有的使用环境作用很突出,轻者影响使用功能,重者则危及结构的安全性能和使用寿命。如果在设计时不考虑混凝土耐久性要求,有可能使结构的使用寿命达不到预期的设计寿命,也可能在项目的运营期间的维修费用过大,严重超出正常维修的允许范围。

  当建筑结构使用环境可能明显地导致结构材料性能随使用时间延长而劣化时,混凝土结构耐久性设计应作为建筑结构设计的重要内容。首先应明确该结第7章混凝土耐久性设计和建筑工程项目全寿命经济分析构的耐久性目标,即预期的结构设计使用寿命(也称设计使用年限):其次是要明确耐久性失效的标准或准则。

  耐久性设计就是根据混凝土结构劣化规律来计算或验算结构在设计使用寿命期内,抵抗环境作用的能力是否大于环境对结构的作用。耐久性设计需要分析结构抗力与荷载随时间的变化规律,使设计的建筑结构有明确的目标使用期,并充分考虑以后的维修甚至改扩建的需要,使建筑工程项目达到安全、经济和实用的建设目的。

  如前所述,由于混凝土结构耐久性失效的类型很多,且界定混凝土结构耐久性失效的问题极其复杂,不仅与结构的失效状态有关,还与结构的重要性以及社会政治、经济等若干因素有关,所以,混凝土结构耐久性设计问题至今没有很好地解决。

  设计使用寿命也称设计使用年限  (designworkinghfe),是设计规定的一个时期,在这一规定的时期内,只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用、完成预定功能,即在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。所谓“正常维护”包括必要的检测、维护及维修。

  混凝土结构的使用寿命与其所处的工作环境密切有关。对重要性等级不同的建筑工程提出不同的设计使用寿命,在设计时就不得不考虑拟建的建筑工程所处的工作环境。在一般的工作环境下,结构材料随时间的延长其性能退化不明显,比较容易达到设计使用寿命。但在恶劣的工作环境下就必须有针对性地采取技术措施和相应的管理措施,才能满足设计使用寿命的要求。为进行合理的混凝土结构耐久性设计,应该对结构的工作环境根据其影响程度和对结构材料退化的严重性予以区分,以利于混凝土耐久性设计时区别对待并分别采取不同的对策措施。

  混凝土结构所处的环境可以分为一般大气环境、工业建筑环境和海洋环境。前两种环境又分为室内环境和室外环境。一般来讲,室外的混凝土构件比室内构件的耐久性低。在工业环境下,空气中的二氧化碳和有害气体一般比其他环境下高,而且许多工业建筑室内构件可能处于高温、高湿和有腐蚀介质的环境中,因此会比民用建筑有着更严重的混凝土耐久性问题。处于海洋环境中的混凝土结构,由于受到混凝土碳化、氯离子侵蚀、干湿交替和波浪冲击等复杂作用,其耐久性问题较内陆地区的混凝土结构更为严重。在海洋环境中,混凝土构件腐蚀最严重的区域是潮汐区,其次是海平面以上的大气区及近海区域,而浸没在海水中的混凝土构件的耐久性问题却较相对较轻。

  在四类环境中,主要指海港工程混凝土结构。因经常与海水接触并处于潮湿环境中,氯离子渗入引起钢筋锈蚀,导致近海工程的一般混凝土结构年就发生严重失效,使用寿命受到极大威胁!混凝土结构耐久性设计就是根据设计使用寿命和环境类别,采取相应的技术方法和管理措施。随着时代经济的高速发展,需要建造各种大型的建筑工程。这些工程又以混凝土结构为主,其规模巨大、结构复杂、功能众多,国际上称之为“超级工程’,。其特点是:投资巨大、技术复杂、环境影响严重,维修、养护或加固难度大等。因而,过去只限于在设计、施工质量的单一层面上去寻找结构的安全性就不够了。除加强结构设计和建造时期的安全性和耐久性以外,还应特别关注结构在使用期间的检测、维修和加固。

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