耐久性的建筑工程混凝土结构设计分析

王改芳

（河北 邯郸 056000）

建筑混凝土结构作为建筑中的重要组成部分，其耐久性能够直接决定其使用寿命。针对建筑混凝土结构耐久性能方面的研究一直是相关部门的研究重点，而建筑混凝土结构耐久性能试验是判断建筑混凝土结构耐久性能的有效途径。在我国，针对建筑混凝土结构耐久性能试验研究中，普遍通过计算建筑混凝土结构硬度以及承载力的方式，测试建筑混凝土结构耐久性能。但由于建筑混凝土结构耐久性能是一个变化的过程，会受到外界因素的干扰而改变，因此，必须以动态的视角进行建筑混凝土结构耐久性能试验。

一、多层混凝土结构的特点

混凝土结构在实际的多层建筑施工中得到了非常广泛的应用，以下内容为结构的主要特点：

（一）混凝土结构的施工成本较为合理

凡是利用结构设计的建筑工程，施工单位都可以对其的工程造价实施有效掌控，能够最大限度地降低工程整体的施工成本，确保工程施工的整体质量，由此可以看出，混凝土结构不仅具有一定的经济性并且还能为工程建设提供质量保障。

（二）混凝土结构的设计较为灵活

结构不仅能够对建筑物体的平面空间做出有效调整，并且还能满足业主对居住的环境的不同需求。结构应用到建筑工程中，可以有效扩展其空间面积，提升其空间的利用效率，使得建筑物的整体结构布局显得更加舒适与和谐。

（三）有效提升建筑结构的稳定性

在建筑工程的实际施工中，结构对构件质量提出了较高的要求，这样可以确保构件的制作更加标准化和规范化；与此同时，还对施工人员的作业水平与技术水平提出了较高的要求。

二、混凝土结构的设计要点

（一）结构设计的前提

梁、柱是组成混凝土结构的关键性构件，该构件不仅要承受地震产生的作用力，同时还需要承受竖向荷载。因此，在设计过程中，必须要设计为双向的结构体系，并且还需要确保该体系具有较强的侧向刚度，这样才可能会满足设计规范。

（二）结构设计达到延性要求的措施

切了进一步确保结构具有一定的延性，在进行实际的结构设计时，适当地采取一些构造措施，例如，确定梁、柱之间的剪压比、梁、柱的大小配筋率、柱的轴压比等等。为了进一步满足梁、柱的剪压比以及柱的轴压比要求，可以采用增加混凝土的强度等级或者增加梁、柱的截面面积来处理，只有满足以上要求，就可以从根本上提升结构设计的延性。

（三）加强管控

在建筑工程建设过程中，混凝土结构的稳定性、质量会影响建筑物的使用寿命、安全性，作为施工中较为重要的组成部分，应加强对各工序的监督、管控工作，不断强化施工技术，严格控制施工影响因素，确保下部结构的质量效果。在具体施工过程中，应确保施工的规范性，不断丰富建筑工程结构施工内容，为建筑物安全使用提供科学保障，避免影响使用效果。与此同时，从材料选用、人员优化配置、施工过程严格把控等方面入手，可使建筑工程结构施工更科学、高效，降低施工问题发生率，延长建筑物使用寿命。

（四）做好监督管理

应根据建筑物结构自身特性、施工要求，做好施工现场的监督管理工作，并进行合理规划，丰富施工技术内涵，科学应对施工风险。在加强建筑工程结构施工的过程中，应准确把握各工序的施工技术、要点，积极开展扩充基础施工作业，增强结构变形的对称性，改善其整体应力状态，并合理应用混凝土施工技术，全面提升建筑工程扩充基础施工水平，实现整体结构施工目标，提升施工质量。与此同时，应重视变形、加固理论的合理运用，减小建筑工程施工中的绝对位移，使整体结构应用具有良好的对称性，以提升建筑物基础施工水平、不断优化混凝土性能。

（五）结构基础选用

建筑物体最终所选用的基础形式，是依据施工现象的地质条件以及建筑物的上部结构形式来确定的，例如，施工现场处于软土地基层，那么桩基础就是此类建筑所选用的地基基础。然而，针对地基土层具备较强的承载力，并且对结构和上部荷载没有较高要求的建筑物，一般情况下都是会采用天然的地基基础。

（六）做好水泥混凝土浇筑作业。

施工单位在实施水泥混凝土浇筑作业计划前，需要开展水泥承压、接头拉伸试验，并严格落实测量工作，使混凝土在建筑实践中的应用质量更可靠，不断提升整体结构施工质量，增强混凝土的应用效果增强。混凝土浇筑需要根据相关步骤、流程进行施工，并严格控制混凝土材料的温度、浇筑速度、振捣力度、时间等。以混凝土浇筑温度为例，为了降低混凝土裂缝问题的发生概率，混凝土浇筑温度应控制在5～30℃，并结合外界温度调控浇筑速度，以提升混凝土浇筑效果。

三、多层混凝土结构设计中存在的问题分析

（一）梁、柱中心线重合的问题

在进行结构的设计时，要求相关人员必须严格遵照结构设计的标准和具体规范，必须要确保所设计的梁、柱中心线始终处于高度重合的状态，倘若在设计的过程中，两者的中心线位置出现了不重合现象，那么在计算后期的结构时，必须要综合且全面分析出梁柱节点在偏心作用下的受力情况。如果发现梁柱的中心线产生了大于梁宽度 25% 的偏心距时，我们就必须要对两者之间的关系做出最为科学合理的调整，这样才能有效确保所设计出的结构能够满足标准的设计要求。在综合考虑多层混凝土结构的抗震性能时，如果发现两者的中心线之间出现了大于柱体宽度25%的偏心距，那么，在梁柱的结点位置势必会出现斜向或者竖向的裂缝，这样不但会对建筑工程的整体质量与居住性能带来一定的负面影响，并且还会使结构的整体外观受到影响。针对以上出现的问题，需要相关设计人员结合着实际的施工情况来做出相应的处理和调整，为建筑工程的整体质量与功能提供保障。

（二）双向梁、柱抗侧力体系的布置问题

众所周知，多层混凝土结构在实际的施工过程中不但要承受垂直方向带来的荷载，同时还承受水平方向带来的荷载，因此，为了更好地提升和确保结构的设计质量，就需要设计出相对完善的双向的梁、柱支撑体系，并且还需要确保该体系具有较高的抗侧力能力。另外，侧向支撑体系中的刚度要求必须要经过精准化的计算来确定，这样才能有效确保建筑工程施工的各个环节都能满足设计要求。

四、建筑物结构耐久性不足的原因

（一）环境影响

环境作为对于工程的建设质量因素而言是排在首位的。实践中，环境因素的影响不仅仅表现在施工结果中，更表现在施工过程中。在施工过程中，涉及雨雪天气就会使得工程暂停施工。对于不同天气的特殊影响还需要考虑其影响因素对于工程的施工是否具备其他不良影响。例如，在梅雨天气等具备腐蚀材料的环境下，需要充分考虑，使用钢筋与混凝土的结合是否能够实现抵抗腐蚀的环境因素。在对其进行设计时是否需要其他的材料进行替代或者是进行其他的措施，以此来增加耐久性功能。

（二）设计理论和结构构造体系欠完善

理论是否先进对于工程建设而言也是十分重要的。科技是生产的第一要素，如果科学水平不先进，那么最后的结果难免会不如人意。在我国现阶段的建筑设计中，想要保证上佳的施工效果，就需要对理论设计进行深入地学习。重点学习的内容就是设计理论是否符合耐久性的要求，是否能使得工程在结束之后达到耐久性的使用效果。实践中，一些建筑物设计的使用结果表明，在设计之初，如果能够首先将工程的耐久性使用摆在第一位，那么对于整个工程的施工结果将产生事半功倍的效果。另外，也有设计人员充分意识到耐久性设计的重要性，但是在设计过程中并未从结构设计的角度分析，如何进行结构的设计以及原材料的使用才能够做到使工程具备耐久性。这是工程建设过程中的一大通病，没有理论支撑，或者是只有理论设计而无实践经验，导致工程的耐久性不足。

（三）混凝土材料质量控制不严格

原材料的使用对于工程的施工而言也具备较强的影响。其一，如果原材料的使用，不符合我国对于工程建设的国家质量标准或者是行业标准，那么原材料就肯定存在问题。如果过于粗制滥造，那么就会使工程在建设初期或者建设完毕初期就产生质量问题，影响工程的质量。其二，在特殊的环境因素影响下，对于建筑工程而言，需要具备特殊质量的混凝土原料。这时可能会需要在混凝土的混合过程中，添加够比例的其他物质材料，对于这一材料的混合应当严格按照比例进行。如果对于把关不足，就会使得后续的施工出现问题，影响工程的质量。以上两点因素，是对于原材料的把关不足导致的工程耐久性不足的原因。

五、多层混凝土结构设计的优化方法

（一）多层混凝土结构设计中梁、柱截面的确定

在进行多层混凝土结构设计时，必须要结合以往经验初步拟定出结构中梁、柱截面的尺寸大小，并且在初步拟定时需要注意的一点是，要尽可能地掌控好梁、柱地线刚度之间的比例大小，并使其大于1.0，这样做的主要目的就是为了满足强柱弱梁的设计原则以及强节点的设计要求。在初步拟定好梁、柱的截面尺寸且整体的结构经过了PKPM 软件的精细化计算后，要对最终的计算结果进行规范化处理；一旦出现梁的裂缝宽度大于0.3；挠度值超过允许值；柱的超配筋及轴压比高于规定的最大限度值的现象时，设计人员就可以通过提升混凝土标号或提升混凝土强度等级的方式来改善这一现象，然后在对其进行试算。对于梁、柱的配筋，可以选择减小梁、柱的截面尺寸，还可以参照梁、柱的裂缝宽度与轴压比，之后在进行试算；当梁、柱的截面尺寸经严格计算后能够满足设计的基础要求时，还需要认真且仔细地审查梁、柱的配筋率，这样可以有效确保设计的经济性和最大的安全性。

（二）多层混凝土结构设计中梁、柱的配筋

在设计多层混凝土结构中梁的配筋时，需要将结构中梁的纵向钢筋的配筋率掌控在0.5～1.5%的区间内，在确定配筋率的基础上，可以适当地选取一些直径相对较小的钢筋，这样可以增加混凝土对其的包裹面积，同时还有利于缩小梁构件的实际裂缝宽度。单从地震影响的方面来讲，为了更好地满足强剪弱弯的设计要求，可以通过增加梁构件中的斜截面的受剪承载力，同时，还可以通过降低正截面中的受弯承载力。在对结构进行实际的设计时，可以让梁端及梁中的负弯矩与正弯矩分别乘以0.85～1.0与1.1～1.3的系数，或者增加2mm的两端箍筋直径。在设计多层混凝土结构中柱的配筋时，为了能够更好地满足抗震作用下的强柱弱梁要求，可以适当增加柱的构造配筋，适当降低梁的构造配筋。当真正发生地震时，可以确保梁在柱之前遭到破坏，这样可以最大限度地降低损失。由此可以看出，点算中的参数调整非常重要且必要的，另外，还可以让结构中的纵向构造钢筋的配筋率乘以 1.2～ 1.6 的系数，进而实现满足要求的目的。

结束语：通过以上分析可见，人们不仅关注多层房屋结构的适用范围，并且其设计理念在当前的相关领域中也越来越被重视。尽管，多层房屋的结构设计要比高层建筑的结构设计简单很多，但仍需注意其细节方面的设计。对此，相关设计人员要深入强化对多层房屋结构特性的学习和研究，不断创新和优化相关的设计方案，只有从根本上消除各类建筑事故，才能更好地确保多层房屋结构设计技术的可持续发展。