建筑结构耐久性问题研讨

我们居住的房屋，购物的商场、百货大楼，体育场和看台，教学楼和宿舍楼，办公楼、医院、酒店等，工业厂房、飞机场、桥梁、隧道、港口、道路等，不管其功能复杂或简单，都建设了基础、墙体、柱子、楼（屋）盖等结构构件，它们构成了房屋的骨架，承受着各种外部作用，形成空间体系，这就是建筑的结构。它需要具备安全性、适用性和耐久性的内在要求和使用性、美学的外在要求。

而且，结构是建筑物耐以生存的基础，结构设计对建筑结构的功能要求是：（1）安全性：建筑结构在正常施工和正常使用时应能承受可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形的作用，以及偶然事件发生时和发生后能保证结构必需的整体稳定性，不发生倾覆。（2）适用性：建筑结构在正常使用时，能满足预定的使用要求，如不发生影响正常使用的变形和裂缝宽度。（3）耐久性：建筑结构在正常维护下，材料性能虽然随时间变化，但是仍然能满足预定的功能要求。不发生由于保护层碳化或者裂缝宽度开展过大导致的钢筋锈蚀，混凝土不发生严重的风化、老化、腐蚀而影响结构使用寿命。

一、耐久性设计要求

（1）设计使用年限。很多人将结构设计使用年限等同于基准期，这两个概念是不同的。结构设计所采用的荷载统计参数以及与时间有关的材料性能取值，都需要选定一个时间参数，这就是建筑结构设计基准期。我国所采用的设计基准期为50年。建筑结构设计使用年限则是设计规定的一个时期，在这一规定的时期内，房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下部需要进行大修就能按其预定目标使用。结构设计使用年限也就是结构的设计寿命，是建筑结构耐久性的基本要求，具体要求见表1。

（2）对于混凝土结构，其耐久性应依据环境类别和设计使用年限进行设计。混凝土结构的环境类别分为五类，见表2，不同的环境和设计使用年限，对结构的混凝土的最低强度、最小水泥用量、最大水灰比、最大氯离子含量、最大碱含量都有具体规定，以提高耐久性。

二、建筑结构耐久性面临的问题

在这三大功能要求中，耐久性最容易被忽视、被安全性和适用性所掩盖，这样会给我们带来不少隐患：1.设计方面的问题（1）大多设计者重点论证、规划和分析工程项目所需的经济、技术、资源和环境影响等方面，而在一定程度上忽视了建筑本身耐久性的分析。（2）设计重点是关系安全性的荷载和结构强度，而对于大气侵蚀、酸雨等环境因素的影响和建筑正确使用与有效的维护方面设计不到位。（3）有关建筑结构耐久性的相关规范和理论研究需要不断完善，对耐久性的监督和检测得不到重视。

2.施工方面的问题不少施工单位设计中有多次的放大系数，施工中大打折扣使用强度低、质量差的建筑材料，施工进度安排不合理，施工质量控制差，达到他们降低成本、缩短工期、加快进度，只要造出来的建筑物能立而不倒就好的目的。这样的建筑无法达到设计使用年限的要求，就出现大量“早衰工程”“短命工程”“烂根工程”等。

（1）施工中构件保护层厚度不够，特别是处于地下水位下的地下室墙体、基础工程等构件中钢筋腐蚀较严重。（2）施工中存在漏筋、混凝土孔洞或开裂等现象且处理不当，导致结构中的钢筋腐蚀。（3）对于地下室剪力墙对拉螺栓、施工缝和防潮层防水处理不够。（4）混凝土养护条件不够、养护时间过短，导致混凝土结构耐久性降低。（5）为赶工期拆模时间过早，结构构件过早投入使用，大大降低结构耐久性。（6）防水、保温措施不到位也会引起部分结构使用寿命。（7）混凝土开裂、结构构件变形过大、变形缝设置不合理等也会降低结构的耐久性。（8）混凝土浇筑振捣不密实、孔隙率过大大降低混凝土的抗渗性。

3.建筑材料质量会影响结构的耐久性（1）使用质量不合格的建筑材料，不断降低结构的强度，也会降低结构的耐久性。（2）混凝土中水灰比越大、用水量越大，混凝土的孔隙率越大，其耐久性越差。（3）普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足会降低混凝土的超耐久性。（4）混凝土自身的一些物理化学因素（如，混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂，水化性过热过高引起的温度裂缝，硫酸铝的延迟生成及碱骨料反应等）能导致混凝土结构的严重破坏。（5）强度常作为混凝土质量检验的衡量标准，导致水泥工业对强度方面的过分要求，盲目增加水泥细度、提高了早强的矿物成分，这就极大地影响了混凝土的耐久性。

4.建筑装修与使用问题（1）装修过程中乱凿、乱锤、乱拆等，造成结构中钢筋腐蚀、漏水、开裂等二次伤害引起耐久性降低。（2）部分使用者不合理拆除或搭建某些构件、改变部分结构的使用功能、荷载长期过大、结构所处环境不利、对结构出现的问题未及时发现和维护等都会降低结构的耐久性。

5.环境不断恶化影响建筑耐久性（1）在我国，冰雹、酸雨、雾霾等恶劣天气时有发生，严重地影响建筑耐久性。很多施工单位为节约成本，没有综合考虑影响建筑材料强度的因素并采取相应的措施，来提高建筑结构的耐久性。（2）我国的酸雨面积已超过国土面积的30%，且呈上升趋势。隧道、港工、桥梁等基础设施工程耐久性根本达不到设计要求。据调查，我国民用建筑和公共建筑使用环境相对较好，可使用50年以上，但室外的露天构件使用寿命仅为30～40年；多数工业建筑使用寿命25～30年，环境恶劣的建筑使用寿命仅为15～20年。那么30～50年后我们要面临巨大的大修、重建费用。

三、提高耐久性措施

（1）政府要加大对土建工程耐久性宣传，提高人们的正确使用意识，确保居民积极配合维护工作；国家相关研究单位应该强化对混凝土耐久性的研究，为工程提供相关基础理论；建筑设计标准的主管部门，应加强结构的耐久性的审查，并强调设计最低使用寿命，完善监督措施；监理单位严格按照技术规范、法规要求监督施工。

（2）对现行规范中有关结构耐久性要求，结合建筑结构工程施工的实际情况和要求，制定不同的标准和规范，确保技术规范的适用性和可行性。尤其是隧道、港工、桥梁、地下工程等基础设施工程耐久性设计的技术规范。

（3）结合我国建筑结构工程的实际情况，积极研发适合我国国情新材料、新工艺、新方法，并且不断普及。对不同的腐蚀环境应设置不同的保护层厚度（如一类环境，设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定：混凝土保护层厚度应按规范规定增加40%，若表面采取有效的防护措施时，保护层厚度则可适当减少）。混凝土结构构件宜整体浇筑，不宜留施工缝，当必须留置施工缝时，其位置及构造不得有损于结构的耐久性）。

严格执行规范，采取有利于耐久性的施工措施，如加强混凝土浇筑和养护、确保拆模时结构构件的强度足够、做好地下工程的防水处理等。特别注意混凝土的易开裂特点，为提高耐久性可掺入高效减水剂：在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减少水灰比；掺入高效活性矿物掺料，可改善普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足；加强施工控制环节，控制从原材料引入的碱、二氧化硫等可以引起破坏结构和侵蚀钢筋物质的含量，避免混凝土的化学收缩和温度干缩过大开裂、水化性过热过高引起的温度裂缝、硫酸铝的延迟生成以及混凝土的碱骨料反应等；保证混凝土的强度。

（4）对结构耐久性采取定期的检测和维护措施，使用者和检测者要正确认识耐久性和设计使用寿命，采用现代化的检测方法（撩测、射线法、回弹法、滤波检测法等），对建筑结构的强度和质量进行全面检测，预防渗漏、裂缝宽度过大、挠度过大、剥蚀等问题的发生。定期更新改造安全监测设备并升级检测设备设施，确保安全检测进行的工作状态良好，还要采用多种检测手段，正确、全面评价建筑物的安全状况。

四、结语

建筑结构耐久性涉及的方面多、技术复杂，是一种长期性、隐蔽性强、易忽视、影响范围广的问题。建筑结构的耐久性改善和提高是社会发展稳定的基本要求，建筑结构的使用寿命影响着建筑整体的经济性，因此，无论是政府、设计单位和施工单位，还是工程的使用者或维护者都应该树立规范的施工意识及维护意识，以整体提升建筑的耐久性，是我们全社会共同努力的事情。

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