结构耐久性设计思考与实践

结构耐久性设计思考与实践

谢建业

武汉和创建筑工程设计有限公司  湖北  430070

摘要：在结构工程领域，结构的耐久性设计至关重要。随着建筑行业的不断发展，人们对房屋建筑的质量和使用寿命提出了更高的要求。结构耐久性不仅关系到建筑物在使用过程中的安全性，还直接影响着建筑的长期经济效益和社会效益。在实际设计中，需要考虑诸多因素，如环境条件、材料性能、施工质量等。恶劣的自然环境，如酸雨、冻融循环等，会对建筑结构造成侵蚀和破坏。因此，设计师必须深入研究各种因素对结构耐久性的影响，采取有效的设计措施，确保房屋建筑能够经受住时间的考验。

关键词：结构工程结构；耐久性；设计

前言

结构工程的结构耐久性设计是保障建筑长期稳定运行的关键。如今，建筑工程的规模和复杂性不断增加，对结构耐久性的要求也越来越高。一方面，长期的使用过程中，结构会受到各种荷载的作用，包括静载、动载以及疲劳荷载等。另一方面，不同的地区面临着不同的气候条件和地质环境，这也给结构耐久性带来了挑战。例如，沿海地区的建筑容易受到海水侵蚀和盐雾腐蚀，而寒冷地区的建筑则要经受冻融循环的考验。在这样的背景下，深入思考结构工程结构耐久性设计，并将先进的设计理念和技术应用到实践中，具有重大的现实意义。

1合理选择建筑材料

建筑材料是决定结构工程结构耐久性的基础。在选择材料时，应充分考虑其耐久性、抗腐蚀性和抗老化性能。对于混凝土材料，应优先选用高性能混凝土。高性能混凝土具有高强度、高耐久性和良好的工作性能。它通过优化配合比，减少水泥用量，增加矿物掺合料的比例，提高混凝土的密实度和抗渗性。同时，添加适量的外加剂，如减水剂、引气剂等，可以改善混凝土的工作性能，减少混凝土中的孔隙率，提高其抗冻性和抗侵蚀性。钢材的选择也至关重要。应选用质量稳定、耐腐蚀性能好的钢材。对于暴露在大气中的钢结构，可以采用镀锌、喷铝等防腐措施，延长钢材的使用寿命。此外，还可以选择耐候钢，其具有良好的耐腐蚀性能，在大气中能够形成一层致密的氧化膜，保护钢材不受腐蚀[1]。在选择防水材料时，应根据建筑的使用功能和环境条件，选择合适的防水材料。如屋面防水可以采用防水卷材、防水涂料等；地下室防水可以采用防水混凝土、防水卷材和防水涂料相结合的方式。确保防水材料的质量可靠，施工工艺合理，以提高建筑的防水性能，减少水对结构的侵蚀。

2 优化结构设计

合理的结构设计是提高结构工程结构耐久性的重要保障。在设计过程中，应充分考虑结构的受力特点和使用环境，优化结构形式和构件尺寸。对于大跨度结构和高层建筑，应采用合理的结构体系，如框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。这些结构体系具有良好的整体性和抗震性能，能够有效地抵抗各种荷载的作用。在构件设计中，应控制构件的尺寸和配筋率，避免出现过大的裂缝和变形[2]。同时，合理设置伸缩缝、沉降缝和抗震缝等，减少温度变化、不均匀沉降和地震等因素对结构的影响。在结构细节设计方面，应注意避免出现容易积水、积尘的部位。如屋面排水坡度应合理设置，确保雨水能够及时排出；窗台、阳台等部位应做好防水处理，防止雨水渗入室内。对于暴露在室外的构件，应采取适当的保护措施，如设置遮阳板、防雨罩等，减少阳光直射和雨水侵蚀。

3加强施工质量控制

施工质量直接关系到结构工程结构的耐久性。在施工过程中，应严格按照设计要求和施工规范进行施工，加强质量控制。首先，要确保建筑材料的质量。对进场的材料进行严格的检验和验收，杜绝使用不合格的材料。对于混凝土、钢材等重要材料，应进行抽样检测，确保其性能符合要求[3]。其次，要保证施工工艺的合理性。混凝土浇筑应连续进行，避免出现冷缝。振捣要密实，确保混凝土的密实度。钢结构的焊接和安装应符合规范要求，保证焊缝质量和连接强度。防水工程的施工要严格按照工艺要求进行，确保防水效果。此外，还应加强对施工过程的监督和管理。建立健全质量管理制度，加强对施工人员的培训和技术交底。对关键部位和重要工序进行旁站监理，及时发现和解决施工中出现的问题。

4做好防护措施

为了提高结构工程结构的耐久性，还需要做好防护措施。对于混凝土结构，可以采用表面防护涂层的方式。防护涂层可以有效地阻止水分、氧气和有害物质的侵入，保护混凝土不受侵蚀。常见的防护涂层有环氧树脂涂层、聚氨酯涂层等。在选择防护涂层时，应根据混凝土的使用环境和要求，选择合适的涂层材料和施工工艺。对于钢结构，可以采用防腐涂料、热浸镀锌等方式进行防护。防腐涂料可以在钢结构表面形成一层保护膜，阻止腐蚀介质的侵入。热浸镀锌是将钢材浸入熔融的锌液中，使钢材表面形成一层锌合金层，具有良好的防腐性能。此外，还可以采用阴极保护法对钢结构进行防护。阴极保护法是通过向钢结构施加阴极电流，使钢结构成为阴极，从而抑制钢结构的腐蚀。这种方法适用于水下和潮湿环境中的钢结构防护[4]。

5定期检测与维护

结构工程结构在使用过程中，需要定期进行检测和维护，及时发现和处理结构的损伤和缺陷，确保结构的耐久性。定期检测可以采用外观检查、无损检测等方法。外观检查主要是观察结构的表面是否有裂缝、变形、腐蚀等现象。无损检测可以采用超声波检测、射线检测等方法，检测结构内部是否存在缺陷。对于发现的问题，应及时进行维修和加固。维护工作包括对结构的清洁、防腐、防水等。定期对结构进行清洁，去除表面的灰尘、污垢和杂物，保持结构的清洁。对容易腐蚀的部位进行防腐处理，如钢结构的防腐涂料更新、混凝土结构的裂缝修补等。做好防水工作，及时修复屋面、地下室等部位的渗漏问题

[5]。

6 考虑环境因素

在结构工程结构耐久性设计中，应充分考虑环境因素的影响。不同的地区有不同的气候条件和地质环境，这些因素会对结构的耐久性产生重要影响。在设计过程中，应根据当地的环境特点，采取相应的设计措施。例如，在沿海地区，应考虑海水侵蚀和盐雾腐蚀的影响，选用耐腐蚀性能好的材料，加强结构的防腐措施；在寒冷地区，应考虑冻融循环的影响，采用抗冻性能好的混凝土和防水材料。此外，还应考虑环境污染对结构的影响。随着工业化和城市化的发展，大气污染、水污染等问题日益严重，这些污染物质会对建筑结构造成侵蚀和破坏。在设计过程中，应考虑采取相应的防护措施，如选择耐污染的建筑材料、设置空气净化装置等，确保设计的合理性。

结论

总之，结构工程结构耐久性设计是一项复杂而又关键的任务。通过对各种影响因素的深入分析和研究，采取科学合理的设计措施，可以有效提高建筑结构的耐久性。在实践中，不断总结经验，引入新的技术和材料，持续改进设计方法，将为建造更加安全、可靠、持久的房屋建筑奠定坚实基础。同时，也有助于推动建筑行业的可持续发展，为人们创造更加舒适、美好的生活环境。

参考文献

[1]杨凯, 王珍吾. 绿色建筑材料在土木结构耐久性设计中的应用研究[J]. 佛山陶瓷, 2024, 34 (04): 18-20.

[2]李觐, 詹峤圣, 杨焰文, 马钰婵. 轻钢体系装配式低能耗建筑设计应用发展趋势分析[J]. 广州建筑, 2024, 52 (02): 69-74.

[3]赵彦革, 孙倩, 韦婉, 代亚辉, 肖从真, 高升, 王子燕, 姚勇. 建筑结构设计对碳排放的影响研究[J]. 建筑结构, 2023, 53 (17): 19-23.

[4]林宽. 高层建筑人防工程结构设计思考[J]. 居舍, 2023, (25): 73-76.

[5]朱喜. 公路桥梁设计中的安全性和耐久性设计研究[J]. 运输经理世界, 2022, (24): 117-119.