建筑结构工程耐久性与安全性分析研究

谢凡龙

摘要：建筑结构工程耐久性与安全性关系着建筑物的使用寿命，所以在建筑工程建设时需要严格按照设计要求进行施工，加强施工过程的质量控制，保障建筑工程建设质量。

关键词：建筑结构工程；耐久性；安全性 

引言：建筑工程质量问题一直是建筑行业中的一个重要问题，近几年来，我国的建筑行业得到了飞速的发展，建筑工程也是越来越多，但是建筑工程在质量方面却也存在着很多问题，这些问题都严重影响到了我国的社会经济发展。

一、建筑结构工程的耐久性分析

1.1耐久性的定义和重要性
耐久性是指结构在规定的使用年限内，在正常使用条件下，满足结构安全和正常功能要求的能力。建筑工程耐久性包括结构构件和建筑物的耐久性，是建筑工程质量的重要指标。耐久性对建筑物的安全性起着决定性作用。建筑物的耐久性要求与其他性能指标结合，组成一个系统来考虑。
1.2 影响耐久性的因素

1.2.1 材料的选择和性能

混凝土：混凝土耐久性的关键在于耐久性好的混凝土材料。即具有高强度和良好的抗冻融、抗侵蚀能力。钢筋：钢筋作为钢筋混凝土结构中主要受力构件，其使用寿命是最关键的问题。据有关资料统计，在受力最大的钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀造成的损失占总损失的75%。
1.2.2 施工质量和工艺
施工单位应制定混凝土工程质量通病防治方案，加强混凝土质量控制和管理。混凝土工程的浇筑应按规定控制振捣密实，并及时覆盖保温养护。对有防水要求的混凝土结构，在施工过程中应采取防水措施，在保证防水质量的前提下，尽量减少施工缝；有变形缝的部位，应进行防水处理。
1.2.3 环境因素
气候：气候是影响结构耐久性的最直接因素，尤其是在寒冷、干燥、多雨、多风等气候条件下，混凝土结构将产生裂缝。温度：在高温环境下，混凝土的强度会降低，其抗侵蚀能力也会降低；在低温环境下，混凝土的强度会增加，但其抗侵蚀能力也会降低。
1.3 耐久性评估方法

1.3.1 实验室试验

材料性能试验：通过对混凝土试块进行不同龄期的抗压强度试验、抗折强度试验、渗透深度试验，来分析混凝土的耐久性。构件尺寸检测：构件尺寸对混凝土耐久性的影响很大，通过对不同部位进行尺寸检测，来分析构件的抗腐蚀性。现场无损检测：通过对钢筋锈蚀部位进行无损检测，分析钢筋锈蚀程度，判断其是否存在腐蚀现象。

1.3.2 现场监测

监测方案：为了便于后期数据处理，本次监测主要对结构的动力响应进行分析，分析内容包括结构的自振频率、各部分的振动烈度等。结构的自振频率：用于结构受力分析计算，其值在合理范围内使结构达到最佳工作状态。结构的振动烈度：用于对结构所受的动荷载进行分析。
1.3.3 数值模拟
混凝土在不同环境中的老化过程，分为普通混凝土和劣化混凝土。普通混凝土在自然环境下主要发生碳化过程，而在有水作用下，则发生氯离子渗透和钢筋锈蚀过程；根据混凝土碳化和钢筋锈蚀的发展规律，设计一个碳化深度为10 mm，氯离子渗透深度为30 mm的数值模型；将该模型进行分块，对其进行参数设置、有限元分析及后处理。
三、建筑结构工程的安全性分析

3.1 安全性的定义和重要性

安全，即无危险，无事故。是指建筑物及其结构的各种性能，在正常使用和正常维护的条件下，不发生危及人身安全或影响使用功能的事故。从安全性角度分析，它包括结构的整体和各组成部分的安全性能。结构本身的安全性也是结构安全问题中非常重要的一部分。如果一个建筑物的安全性差，即使建筑物本身在正常使用和维护条件下，也可能发生不能承受或无法承受其设计荷载所引起的破坏和损失。
3.2 设计安全性要求

在建筑物的设计中，必须充分考虑各种不同情况下可能产生的危险因素，在设计时要提出解决这些问题的措施和方法。

在建筑物的设计中，必须重视对建筑物使用过程中可能出现的事故或灾害的考虑，特别是对地震、火灾等自然灾害的预测、分析和预防。在进行结构设计时，要考虑到经济因素和工程技术条件的影响，应做到结构合理、技术先进、施工方便、经济实用，同时应满足社会对建筑物要求的不断提高。
3.3 结构安全评估方法

3.3.1 负荷计算和结构分析

计算时应考虑风荷载、地震作用、温度作用和地基基础的变形影响。分析时应考虑因设计原因引起的结构内力重分布和承载力不足，或因设计考虑不周而造成的结构构造缺陷等。必要时可进行工程加固处理。计算中应采用必要的计算参数，如混凝土收缩徐变系数、地震作用效应等。计算时应考虑施工误差、材料偏差和施工工艺的影响，对未达到规定要求而形成的不合格部分，应进行结构加固处理。

3.3.2 结构可靠性分析

在设计规范中，并没有关于结构可靠度的明确规定。仅在《建筑结构可靠度设计统一标准》中，对建筑结构可靠性分析方法进行了规定，但仍属原则性的规定。

结构安全与可靠度的概念虽然是由美国标准协会于1938年正式提出的，但在我国却一直没有得到应有的重视，对这一概念没有明确的定义和使用条件。

我国对结构可靠性理论的研究工作起步较晚，1979年才开始对钢筋混凝土结构进行了可靠性设计计算方面的研究，而且由于种种原因，到目前为止仍未能形成一个完整的结构可靠性设计理论体系。

我国工程结构可靠度设计分析方法和理论是从20世纪80年代初开始逐渐发展起来的。从最早提出用可靠性设计原理分析框架结构的安全性和适用性，到90年代初开始研究钢结构、预应力混凝土结构及其他轻型结构在地震作用下的安全性问题；从初步提出建筑结构可靠度设计方法，到在《混凝土结构设计规范》中明确提出了按可靠度理论进行设计；从初步确定建筑结构安全度概念，到20世纪90年代中期开始对钢筋混凝土框架柱、剪力墙等构件进行可靠度计算分析，再到近年逐步研究钢筋混凝土剪力墙和框架柱抗剪承载力的可靠度问题。经过近20年来的研究和探索，我国在这一领域已经取得了可喜的进展。目前国内外普遍使用可靠性设计原理与方法分析钢筋混凝土框架、剪力墙等构件在地震作用下的安全性问题。但这些方法都是从建筑结构整体出发进行分析。

四、耐久性与安全性的关联分析

4.1 耐久性对安全性的影响

当结构材料的强度超过其实际使用年限时，会发生劣化，即材料强度的降低。这种劣化主要是由于材料内部缺陷的影响所致。由于材料内部存在着一定的缺陷，在使用过程中就会使这些缺陷暴露出来。当建筑物达到使用年限后，其安全性就会大大降低。
4.2 安全性对耐久性的影响

建筑结构的设计和施工质量问题，主要是指各种原因造成的钢筋混凝土构件的开裂、钢筋锈蚀、混凝土碳化以及砌体裂缝等，从而导致结构或构件提前老化。建筑结构所处环境对建筑物耐久性的影响主要表现在：地下水位高低与长期浸泡、地基沉降及地震作用等，从而导致建筑结构出现开裂、变形等现象。
五、结语
在我国建筑工程中，应该对建筑工程的耐久性与安全性进行不断地优化和改善，从而使其可以满足国家的需求，同时也要充分重视结构耐久性与安全性之间的关系，从而使其可以更加好地进行发展和创新。
参考文献

[1] 黎新.建筑结构设计中提高建筑安全性的几点建议[J].城市建筑.2019,(12).

[2] 贾伟.浅议建筑结构设计中提高建筑安全性[J].建筑工程技术与设计.2018,(34).