结构工程中的建筑物耐久性与防护措施

结构工程中的建筑物耐久性与防护措施

龚显臣

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长宇（珠海）国际建筑设计有限公司武汉分公司

摘要：结构工程是指具有一定形状、尺寸和空间组合的构筑物，即建筑物、构筑物等。建筑工程的安全性和耐久性是一个重要问题，而建筑工程中的耐久性又是结构工程中重要的内容之一。所谓耐久性，就是在规定的使用年限内，建筑物能够保持正常的功能，不发生损坏。影响建筑物耐久性的因素很多，主要有结构材料、施工质量和使用环境等。而在工程建设过程中，由于结构材料的选择、设计、施工和使用等方面原因，建筑物的耐久性往往受到严重影响。

关键词：结构工程；建筑物；耐久性；防护措施

引言

结构工程中的耐久性，是指在规定的使用年限内，结构能够保持其基本功能，不出现破坏的现象。建筑物的耐久性问题主要有：混凝土耐久性、钢筋锈蚀、结构防腐蚀等。影响建筑物耐久性的因素很多，如设计、施工、环境条件、材料等。我国建筑物使用寿命的统计表明，混凝土结构的平均使用年限为50年左右，钢筋混凝土结构为50~100年。我国是一个发展中国家，目前的建筑工程还处于初期发展阶段，建筑材料和建筑设备等也存在着许多问题，因此建筑物耐久性问题会更加突出。为了提高建筑物的耐久性，就必须对影响其耐久性的因素进行分析研究，采取相应的措施予以解决，提高建筑物的使用寿命。

一、混凝土

混凝土是由水泥、砂、石、水按一定比例配合，经搅拌、成型和养护等工序，制成具有一定强度和形状的人造石材。混凝土由于具有良好的物理力学性能，且价格低廉，在工业和民用建筑工程中得到了广泛的应用。但是，由于混凝土是一种由大量骨料组成的多孔介质，因此极易吸收水分，并在内部产生毛细作用而发生碳化，从而破坏了其耐久性。混凝土的碳化不仅影响其强度和耐久性，而且还会引起钢筋腐蚀、混凝土龟裂等。因此，为了提高混凝土的耐久性，必须采取相应的措施以控制混凝土的碳化过程和防止钢筋腐蚀。

二、钢筋混凝土结构

混凝土结构是指在钢筋和混凝土组成的结构。由钢筋和混凝土两种材料构成，同时又在二者之间引入空气，形成密实的结构。建筑物中的混凝土不仅承担着承重的作用，还可以承受自重、风荷载等。建筑物中的钢筋则主要承受拉应力。因此，建筑物中钢筋与混凝土之间既相互制约，又相互联系，共同完成建筑物的作用。

影响钢筋混凝土结构耐久性的因素很多，其中最主要的有：水泥品种和用量、混凝土表面处理、钢筋保护层厚度、混凝土碳化深度、氯离子浓度、混凝土抗冻融能力、温度应力和收缩应力等。

因此，在建筑结构设计时，应该根据建筑物所处环境的不同，采取不同的措施来保证建筑物具有足够的耐久性。

三、预应力混凝土结构

预应力混凝土结构，是指用钢筋或型钢等钢材在构件中施加预应力，使构件产生预压应力或预张应力，以提高构件的强度和刚度，承受荷载作用的混凝土结构。它与普通混凝土结构相比，具有更大的承载能力和抗震能力。由于使用了预应力，使钢筋混凝土结构在抗裂性、耐久性、抗渗抗裂性能和抗震性能方面均有明显提高。

预应力混凝土结构一般用于梁、板、拱、桁架等受弯构件或其他大跨度的受拉构件。为满足对其抗裂性能要求较高的要求，宜采用高强度钢筋。为了改善其受力性能和施工工艺，有条件时还可以采用低松弛钢绞线。此外，预应力混凝土结构也可用于受压构件（如受拉柱、受压梁、屋面板等）。

四、钢结构

钢结构主要由钢材组成，主要有高强螺栓连接件、焊接或铆接的钢结构，也有通过螺栓或铆钉连接的钢结构，如钢网架、屋盖体系、大型钢桁架等。在选择钢结构时，要综合考虑其使用性能，并根据当地气候条件、地质条件等因素选择合理的结构形式和用材。在使用中应注意的问题有：

1.钢结构要有足够的强度和刚度，要有较大的承载力和挠度储备，并要满足连接构造和节点构造的要求。

2.在承受较大荷载时，应采取适当措施对钢材进行热处理或热加工以提高其力学性能。

3.焊接钢结构时，应进行焊接工艺评定，以确保焊接质量符合设计和标准要求。焊接工艺评定涉及材料、电流、电压、焊接速度、焊接方法等参数的合理确定与评估。通过评定，可验证焊接工艺能否实现结构的强度、耐久性和安全性。合格的焊接工艺可确保焊缝质量、避免裂纹、减少气孔等焊接缺陷，为工程结构的稳定性和安全性提供保障。

4.在潮湿或多尘环境中，钢结构构件的表面应采取适当的防护措施，以确保其长期稳定性和耐久性。首先，可采用防锈涂层，如环氧涂层或镀锌，以防止潮湿环境对钢材的腐蚀。其次，定期清洁钢结构表面，清除附着的灰尘、泥土和湿气，避免积聚加速腐蚀。另外，可考虑定期的防护性喷涂或涂层更新，以维持防护效果。这些措施有助于保护钢结构构件，延长其使用寿命，确保工程安全和可靠。

5.钢结构工程竣工后，必须进行严格的验收。验收包括对钢结构的质量、安全、耐久性等方面进行检查，确保其符合设计要求和相关标准。之后，应建立健全的维护体系，定期检查和维护钢结构，及时发现问题并采取修复措施，确保结构长期安全稳定使用。

五、砌体结构

砌体结构是用砖、石等材料砌成承重墙或围护墙，以承受各种荷载的结构。砌体结构具有结构自重轻、强度高、施工方便、造价低等优点，所以在我国建筑工程中得到广泛应用。由于砌体结构受材料强度等级的限制，目前我国建筑工程中所采用的砌体材料多为普通粘土砖和低强度等级的混凝土小砌块等。这些砌体材料在干燥、潮湿环境中会发生开裂破坏，特别是在温度和湿度变化较大的环境中，更易发生损坏。砌体结构中的裂缝有两种形式：一是由干缩引起的干缩裂缝；二是由温度和湿度变化引起的热胀冷缩裂缝。目前，由于我国砌体结构设计规范尚未完善，因此在实际工程中对砌体结构的裂缝控制还不够重视。

六、地下结构

地下结构中的混凝土应具有足够的抗渗性和抗冻性，同时要防止结构的损伤和变形。混凝土的耐久性主要取决于混凝土中水泥水化所产生的水化作用、混凝土内部的孔隙及裂缝、混凝土表面的水化作用和温度变化等。除了上述因素外，还有下列一些因素也影响地下结构的耐久性：（1）地下水位的变化；（2）地下水中含有盐分和腐蚀性物质；（3）地下结构受水浸泡，环境中存在腐蚀介质，如海水、硫酸盐溶液、碳酸盐、硫酸盐等；（4）施工质量不高，如混凝土质量差，密实度不够，施工时振捣不密实；（5）使用环境中存在有害物质，如酸性气体和氯离子；（6）地下结构处于复杂的应力状态，如地震或爆炸等。

结语

总之，随着我国经济的快速发展，大量的工业项目和民用建筑正在迅速的建设，而这些建筑物能否正常使用，能否安全可靠地使用，对于社会经济的发展和人民生活水平的提高至关重要。所以，我们必须高度重视建筑物的耐久性问题，加大对建筑物耐久性研究的力度。我国也制定了一些关于建筑物耐久性的设计和施工方面的标准，我们要认真贯彻执行。只有这样，才能保证我国经济发展和人民生活水平提高所必需的建筑质量。

 参考文献

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