时间：2023-09-06 16:53:46
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关键词：钢筋混凝土、耐久性设计、结构、耐久性
中图分类号： TU528.571 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
混凝土结构耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。现行规范主要考虑荷载作用下结构承载的安全性与使用性的要求,按照承载能力极限状态来进行设计，以保证结构的安全。但较少考虑在结构的长期使用过程中，由于环境作用引起材料性能劣化对结构安全性与耐久性的影响。结构可靠性是结构在规定的时间内、在规定的条件下、完成预定功能的能力。但由于环境、材料、设计、施工、使用及养护方面未满足规范的要求，不能保证设计所要求的可靠性,因此，在结构的设计使用年限内，基于可靠度基本理论，考虑抗力和荷载的随机变化特性，将静态的性能参数与动态的耐久性参数在设计中有机结合在一起，减少人为因素的影响，保证结构应有的安全性与耐久性，具有重要的社会价值和经济效益。
二、混凝土结构耐久性设计的主要原因
混凝土结构的耐久性是指在设计确定的环境作用和维修、使用条件下，结构构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力。耐久性是建筑结构必须满足的功能之一，我国规定普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年。混凝土结构的耐久性按正常使用极限状态控制，特点是随时间发展因材料劣化而引起性能衰减。耐久性的极限状态表现为: 钢筋混凝土构件表面出现绣胀裂缝；预应力筋开始锈蚀；结构表面混凝土出现可见的耐久性损伤( 酥裂、粉化等)。材料劣化进一步发展还可能引起构件承载力问题，甚至发生破坏。由于影响混凝土结构材料性能劣化的因素比较复杂，其不确定性很大，一般建筑结构的耐久性设计只能采用经验性的定性方法解决。
三、影响混凝土结构耐久性的因素
影响混凝土耐久性的因素很多，主要包括:环境因素、材料因素、设计因素、施工因素等四个方面。
1、环境因素
（1）混凝土碳化
混凝土中碱性物质（Ca(OH)2）使混凝土内的钢筋表明形成氧化膜，它能有效地保护钢筋，防止钢筋锈蚀。但由于大气中的二氧化碳（CO2）与混凝土中的碱性物质发生反应，使混凝土的pH值降低，这就是混凝土的碳化。考虑混凝土碳化的随机性，在工程实践中，国内外常用的碳化速率模型如下公式:
上式中:
X 碳化深度；
t:碳化时间(结构服役时间)；
K:碳化系数，表示碳化的速度。
（2）硫酸盐腐蚀
硫酸盐对混凝土的化学腐蚀有两种:
①与混凝土中的水化铝酸钙反应形成硫铝酸钙；
②与混凝土中氢氧化钙结合形成硫酸钙；
两种反应均会造成体积膨胀，使混凝土开裂。硫酸盐对混凝土的化学腐蚀过程一般较为缓慢，通常要持续很多年，地下水、土中的硫酸盐可以渗入混凝土内部，并在一定条件下使得混凝土毛细孔隙水溶液中的硫酸盐浓度不断积累，当超过饱和浓度时就会析出盐结晶而产生很大的压力，导致混凝土开裂破坏，这一过程是纯粹的物理作用。
2、混凝土冻融破坏
混凝土的抗冻耐久性是指饱水混凝土抵抗冻融循环作用的性能。当发生混凝土冻融破坏的必要条件是当混凝土处在冻融循环交替作用和饱水状态下，所以，在寒冷地区和与水接触的混凝土结构物经常发生混凝土冻融破坏，如发电站冷却塔、水池、阳台、水工混凝土结构物等。混凝土的抗冻性是混凝土耐久性中最重要的问题之一。
3、材料因素
混凝土原材料中的碱与骨料中的活性成份在混凝土浇筑成型后若干年逐渐反应，生成物吸水膨胀使混凝土产生内部应力，膨胀开裂。由于活性骨料经搅拌后大体在混凝土内部呈均匀分布，一旦发生碱骨料反应,混凝土内各部分均产生膨胀应力，使混凝土开裂。而混凝土的开裂往往又会加剧钢筋的锈蚀、冻融破坏、碳化和侵蚀等腐蚀作用，导致混凝土结构耐久性的迅速下降，针对混凝土的碱骨料反应，目前尚无有效的阻止和修复方法，因此被称为“混凝土的癌症”。
4、设计因素
依据Fick第二扩散定理，氯离子扩散至钢筋表面的时间与保护层厚度的平方成正比；在碳化现象中，保护层的厚度与二氧化碳的扩散速度密切相关。保护层的厚度决定了介质侵入到钢筋表面时间的长短。过多超量的水在混凝土结构内部留下了孔缝，从而大大降低了混凝土的密实度而增加了空隙率和渗透性，使混凝土容易受有害气体和液体的侵蚀渗透，表面吸水率和渗透也增大，使抗渗能力下降幅度过大。
5、施工因素
施工因素（混凝土振捣和后期养护）对混凝土结构耐久性有较大影响，如在施工过程中振捣不密实，就会在混凝土中留下很多孔径，从而减小混凝土的密实性，使混凝土结构更容易遭受冻融、酸碱侵蚀、碳化等。在后期养护中，如养护不及时，特别是大体积混凝土,由于混凝土的收缩开裂的因素，在混凝土表面产生收缩裂缝,从而使酸碱介质、CO2等更容易进入混凝土内部，使钢筋锈蚀，体积膨胀，造成混凝土结构破坏。
四、基于可靠性的耐久性设计
1、耐久性极限状态
混凝土结构或构件耐久性极限状态应按正常使用下的适用性极限状态考虑，且不应损害到结构承载能力和可修复要求。其耐久性极限状态可分以下三种:
①钢筋开始发生锈蚀的极限状态。
②钢筋发生适量锈蚀的极限状态。
③混凝土表面发生轻微损伤的极限状态。
2、基于可靠性的耐久性设计的计算模型
在基于可靠度的设计理论框架下，混凝土结构耐久性设计的目的:结构在规定的工作环境中，在预定时期内，其材料性能的劣化不致导致结构出现不可接受的失效概率。可靠度模型考虑时间变化因素，是结构可靠度分析的动态模型。这种方法是直接计算不同时刻t的抗力效应R(t)与荷载效应S(t)的两个随机变量，用蒙特卡罗法求对应时刻功能函数Z(t)的可靠度,从而求出混凝土结构的动态可靠度变化。从理论上讲,这种方法很适合混凝土结构的耐久性研究。从强度降低的计算、某一时刻抗力效应随机变量计算、功能函数可靠度计算到最终回归出动态可靠度函数，每个步骤都可使用计算机来实现。
混凝土结构耐久性失效的功能函数随机过程为:
Z(t)=R(t)-S(t)
式中:
R(t)为结构抗力随机过程；
S(t)为结构荷载随机过程。
其可靠度指标:
上式中:
UR(t)、US(t)分别是R(t)、S(t)的平均值；
σ2R(t)、σ2S(t)分别是R(t)、S(t)的标准差。
五、结语
1、由于影响混凝土结构耐久性的因素很多，难以达到定量设计的程度。GB/T 50476-2008采用了宏观控制的方法，根据结构设计使用年限和环境类别对结构混凝土提出相应的限制和要求，以保证其耐久性，为此，设计人员应结合已有的设计经验和当地工程实践认真的进行结构的耐久性设计。
2、混凝土结构的设计方法正在由强度设计向耐久性设计转变的阶段。目前，对混凝土结构耐久性的影响因素的研究仅局限于个别因素，应该结合工程实际，综合考虑各种因素对混凝土结构耐久性的影响。耐久性设计应该以对不同的环境类别和条件进行分类，对不同设计使用年限的结构提出设计标准。
3、基于可靠性的耐久性设计考虑了抗力和荷载的随机变化特性，将静态的性能参数与动态的耐久性参数在设计中有机结合在一起，较好的符合结构损伤对服役寿命影响的变化规律，减少了人为因素的影响，对耐久性设计提供了一定的参考价值。
参考文献:
[1] 丁大钧:《现代混凝土结构学》,《中国建筑工业出版社》，2000
关键词：混凝土结构；耐久性；设计方法
现阶段，在我国的道路工程和建筑工程的施工建设过程中，采用的最为广泛的结构形式就是混凝土结构，由于混凝土结构具有较强的环境特性和使用特性，因此，越来越多的建筑机构也更加地重视混凝土结构的耐久性问题了。混凝土结构的耐久性好坏对于工程施工的整体质量是有着重要的影响的，同时由于耐久性的延续，其还会直接影响工程项目的使用寿命。从我国的工程项目中开始运用混凝土结构以来，因为混凝土结构的自身所产生的质量问题，对工程的施工情况也产生的一定影响，而其最主要原因就是混凝土的耐久性没有达到合格的标准，即使是在欧美等发达国家中，其在工程方面所产生的费用也已经占到了工程总费用的一半以上，在我国也是如此，因此，其结构的耐久性问题也已经成为了整个行业普遍关注的问题，其造成的损失和事故直接威胁着社会的安定和团结。
1 混凝土结构的耐久性概述
在深入研究混凝土结构耐久性的过程中，应对其不断的进行总结，而所谓的耐久性就是指混凝土的结构和构件在事前可以预测到的工作环境中，并且在很多外界因素的影响下，在规范的时间内对污染物侵蚀、天气以及使用等各种因素所导致的劣化作用进行抵抗的过程，在这段抵挡外界因素的规定的时间之内，不用采取相应的养护和维修的措施就可以继续发挥固有的作用，充分地保证了混凝土结构的安全性和实用性，使其符合工程项目的实际要求。
在定义混凝土结构耐久性的过程中，对于其影响的因素主要归纳为三个方面，分别为功能、环境以及经济，而在特定的条件下，外界的不可抗拒的因素肯定也会侵蚀混凝土结构的耐久性，另外，混凝土自身结构是很难保证绝对稳定的，随着时间的不断推移，混凝土结构的耐久性肯定也是逐步的降低的，因此，在道路工程以及建筑工程等项目的使用过程中，混凝土结构在正常和自然的损耗下，其耐久性就也会受到不同程度的影响。在此行业中，对混凝土结构的作业区域进行了详细地分析，根据其实际的应用情况一共将其分为了六大应用环境，即海洋、大气、化学物质、环境水、土壤以及特殊工作环境，而对于混凝土结构的耐久性来说，其是结构自身的一种综合性能，对结构的整体承载力和正常使用会产生一定的影响，并且随着时间的不断推移，在计算混凝土结构的使用状态和承载能力的过程中，也应将其耐久性纳入进来。
2 混凝土结构的耐久性设计方法
随着我国建筑行业的快速发展，混凝土结构的应用也是越来越广泛，而在实际施工经验和应用经验不断积累的情况下，混凝土结构设计的思路也在不断地发生着变化，在工程项目的设计工作中也开始重点研究混凝土结构的耐久性设计工作中，同时对其耐久性也在进行的不断的试验和更新。在二十一世纪初，我国对发达国家的与混凝土耐久性设计有关的先进经验进行充分的研究，同时在进行了完整的归纳后颁布了《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》，在2005年时，我国的土木工程学会又在此基础上制定并颁布了《混凝土结构耐久性设计及施工指南》，在之后的区区几年内，在行业中又相继地颁布了与混凝土结构耐久性设计相关的多种规范制度和行业标准，随着这些文件的问世，我国在世界上的混凝土结构的设计领域也逐渐的占有了一席之地，并且也具有了独立的设计思想，在建筑工程项目使用寿命的延长方面以及混凝土结构的耐久性设计方面也是具有代表性的话语权的。
通常情况下，在现阶段对混凝土结构进行耐久性设计的过程中，在行业中主要存在着两大设计方法，第一种是起源于欧洲国家的设计方法，设计单位首先会根据项目业主单位的想法以及工程项目的实际投资情况，先对项目的使用寿命进行初步的预测，之后应大致的判定工程项目施工建设的现场环境，应能够准确地预测到混凝土结构在使用过程中可能会遭受到的必要腐蚀，找到产生腐蚀性效果的各类因素，接着应在对混凝土结构耐久性设计的过程中，将能够有效抵抗环境作用的极限方程融入进来，最后应利用极限状态的计算方法对混凝土结构的耐久性进行准确的验算。这一方法能够大致的判定出混凝土结构的耐久性情况，然而却也是只能通过材料的层面对其进行表面行的判定，在结构的使用计算模型等方面所起到的作用是较小的，所以，这一设计方法在实际计算过程中是较少应用的，并且权威性较差。
第二种设计的方法则是将实际应用与理论数据有效结合的方法，在计算和验算混凝土结构实际耐久性的过程中，还会准确的判定出工程项目的内部构造，与第一种混凝土结构耐久性的设计方法相比，这种设计方法在形式上更加灵活，同时应用起来也更加快捷和方便，同时也能够较好的适应我国现阶段建筑行业的现状，符合广大设计人员的设计习惯，更加易于被他们所接受。而采用这种方法也是有一定的难点的，即在分析混凝土结构耐久性系数公式当中的可靠性指标变化规律的过程中，设计人员必须要结合大量的实际数据进行分析和统计，并且在充分地研究了这些实际数据后才能确定混凝土结构抗力的最终的分析模型。我国是一个幅员辽阔的国家，在不同的地区，其地质地形条件都是有着较大的区别的，因此，混凝土结构应用在不同的地区时，是不能够套用在其他地区的抗力系数的，并且在其他地区的抗力系数也不能够成为本地区的准确性数据，可见，采用这种设计方法时，其在计算各种设计参数时是存在着一定的误差的。
3 结束语
通过以上的论述，对混凝土结构的耐久性概述以及混凝土结构的耐久性设计方法两个方面的内容进行了详细地分析和探讨。现阶段，随着我国土建工程项目的数量越来越多，也出现了大量的新建项目和返修项目，在这些项目中的主体结构也通常都是采用混凝土结构的，在发达国家中也越来越重视混凝土结构的耐久性问题了，并且很多国家也是在付出了一定的代价后才吸取到了成功的应用经验，我国自从实施了改革开放的政策后，各个地区也开始建设了大量的建筑工程项目，所以，我国在对混凝土结构的耐久性问题进行研究的过程中，应充分地吸收发达国家的成功的应用经验，通过参照这些可靠的数据进行科学化和系统化的研究以及强化分析，全面地判定出建设工程项目的使用寿命以及混凝土结构的耐久度设计，从而进一步强化和改进混凝土结构的耐久性设计工作，在保证了各类型施工项目整体质量的同时，尽可能地延长其使用寿命，从而促进我国建筑工程行业的可持续发展。
参考文献
[1]李荣.混凝土基本构件钢筋锈蚀前后性能试验研究[J].工业建筑，2010.
[2]金伟良.钢筋与混凝土粘结本构关系的试验研究[J].建筑结构学报，2012.
【关键词】混凝土结构安全性可靠度设计方法
中图分类号：TU37 文献标识码：A
一、前言
对于混凝土结构的安全性和可靠度的设计要从结构承受能力的安全度和结构牢固度、耐久性等几个方面进行综合考虑，还要结合考虑人为差错的不利影响。我们在混凝土结构设计的过程中要使各项安全系数和可靠性能满足各种规范的需要，满足混凝土结构的需要，为建筑结构的质量奠定基础。
二、结构设计规范可靠性设计方法的概述
在工程项目建设的过程中首先要对工程结构的可靠性进行研究，只有工程的可靠性在满足各种规范和标准的前提下才能保证建筑工程的安全。在工程项目设计的过程中，各种工程对其可靠性要求不同，这就造成在工程结构施工的过程中各项指标达到的程度要求不同。在工程项目建设的过程中工程结构首先要满足用户的需要，在满足用户需要的情况下最大限度的提高工程的可靠性。在混凝土结构设计的过程中必须要对结构的设计规范进行考虑。在以往的设计过程中判断结构的可靠性以构建的最大承受力为依据。在当前的混凝土结构可靠性的设计过程中对安全性和可靠性都要经过严格的计算，通过材料和载荷等各项系数，利用公式对混凝土结构的可靠指标和安全系数进行计算。在实际的施工的过程中，我们要根据当地实际环境的不同和施工工艺不同，在对各项系数进行适当的调整。以满足混凝土结构的安全系数和可靠性指标的要求。
三、我国结构设计规范的安全设置水准
在混凝土结构设计的过程中，主要要对工程的安全性、耐久性和可靠性进行充分的考虑，混凝土结构承载着整个建筑，对建筑有一定的支撑性。因此混凝土结构的安全性和可靠性直接影响着整个建筑的安全性和可靠性。下面就从混凝土结构的安全性、耐久性和可靠性进行分析。
1、结构构件承载能力的安全性
在混凝土结构设计的过程中结构的承载力是首先需要考虑的问题，承载力的大小直接影响建筑物的安全性，过小的承载力必然会影响到建筑的安全性。在混凝土结构设计规范中对承载的载荷是有明确规定的，不同的混凝土结构对承载的载荷要求也各不相同，不同国家对承载的载荷要求也有所不同。一般情况下发达国家混凝土结构承载的载荷比我们国家要高一些。材料强度分项系数的大小对混凝土结构的安全性和可靠性也有一定的影响，因为材料强度分项系数直接影响着混凝土结构承载载荷的计算结果。荷载分项系数在规范中有明确的规定，其大小对混凝土结构的安全度有一定的影响，荷载分项系数大能在对安全性能进行储备，提高混凝土的承载力，体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大,表明安全度越
2、结构的整体牢固性
混凝土结构不仅需要有足够的承载力还需要有一定的牢固性，混凝土结构的整体牢固性是建筑的另一项指标，足够大的牢固性使建筑在受到外力破坏时不会出现大面积的倒塌，使建筑物在受到地震、撞击等外力的作用时仍能保证其整体的连续性，这样建筑物在倒塌的过程中就会减少对人员的伤害。例如，在发生地震的过程中，如果混凝土结构有一定的牢固性，就不会出现整个房屋的倒塌，会留出一定逃生出路和空间，给人们一生存的机会。
3、结构的安全耐久性
在规范中对混凝土结构的耐久性有着严格的要求，随着混凝土结构使用时间的延长，结构承载能力会有所下降，这就要求在混凝土结构设计的过程中，要根据建筑使用的年限进行设计。混凝土结构的耐久性和使用的环境也有一定的要求，使用环境恶劣相对耐久性就会下降，相反，混凝土结构的使用年限就会相对的延长，耐久性就会增加。
四、关于混凝土结构的可靠度设计方法
在混凝土结构可靠性设计的过程中，我们要以各种规范和要求作为设计的主要依据，在设计的过程中要对各种因素进行充分的考虑。影响混凝土结构的可靠性的因素要进行预留，避免由于设计完成后，在使用的过程中由于各种影响因素影响混凝土结构的安全性、耐久性和可靠性。在当前通过相关的公式进行计算来确定混凝土结构承载的载荷，这在混凝土结构设计中是一种比较准确的方法，是当前工程结构设计中的进步。
五、混凝土结构可靠度分析
1、基于模糊失效准则的混凝土裂缝宽度可靠度分析
结构和结构构件在规定的设计使用期内,在正常的维护条件下,应该可以维持其使用功能,而不需要进行大型的修理和加固。根据我国国标建筑结构可靠度设计统一标准,建筑结构的功能可以概括为以下三点
(l)安全性，在混凝土结构使用的过程中，除了要承载正常使用情况下的载荷外，面对一些突发事件引起的变形也需要有一定的承载。例如在进行房屋设计的过程中，房屋的抗震等级设计就是对混凝土结构安全性的一项重要考虑。使房屋在满足使用要求的情况下，还能抵抗地震的能力。
(2)适用性建筑结构在正常使用过程中应该具有良好的工作性能。不至于产生影响正常使用的过大的变形或者振动,不发生让使用者感到不安的过宽的裂缝。
(3)耐久性，在进行混凝土结构的设计过程要根据其使用年限确定各项材料的系数，建筑的耐久性直接决定混凝土结构的施工工艺和施工材料的选择，不发生严重的混凝土碳化和钢筋锈蚀的损坏现象。整个建筑结构或者某一构件超过某一特定状态就不能满足规定的某一特定功能要求,这个状态就被称为该功能的极限状态,例如某构件即将倾覆、失稳、压屈、滑移、开裂等等。若结构能够完成预定的各项功能,则结构处于有效状态,反之则处于失效状态,那么失效状态和有效状态的分界则被称为极限状态。根据规范规定极限状态可以分为正常使用极限状态和承载力极限状态两类。承载力极限状态是指结构或者构件达到最大承载力或者达到不应该继续承受载荷的变形状态。
2、CFRP加固钢筋混凝土梁模糊可靠度研究
随着可续技术的不断发展，CFRP加固钢筋混凝土梁已经得到了快速的发展，在混凝土结构的设计的过程中通过添加一定比例的钢筋，通过提高混凝土的安全系数来提高混凝土结构的安全性。在混凝土的施工过程中，钢筋一般情况下包围在混凝土的内部，这样就对钢筋形成一层保护层，这样就在一定程度上减缓了钢筋的腐蚀。这种保护一旦破坏钢筋就会发生腐蚀，钢筋的腐蚀速度和混凝土结构的环境也有一定的关系，例如在海洋工程施工过程中，由于温度和湿度等环境比较适宜，在一定程度上会增加混凝土内钢筋的腐蚀速度，在混凝土结构使用的过程中其承载的载荷会逐渐的减少，这样就造成在使用过程中混凝土的安全性、耐久性、可靠性都会出现下降，影响结构的正常使用。
五、结束语
通过分析，我们对混凝土结构的安全性和可靠度的设计有了一个较深入的了解，在混凝土结构设计的过程中我们要对其安全性、可靠性和耐久性进行充分的考虑，要不断的提高混凝土结构的设计手段和方法，提高混凝土结构安全性和可靠度的设计是需要从业人员共同努力，对涉及到的内容进行仔细认真的核算，通过科学方法达到最终目的，保证建筑的质量和安全。
参考文献
[1] 贡金鑫,赵国藩.钢筋混凝土结构考虑耐久性的可靠度研究进展[J]工业建筑,2000
[2]李敏，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[J]北京:交通出版社,2010
混凝土结构 耐久性设计 问题 方法；
前言
混凝土结构是我国目前建筑业中应用最为广泛的一种结构，同时混凝土结构的耐久性也是所有建筑企业都无法忽略的问题。而目前我们对混凝土结构的认识还主要是在安全性上面，对耐久性缺乏足够的认识，从而导致混凝土结构在耐久性方面存在着一定的缺陷，影响建筑物的质量。混凝土的耐久性容易受多种因素的影响。对混凝土结构的耐久性以及设计方法进行研究能够让我们对其有一个充分的了解，弄清楚耐久性的设计方法，找出提高混凝土结构耐久性的方法，延长建筑物的使用寿命。
一、混凝土结构耐久性的概念
混凝土结构的耐久性是指混凝土结构在所处的空间中，正常的受到外界各种因素如风、雨等的影响，不需要投入大量的物力进行维修，同样可以保持结构的安全性以及实用性。环境、功能以及经济是混凝土结构耐久性概念中必不可少的三个部分，环境是指混凝土结构所处的外部环境；功能是指经过一段时间混凝土结构能够继续保持其实用性和安全性；经济是指混凝土结构在使用过程中不需要投入大的资金进行维修。混凝土结构的耐久性不仅要考虑对外部影响的承受能力，而且还包括结构的使用性能以及维修情况等。当混凝土结构发生耐久失效将导致结构的外形以及功能同样发生变化，影响建筑物的安全。
二、目前混凝土结构耐久性设计的主要方法以及问题
混凝土结构耐久性设计方法主要有两种，第一种是由欧洲国家制定的设计规范，成功解决了在结构构造方面的要求，但是该方法还存在一定的缺陷，不能与我国建筑行业的发展要求相适应，生搬硬套不利于我国建筑行业的发展，因此我们在制定设计规范时，要充分考虑到我国的实际情况，设计出能够符合我国发展需要的结构；另一种方法将混凝土结构耐久性设计分为两个阶段，一阶段是计算与核算阶段，另一阶段是构造设计阶段，其中前一阶段是设计中最重要的部分；但是该方法同样的也存在一定的缺陷，试验中影响因素是唯一的，如现实的情况不相符，要耗费大量的人力、物力来进行组织收集所需要的数据、材料等，除此之外，该方法对设计人员提出了很好的要求，对于一般规模较小的工程来说，可操作性非常小。
三、提高混凝土结构耐久性设计的方法
通过调查我们可以发现，混凝土结构耐久性失效的危害是巨大的，不仅造成大的经济损失，甚至会威胁人们的生命安全，因此我们必须要提高混凝土结构的耐久性，而设计是最好的方式。在设计时，必须要注意对材料以及结构方面的要求。
3.1材料方面的要求
要根据建筑物的所在地的环境以及其它影响条件选择最佳的材料。不同的环境对于混凝土的材料要求是不相同的，如在比较容易上冻的地方要注意根据上冻的次数在混凝土中加入适量的引气剂；如在氯比较容易遭到破坏的环境中时，要严格控制混凝土中氯成分的含量。
3.2结构构造要求
根据外部环境和使用要求的影响，选择最佳的混凝土厚度、钢筋以及放水、防腐层；当混凝土结构的构件容易遭到外界环境破坏时，应选择大规格的钢筋，同时在构构件表面涂抹一定的防护材料；在墙面与混凝土之间设置一定的防水层，防止积水对混凝土结构造成影响。严格控制裂缝的宽度，根据要求对宽度进行验算。
3.3对混凝土结构的耐久性极限进行验证
首先要确定混凝土结构各部分构件的使用极限，重要的构件要进行重点监测；其次要建筑物的要求制作一个规格相同的模型，将所制造的模型在与建筑物建筑地点相同的条件下进行实验，找出耐久性使用的极限状态，根据结构验证所使用的材料以及结构是否符合所要求的标准，能否满足安全性能以及使用性能的要求。
四、结语
随着经济社会的发展，混凝土结构的耐久性已经成为我们必须要关注的问题。研究混凝土结构的耐久性，找出提高其耐久性的方法，通过设计来提高混凝土结构的耐久性。我国对混凝土结构耐久性研究起步较晚，发展比较缓慢。因此，我们要充分吸收国外有关于混凝土结构耐久性的先进经验，制定出符合我国国情的规范要求；选择最佳的材料以及结构构造，对混凝土结构耐久性的极限进行验证，促进建筑行业的整体发展。
参考文献
[1]刘凯，路新瀛.混凝土结构耐久性设计与耐久性寿命预测[J].四川建筑科学研究，2006，04：77-79.
[2]金伟良，吕清芳，赵羽习，干伟忠.混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展[J].建筑结构学报，2007，01：7-13.
[3]周锡武.关于混凝土结构耐久性设计的问题研究[D].华中科技大学，2008.
【关键词】钢管混凝土柱；型钢混凝土柱；结构设计
随着社会的发展，人们对建筑物的要求也越来越高。各种新技术被应用到建筑业中，对于建筑物来说基本的设计就是建筑物的结构设计，当前在建筑中应用最多的结构是：刚一混凝土组合结构。经过不断的改进和优化，这种结构的应用也更加的成熟，并逐渐的向结构体系方面发展。承重构件和抗侧力构件是组合结构体系中最主要的构成部分，一般采用的是型钢混凝土和钢管混凝土。将两种结构相结合应用，可以提高建筑结构的受力性能。在结合这两种结构的是要注意二者之间的差异，设计师在设计时要注意到这一点。
1.钢管混凝土柱结构与型钢混凝土柱结构工作原理比较
钢管混凝土是指将混凝土填入薄壁圆形钢管内形成的组合结构构件。由于混凝土不是一种均匀的材料，混凝土中砂石和骨料之间会有一些缝隙，当超过混凝土的承受力时，混凝土的缝隙会继续扩大，使得混凝土分成若干与轴向压力方向大致平行的微柱，进而破坏混凝土。将混凝土填入到圆形钢管内，钢管可以提供给内部混凝土侧向压力，进而限制混凝土之间的缝隙继续扩大，提高从而提高混凝土的抗压性能和变形能力。在一些比较薄的钢管内部填入混凝土，内部的混凝土对钢管也起到了一定的支撑作用，可以防止钢管承受压力过大后发生变形和失稳。通过以上分析总结出了钢管混凝土柱的工作原理：钢管混凝土柱利用的钢管对内部混凝土的侧向压力来达到约束混凝土的目的，钢管内部的混凝土受到的是三个方向上的应力，限制了混凝土的纵向裂变，同时提高了混凝土的抗压性能和压缩能力。而在钢管内部填筑混凝土以后，可以提高钢管本身的稳定性，增强了钢管混凝土的抗压性能。
型钢混凝土柱是指在配置混凝土时采用型钢作为主要的受力骨架，其他的构件采用钢筋来受力。在配置混凝土时加入型钢，使得混凝土和型钢能够相互制约。型钢可以制约混凝土，提高混凝土的强度；而型钢被混凝土包围在内侧，当建筑结构的承载力超过构件以后，型钢的局部不会发生变形。型钢混凝土柱的承载力要远远高于钢筋混凝土柱，由于型钢混凝土柱的型钢是集中配置的，钢筋混凝土中的钢筋是分散配置的，因此型钢混凝土柱的刚度要比钢筋混凝土刚度高。
2.钢管混凝土柱结构与型钢混凝土柱结构计算方法比较
在计算钢管混凝土承载力时参考的是套箍指标，反应钢管混凝土的组合作用和受力性能的一个重要参数就是套箍指标，数θ=As ×fs/ fc ×Ac ， θ范围在0.3～3 之间， 下限0.3 是为了防止钢管对混凝土的约束作用不足而引起脆性破坏， 上限3 是为了防止因混凝土强度等级过低而使结构在使用荷载下产生塑性变形[1]。通过实验验证：当0 .3 ≤θ≤3 时，在正常的使用环境下，钢管混凝土构件的工作性能具有一定的弹性，当达到一定的承载力以后钢管混凝土依然有很好的延展性。在这种情况下，钢管混凝土柱的抗压性和承载力都得到了最大化的发挥，可以有效的避免因钢管混凝土柱不稳定而降低混凝土柱的承载力和轴心力的偏移，此外还要注意钢管混凝土的长度和粗细的比例，其比值不能大于20（L＼D≤20），而轴压力的偏心率不能大于1（e0＼rc≤1）。当θ≥0.9时，在钢管混凝土柱的应力――应变曲线中没有下降的情况，当轴压比为1时，钢管混凝土的抗弯能力仍满足构件的需求，在这种情况下可以不用限制轴压比[2]。为了增强型钢混凝土的延性和耗能性能，需要控制型钢混凝土的轴压比，在计算型钢混凝土的轴压比时可以用：N/（fc ×Ac + fa ×Aa）这个公式来计算。
3.型钢混凝土柱与钢管混凝土结构优缺点比较
通过分析钢管混凝土柱和型钢混凝土柱的工作原理和计算方法，可以看出这两种结构的混凝土都有各自的优点和缺点。在设计和实际的应用中，就要注意二者的不同，选择合适的结构。钢管混凝土结构的优点是：第一，因为钢管能够制约内部的混凝土，使得混凝土受到三个方向上的应力，提高了混凝土柱的抗压强度。第二，填在钢管内部的混凝土又可以控制钢管，防止钢管发生局部的弯曲和变形，从而很好的提高了钢管的抗压强度。第三，与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的抗扭承载力和抗剪强度也都得到了很大的提升。此外，也提高了内部的混凝土的抗压强度，使得混凝土能够发挥出高强度混凝土的作用。第四，与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土需要承载的压力更高，不用控制限压比，混凝土柱截面的面积可以缩小到一半以上。第五，与型钢混凝土柱相比，型钢混凝土需要承载的压力是钢管和混凝土单独承载力之和的2倍，因此可以减小截面的面积[3]。外部的钢管对内部的混凝土产生的套箍作用，当柱发生破坏时，由直接性的破坏转化为延性破坏。当θ≥0.9时，在往复水平荷载的作用下，柱的延性得到了提升，具有很大的延性系数值。第六，采用的是管壁比较薄的钢管，不用为了加厚钢管而进行额外的焊接加工工序。第七。在钢管内部填入混凝土以后，混凝土可以吸收外部的热量，进而提高了柱的耐火性能，进而节省了一部分防火涂料。缺点是：钢管混凝土容易产生横向的压缩和变形，对于楼层比较高的建筑来说，会有一定的风险。与型钢混凝土相比，其连接点的的工序要复杂的多，在实际的施工过程中，浇筑楼板的混凝土要比浇筑钢管混凝土快的多。为此在施工阶段时，为了限制钢管的初始压应力，需要依据施工阶段的荷载来计算和验证钢管的强度和稳定性。
型钢混凝土结构的优点：第一，与单纯的钢结构相比，型钢的混凝土柱外包的混凝土可以有效的抑制内部型钢的弯曲和变形，同时还能改善型钢的平面外扭转屈曲性能，从而充分的发挥钢骨的钢材强度，能够节省大约一半以上的钢材。第二，由于型钢混凝土结构的刚度和阻尼比比较大，当发生地震或刮大风时，可以防止建筑物结构的变形。第三，外包的混凝土可以延长混凝土柱的使用寿命，增强柱的耐火性能。第四，与单纯的钢筋结构的混凝土柱相比，型钢混凝土的压弯承载力和受压剪力都得到了很大的提升；同时框架梁到柱节点的抗震性能也得到了改善；低周往复荷载下的构件滞回特性、耗能容量以及构件的延性均有较大幅度提高[4]。第五，构件中的钢骨可以作为施工阶段的荷载，将构件模板悬挂在钢骨上， 就可以同时对多个楼层进行灌浇混凝土等作业， 提高了施工的效率。型钢混凝土的缺点是：不仅要制作和安装钢结构，还要安装支护模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土，工序繁琐、工作量大，加大了施工的难度。在设计的过程中，工程师应该结合工程的实际情况，尽量的发挥出这两种柱的优点，有效的避免缺点，从而才能体现出这两种结构的特点，以达到设计的目的。
4.结束语
通过分析钢管混凝土柱和型钢混凝土柱结构的工作原理和计算的方法，对这两种结构的优势和缺点进行了比较。为了充分的发挥这两种结构的优点，在设计时要充分的注意到二者结构特点，并应用到对应的结构体系中，能与其他的构件协调的工作。
参考文献：
[1] 钱稼茹，江枣，纪晓东. 高轴压比钢管混凝土剪力墙抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报. 2010（07）
[2] 肖建庄，杨洁，黄一杰，王正平. 钢管约束再生混凝土轴压试验研究[J]. 建筑结构学报. 2011（06）
关键词：建筑工程；结构设计；钢筋混凝土构造；配筋
Abstract: In the structural design, construction process, insufficient researches on the mechanical properties of the structure construction management is not perfect; it is the cause of cast-in-place reinforced concrete reinforcement improper internal cause. It is sometimes used in computerized design has the unreasonable place, need for mechanical analysis, manual review, if there is no force, according to the measures for construction steel bars. Construction process of inherent uncertainty and complexity of structure and performance of the myriads of changes is the structure of the construction phase average risk rate is an important external cause.
Key words: construction engineering; structure design; reinforced concrete structure; reinforcement
中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：
1、配筋构造要求
钢筋混凝土结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。混凝土主要构件包括梁、板、柱、剪力墙、壳体，还有局部构件如楼梯、雨篷。
1.1建筑方案设计与配筋构造
就从经济角度出发，任何一个投资人都希望减少配筋同时获得较好的安全与功能具备的建筑物。一位好的方案设计人员在满足建筑功能布局要求的前提下尽量考虑到结构规范的限制。否则，当设计者再考虑建筑设计时，由于建筑专业设计人员对结构设计的有关规范要求不熟悉，做出的建筑方案很可能使相应的结构方案难以满足结构设计规范的要求，待进入施工图设计阶段后，结构专业才对建筑方案提出较大的修改意见。此时，由于建筑方案已经经过提交，甲方往往对建筑方案已认可，要么重新对建筑方案提出修改，要么因为建筑超限而增加构造措施，增加配筋。
1.2概念设计与构造问题方法
设计人员应特别重视结构概念设计，重视结构的选型和平、立面布置的规则性，优先选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。建筑设计的目的是创造一个有效的环境整体，即一个由许多相互关联的环境分体系形成的整体。所以，设计人员在开始处理结构方面的问题时，必然希望在形成和处理总体方案时，分析各单元体之间的关系，而不是构件和细部构造。设计人员应具有总体考虑的能力，能够从一开始就将结构知识运用到全部建筑设计中，并且使水平不高的细部设计减至最小。结构设计应根据建筑的房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素考虑其适宜的结构体系。实践证明，一个良好的结构体系设计既能达到良好的抗震性能又能节约工程造价。
2、钢筋混凝土的注意事项
2.1周期折减系数
由于在混凝土框架结构中一般都会设置填充墙，从而会导致结构的实际刚度往往会比计算刚度要大一些，致使计算周期通常要比实际周期大。所以，由此计算得出的地震作用效应会偏小一些，以至于混凝土结构的整体安全系数较低。因此，为了克服这一因素的影响必须对结构的计算周期进行折减。在进行折减时需注意折减系数的取值不宜过大。对于钢筋混凝土框架结构而言，当其使用砌体填充墙时，折减系数可按填充墙的材料及实际数量进行确定，一般可将系数确定为0.6~0.7；如果结构中的填充墙较少，或是轻质砌体时，可将系数确定为0.9；对于没有填充墙的钢筋混凝土框架结构，可以不进行计算周期的折减。
2.2确定梁刚度放大系数
由于目前的混凝土结构设计计算软件所输入的模型以矩形截面居多，软件并未对因结构中楼板的存在而形成T型截面考虑在内，这样势必会导致因T型截面的存在引起刚度增大，从而使钢筋混凝土结构的实际刚度较之计算所得的刚度大很多，这样计算出的地震剪力值会偏小，影响结构的稳定性。所以在进行计算时应适当将梁刚度放大，放大的系数一般为边梁1.5、中梁2.0。
3、钢筋混凝土构造的主要方法
3.1概念设计
在建筑结构设计中进行钢筋混凝土的构造时，应重视结构概念设计，如平立面布置的规则性、结构选型、选择抗震性能以及抗风压性能好的结构体系等。建筑结构设计的最终目的是为了构建一个最佳的环境整体，换言之就是指一个由各种相互联系在内的环境分体系组成的整体。因此，结构设计应按照建筑工程的实际高度和宽度比、场地类别、抗震等级、施工技术以及结构材料等选择最适宜的结构体系。这样不仅能使建筑结构达到最佳的使用效果，而且还可以降低工程造价。
3.2建筑方案设计与配筋构造
从经济的角度出发，任何一个投资人都希望减少配筋同时获得较好的安全与功能具备的建筑物。一位好的方案设计人员在满足建筑功能布局要求的前提下尽量考虑到结构规范的限制。否则当设计者再考虑建筑设计时。由于建筑专业设计人员对结构设计的有关规范要求不熟悉，做出的建筑方案很可能使相应的结构方案难以满足结构设计规范的要求，待进入施工图设计阶段后，结构专业才对建筑方案提出较大的修改意见。此时，由于建筑方案已经经过提交，甲方往往对建筑方案已认可，要么重新对建筑方案提出修改要么因为建筑超限而增加构造措施，增加配筋。
3.3钢筋混凝土配筋的构造方法
在实际的建筑工程中，由于受各种因素的制约，如场地面积、建筑使用功能以及结构原因等，很多工程均在框架的梁端设计挑梁。在钢筋混凝土框架结构中，框架梁所承受的荷载一般与外挑梁承受的实际荷载值时不同的，所以两者的断面尺寸也是不同的，但在一些工程设计中，设计人员往往在绘图时将框架梁上的一些主筋向外挑梁延伸，然而这些延伸的主筋却根本无法进入到挑梁当中，这种错误的设计基本会在工程施工阶段显现出来，当发现时大量的钢筋已经截断成型，从而不仅影响了工程施工进度，同时也导致了不必要的损失。因此，在进行钢筋混凝土构造时，必须对这一问题加以重视，尽可能避免出现类似的设计。
3.4剪力墙截面设计与构造
剪力墙在弯矩和轴向拉力作用下，当拉力较大，使偏心矩时，全截面受拉，属于小偏心受拉情况。当偏心矩，即为大偏心受拉。在小偏心受拉情况下，整个截面处在拉应力状态下，混凝土由于抗拉性能很差将开裂贯通整个截面，所有拉力分别由墙肢腹部竖向分布钢筋和端部钢筋承担。因此，剪力墙一般不可能也不允许发生小偏心受拉破坏。在大偏心受拉情况下，截面上大部分受拉，仍有小部分受压。与大偏压一样，假定1.5x 范围以外的受拉分布钢筋都参加工作并达到屈服，同时忽略受压竖向分布钢筋的作用。剪力墙斜截面受剪破坏主要有三种破坏形态：剪拉破坏、剪压破坏和斜压破坏。其中剪拉破坏和斜压破坏比剪压破坏显得更脆性，设计中应尽量避免。在剪力墙设计中，通过构造措施防止发生剪拉和斜压破坏，通过计算确定墙中水平钢筋，防止其发生剪切破坏。具体地，是通过限制墙肢内分布钢筋的最小配筋率防止发生剪拉破坏；通过限制截面剪压比避免斜压破坏；斜截面承载力计算则是为了防止剪压破坏。设计中通常认为：竖向分布筋抵抗弯矩，而水平分布筋抵抗剪力。这样，剪力墙就由混凝土和水平钢筋共同抗剪。所以斜截面承载力计算的主要目的就是在已定截面尺寸和混凝土等级的情况下，计算水平分布筋的面积。试验表明，当剪力墙截面尺寸太小（通常指厚度太小），截面剪应力过高时，会在早期出现斜裂缝，而且很可能是在抗剪钢筋还没有来得及发挥作用时，混凝土就在高剪力及压力下被挤碎了，此时配置更多的抗剪钢筋已毫无意义。为避免这种破坏，应当对截面的剪压比进行限制。
关键词 混凝土；结构设计；问题；方法
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0123-01
1 基础设计
1.1 在设计时缺少工程实地勘察报告或者临近建筑的勘察报告
对于基础设计来说，基础设计必须按照勘察―设计―施工的流程来进行，要坚决杜绝出现缺少地质勘察报告而进行设计的情况出现。而如果出现地质勘查不够全面，或者内容模糊的情况时，设计单位必须告知建设单位并要求勘察单位重新勘察或者进行补勘。
而目前在我国，仍存在很多基础设计缺少实地勘察报告或者缺少临近建筑勘察报告的现象出现，而这样的设计对于整体工程来说，无法做到经济、科学，甚至会存在一定的安全问题。
1.2 未进行地基变形的验算或者验算的结构不符合要求
目前很多设计都未对处理后的地基进行变形验算，或者出现验算不符合要求的情况。而根据我国的有关规定，当设计等级为甲、乙级时，按照地基变形设计；而为丙级时，如果采取了地基处理，处理之前按照《建筑地基基础设计规范》（简称《规范》）的规定；而对地基处理后的情况，应进行变形验算。
1.3 下卧层验算中的问题
计算下卧层顶地基承载力的时候，只能进行深度修正，而修正的系数应该根据土层来决定。也就是说当扩散角所取数值满足《规范》中的规定时就可以直接采用，不满足时根据附录中的平均应力系数来进行计算。针对复合地基来说，因选取承载力较高的土层来当做持力层，而当出现软弱下卧层时，应对其承载力进行验算；如果是软弱下卧层控制其承载力，那么就代表持力层的选择需要进行调整。
1.4 独立基础的最小配筋问题
一般来说，独立基础的厚度应由受剪切或者受冲切承载力来决定，并不是由受弯承载能力来决定，从而忽略基础钢筋的最小配筋率。根据《规范》中的规定，扩展基础底板的受力钢筋的直径最小为10 mm为佳，间距尽量控制在100 mm~200 mm之间，且同时要满足最小配筋率。
2 上部结构
目前应用最广的结构是剪力墙结构、框架结构、框架―剪力墙结构以及框支剪力墙结构，而这些结构在实际的施工中经常会出现配筋不够、超配筋等情况。
2.1 框架柱
针对角柱来说，在计算时必须要对角柱自行定义，切勿忽视这一流程。如果出现未进行定义而实际的配筋率又满足计算结果的现象，那么就意味在实际施工中就会出现配筋率无法满足其最小配筋率的现象。
对于短柱来说，箍筋的间距应小于等于100 mm，箍筋体积的配筋率大于1.2%。而一级抗震的时，沿着短柱的全高箍筋间距应小于纵筋直径的6倍。并且剪跨比小于2的框架柱程序可以进行自行的判定。这样的框架柱不可以进行直接代换，不同强度的箍筋都应满足不同的结果。
对于超短住来说，在整个设计中应尽量不要出现超短柱，如避免不了，就采取控制轴压比、采用性能较好的箍筋、在整个框架柱中添加芯柱等方法。
2.2 框架梁
1）框架梁容易出现实际配筋大于计算结果的情况，其原因为：①绘图时只将支座一侧配筋给予标注；②箍筋并没有随着支座处的配筋的增加而增大；③跨中配筋与支座配筋的比例不在正常范围。所以在设计时应避免上述原因。
2）当进行SB=100时的计算时，经常会出现宽扁梁与箍筋不能满足要求，而这个时候的计算结果经常会出现加密区和非加密区箍筋的数值相等的情况，其主要原因是：①两个区的剪力值差距较小；②两个区的箍筋面积都由最小配箍率来控制；③SATWE软件在计算两区面积时所采用的箍筋间距相同。
3）当抗震等级为1~4级时，框架梁加密区的箍筋最大间距应小于梁高的1/4。
2.3 连梁
目前对于连梁的折减系数应控制在0.50以下，一般的工程应取值0.7，由此才可以保证连梁在正常使用下不出现开裂的情况。而对于跨高小于2.5的连梁来说，要注意由于墙体水平分布筋当做连梁的腰筋而出现配筋率不满足标准的情况。
2.4 框支剪力墙
1）因转换层在整个框支剪力墙中属于薄弱楼层，所以必须根据有关规定将其地震剪力乘以增大系数。
2）框支梁、框支柱纵筋的各项系数都应满足有关规定的要求，并且在设计时要对其自行定义。
3 结构分析
1）结构的位移比是体现扭转效应的指标之一，而由于局部的振动会影响到结构位移比的计算。所以有关规定对其进行了硬性规定，即在刚性楼板假定下进行计算。
2）根据我国《建筑抗震设计规范》中的规定，出现斜交抗测力构件结构时，在计算时应针对各抗测力构件的方向进行分别计算。
3）保证在进行抗震验算的时候，剪重比必须符合有关的规定的要求。如果出现剪重比小于要求的情况时，如果差值较小，可以采取修改周期折减系数的方法；如果差值较大，就要针对结构的整体进行调整，增加刚性。
4）混凝土板的计算必须符合相关规定。在实际设计时，混凝土的楼板配筋必须满足最小配筋率的规定。而对于异形板来说，必须采用符合实际情况计算软件。
5）多塔结构建模的相关问题：①多塔定义必须按照从高到低依次阶梯型定义；②在定义多塔的时候切勿让带变形缝的结构出现在两塔之中；③避免出现不在塔内的构件。
4 结束语
时间短、任务大是目前混凝土结构设计出现诸多问题的主要原因，但尽管面对诸多的难题，我们也应从根本抓起，面对问题解决问题，将混凝土结构设计做好，由此来保证整个工程的质量。
参考文献
[1]刘雅丽,周小可.混凝土结构设计中的若干问题[J].工程质量,2011,06.
[2]李秀华,段红英.刍议混凝土结构设计的相关问题[J].中国新技术新产品,2011,07.
