建筑結構耐久性的影響因素及優(yōu)化設計分析

趙振東

摘 要：對建筑結構耐久性的主要影響因素進行了總結，主要有設計不合理、施工質量標準欠高、超負荷使用等，對此提出了相應的設計優(yōu)化措施，如分析影響結構耐久性的因素、做好壽命及結構耐久性的極限設計、關注疲勞損傷、建立耐久性模型進行分析、修正耐久性計算公式及參數(shù)、兼顧結構的整體連續(xù)性等，才能更好的確保建筑結構耐久性達到預期的效果。

關鍵詞：建筑結構;耐久性;影響因素;設計

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，建筑工程項目日益增多，對建筑結構的使用年限也提出了更高的要求。而耐久性是建筑結構使用壽命的重要保障。建筑結構的耐久性主要是指在設計年限之內，在外界條件和其他突發(fā)情況等的共同作用下，建筑結構是否能夠長久不受到明確影響，確保安全穩(wěn)定。這是建筑工程質量的體現(xiàn)，因此建筑建設企業(yè)在建設過程中必須著重思考耐久性設計，確保建筑能夠長久穩(wěn)定的服務于社會。

一、 建筑結構耐久性的主要影響因素

（一）設計不合理

建筑工程的大部分病害都與工程設計和施工有關，特別是設計的影響對建筑的耐久性影響極大。個別設計人員存在對建筑工程設計不合理的情況，主要表現(xiàn)為只按規(guī)范進行設計，對于建筑的建設成本卻考慮不周，或是過多的考慮建筑的外觀美，對于建筑結構的耐久性考慮不夠充分，或是只考慮建筑結構使用年限內的結構穩(wěn)定性，對于建筑維護和建筑以后的改擴建等情況沒有考慮;或是對于建筑細部結構的施工難度和施工工藝考慮不周，就算設計可行，但是施工難度極大。

（二）設計人員缺乏過硬的專業(yè)能力和綜合素質

在建筑結構設計過程中，常常會出現(xiàn)工程量大并且工期短的情況，容易導致建筑結構設計人員需要負責較多的設計任務，并且需要在規(guī)定時間內完成。因此，建筑結構設計人員將大量時間花費在建筑結構設計方面，這樣就無法對市場上的新技術，新工藝技術進行研究。甚至有些個別建筑結構設計人員都只是在以前的設計圖紙的基礎上進行修改，將其改變成新的工程項目圖紙。然而，隨著科學技術的不斷發(fā)展，也進一步更新了建筑結構設計工藝以及標準規(guī)范，在已經(jīng)快速發(fā)展的時代環(huán)境當中采用以前類似項目的設計圖紙，就會降低建筑結構設計方案的適應性和針對性，使得整個建筑結構工程存在質量安全隱患。

（三）超負荷使用

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，建筑的通車量也越來越多，以前的建筑承重標準也難以滿足當前車流量的要求，經(jīng)常會出現(xiàn)建筑超負荷運營的情況，從而容易導致建筑結構出現(xiàn)疲勞應力，容易導致各種病害的出現(xiàn)，如橋面裂縫等，而且有些損失是難以恢復的，會對建筑的使用壽命造成很大的影響。

二、建筑結構耐久性優(yōu)化設計措施

（一）分析影響結構耐久性的因素

導致建筑結構耐久性不足的因素包含許多方面，上文已經(jīng)進行了討論，為確認建筑結構耐久性問題產(chǎn)生的原因，首先必須要借助相應檢測儀器和相關資料，進一步確定相關信息，包括建筑工程所在地的氣候條件、地質條件、工程用料情況、施工工藝等，再通過綜合性的分析，去確認建筑工程建設過程中是哪個環(huán)節(jié)存在問題，最后找出建筑結構使用性能在這些影響因素作用之下的退化原理，從而采取有效的措施對其進行處理。

（二）創(chuàng)新設計方法

在建筑結構設計過程中，建設單位以及設計單位都會討論建筑結構的技術問題，針對提升建筑結構耐久性和安全性措施進行探討分析。比如，在施工的過程中，施工單位和監(jiān)理部門都會向設計單位提出關于施工材料質量和建筑結構防腐方面等要求。其次，建筑結構建設參與單位會對整體工程建設的技術工藝提出要求。在實際施工建設之前，需要對施工人員以及技術人員進行相關培訓，為其詳細講解建筑結構設計方案提升建筑結構建設所有參與人員對最新的建筑結構設計方法的了解，在此基礎上不斷創(chuàng)新和改良設計方法。在施工建設期間，需要聘請專業(yè)人員對施工人員進行技術指導，有效解決施工建設期間出現(xiàn)的問題。

（三）壽命及結構耐久性的極限設計

建筑工程耐久性能的確定，最基礎的依據(jù)是其強度的極限狀態(tài)，在耐久性設計計算理論中，設計人員必須根據(jù)工程建設需要，選擇適用的耐久性極限基準、符合安全要求的耐久性極限、經(jīng)濟的耐久性極限，以達到建筑耐久性要求。而且為確保建筑結構適用于極限標準，需要定期進行全面的維修，以此恢復適用功能。遵從建筑安全耐久性極限基準建設的建筑結構能夠最大程度確保結構安全，確定最大承載能力分界值。

（四）關注疲勞損傷

建筑工程在使用的過程中會收到車輛動荷載和重力的影響，在建筑結構的內部會產(chǎn)生各種應力，如果這些應力無法得到及時的釋放，會導致建筑結構產(chǎn)生振動，導致建筑結構出現(xiàn)疲勞損傷。另外，由于建筑工程在施工的過程中，所使用的材料若出現(xiàn)各種質量問題，將會導致建筑結構的內部出現(xiàn)一些缺陷，在車輛動荷載的作用下，這些缺陷或病害會進一步的發(fā)展，從而導致裂縫的出現(xiàn)，嚴重的情況還會導致建筑出現(xiàn)坍塌等。因此，設計人員需要從疲勞損傷、結構穩(wěn)固性等多角度進行分析，以此提高建筑框架結構、支護結構、混凝土的耐久性、安全性提升。

（五）建立耐久性模型進行分析

對于影響著建筑結構耐久性的因素，必須要首先進行篩選，并且最終選擇出對于結構耐久性影響最大的決定因素，建立起耐久性的計算模型，并進一步分析模型中各項影響因素，最終得到耐久性的參數(shù)，建立起耐久性的計算公式。而后需要將各項影響參數(shù)代入公式當中，計算出結構的實際耐久度參數(shù)。例如要建立起基于材料碳化的結構耐久度參數(shù)的計算模型，需要首先考慮材料的碳化深度、剩余的碳化深度、結構應力以及環(huán)境因子等多種因素。

（六）兼顧結構的整體連續(xù)性

建筑工程設計過程中，應該考慮建筑結構整體連續(xù)性的影響，因此，需要在建筑結構設計的時候考慮建筑結構的整體連續(xù)性，確保人群和車輛在橋面通行時候的舒適度，不會出現(xiàn)橋頭跳車等現(xiàn)象，從而提高建筑結構設計的安全性和穩(wěn)定性。但是在實際的設計過程中，由于有些建筑結構比較復雜，難免會出現(xiàn)一些截面不平順的情況，因此，在設計的過程中，需要綜合考慮，避免這些問題的出現(xiàn)，從建筑結構的整體連續(xù)性方面，提高建筑結構的穩(wěn)定性和耐久性。

（七）修正耐久性計算公式及參數(shù)

部分耐久性的相關參數(shù)，很可能影響到結構的應力情況，比如說鋼筋的銹蝕程度及混凝土的保護層厚度等。在耐久性設計思想下，設計人員應當充分考慮到材料參數(shù)對應力效應的影響，并且對耐久性的參數(shù)進行修正。此外為進一步確保結構耐久性的提升，還應當對結構的耐久性設計進行優(yōu)化，最后才能得到更加經(jīng)濟合理的耐久性設計方案。目前我國建筑數(shù)量很多，而且質量也相差很大，有些建筑工程在建設完工后不久就出現(xiàn)了各種病害，甚至還出現(xiàn)了坍塌等情況，因此，對建筑工程耐久性設計進行優(yōu)化考慮至關重要。同時，在建筑結構耐久性設計的過程中，對于耐久性的系數(shù)進行修正需要考慮建筑以后的車流量情況，對養(yǎng)護的車流量需要有個預測，從而確保建筑結構在使用年限內，隨著車流量的增加，而不出現(xiàn)各種明顯的病害，從而提高使用年限。

三、結語

建筑的耐久性設計決定著建筑結構的使用壽命及使用安全，為了避免建筑結構在投入使用后出現(xiàn)各種病害，必須在建筑結構設計過程中注重對耐久性的設計，這樣才能更好的使建成后的建筑工程減少各種病害的出現(xiàn)，能夠更長久的服務社會。

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