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混凝土結構耐久性設計

發布時間:2016-10-09 點擊次數:2094次

  混凝土結構耐久性設計也簡稱混凝土耐久性設計,是結構設計的重要組成部分。耐久性設計對混凝土結構設計而言是一個嶄新的概念,在國內僅僅是最近幾年才得到重視。

  混凝土結構耐久性設計涉及到結構的使用環境、結構型式、材料選擇、施工質量、養護條件、管理和維護維修等多個方面。

  傳統的混凝土結構設計很少考慮使用環境對結構的長期影響,主要考慮荷載對結構承載力的安全性以及約束變形(主要指混凝土裂縫、撓度等)對結構使用性能的影響。事實上,不同的使用環境對混凝土材料性能退化和結構功能劣化的影響很大,影響機理也不盡相同,有些使用環境對材料長期性能的影響不明顯,而有的使用環境作用很突出,輕者影響使用功能,重者則危及結構的安全性能和使用壽命。如果在設計時不考慮混凝土耐久性要求,有可能使結構的使用壽命達不到預期的設計壽命,也可能在項目的運營期間的維修費用過大,嚴重超出正常維修的允許范圍。

  當建筑結構使用環境可能明顯地導致結構材料性能隨使用時間延長而劣化時,混凝土結構耐久性設計應作為建筑結構設計的重要內容。首先應明確該結第7章混凝土耐久性設計和建筑工程項目全壽命經濟分析構的耐久性目標,即預期的結構設計使用壽命(也稱設計使用年限):其次是要明確耐久性失效的標準或準則。

  耐久性設計就是根據混凝土結構劣化規律來計算或驗算結構在設計使用壽命期內,抵抗環境作用的能力是否大于環境對結構的作用。耐久性設計需要分析結構抗力與荷載隨時間的變化規律,使設計的建筑結構有明確的目標使用期,并充分考慮以后的維修甚至改擴建的需要,使建筑工程項目達到安全、經濟和實用的建設目的。

  如前所述,由于混凝土結構耐久性失效的類型很多,且界定混凝土結構耐久性失效的問題極其復雜,不僅與結構的失效狀態有關,還與結構的重要性以及社會政治、經濟等若干因素有關,所以,混凝土結構耐久性設計問題至今沒有很好地解決。

  設計使用壽命也稱設計使用年限  (designworkinghfe),是設計規定的一個時期,在這一規定的時期內,只需進行正常的維護而不需進行大修就能按預期目的使用、完成預定功能,即在正常設計、正常施工、正常使用和維護下所應達到的使用年限。所謂“正常維護”包括必要的檢測、維護及維修。

  混凝土結構的使用壽命與其所處的工作環境密切有關。對重要性等級不同的建筑工程提出不同的設計使用壽命,在設計時就不得不考慮擬建的建筑工程所處的工作環境。在一般的工作環境下,結構材料隨時間的延長其性能退化不明顯,比較容易達到設計使用壽命。但在惡劣的工作環境下就必須有針對性地采取技術措施和相應的管理措施,才能滿足設計使用壽命的要求。為進行合理的混凝土結構耐久性設計,應該對結構的工作環境根據其影響程度和對結構材料退化的嚴重性予以區分,以利于混凝土耐久性設計時區別對待并分別采取不同的對策措施。

  混凝土結構所處的環境可以分為一般大氣環境、工業建筑環境和海洋環境。前兩種環境又分為室內環境和室外環境。一般來講,室外的混凝土構件比室內構件的耐久性低。在工業環境下,空氣中的二氧化碳和有害氣體一般比其他環境下高,而且許多工業建筑室內構件可能處于高溫、高濕和有腐蝕介質的環境中,因此會比民用建筑有著更嚴重的混凝土耐久性問題。處于海洋環境中的混凝土結構,由于受到混凝土碳化、氯離子侵蝕、干濕交替和波浪沖擊等復雜作用,其耐久性問題較內陸地區的混凝土結構更為嚴重。在海洋環境中,混凝土構件腐蝕最嚴重的區域是潮汐區,其次是海平面以上的大氣區及近海區域,而浸沒在海水中的混凝土構件的耐久性問題卻較相對較輕。

  在四類環境中,主要指海港工程混凝土結構。因經常與海水接觸并處于潮濕環境中,氯離子滲入引起鋼筋銹蝕,導致近海工程的一般混凝土結構年就發生嚴重失效,使用壽命受到極大威脅!混凝土結構耐久性設計就是根據設計使用壽命和環境類別,采取相應的技術方法和管理措施。隨著時代經濟的高速發展,需要建造各種大型的建筑工程。這些工程又以混凝土結構為主,其規模巨大、結構復雜、功能眾多,國際上稱之為“超級工程’,。其特點是:投資巨大、技術復雜、環境影響嚴重,維修、養護或加固難度大等。因而,過去只限于在設計、施工質量的單一層面上去尋找結構的安全性就不夠了。除加強結構設計和建造時期的安全性和耐久性以外,還應特別關注結構在使用期間的檢測、維修和加固。

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