管道結構設計規范模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇管道結構設計規范，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

Abstract: Due to the high-level basement of the building of civil air defense construction projects with its specificity, the increasing application of the basement of civil air defense construction projects. This article aims to correct implementation of high-rise building basement of civil air defense construction process should be performed such as water supply drainage systems, ventilation systems and fire protection design, carried out a detailed statement; at the same time, combined with some experience of the relevant case presented some of the common solution to the problem.

Keywords: high-rise buildings, civil air defense design features, drainage design, ventilation design, fire design.

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A文章編號：

前言

目前，大多高層建筑物根基掩埋深度較大，考慮到合理充分利用地下建筑空間的影響，地下室的人防工程建設必然成為行之有效的解決方案。隨著城市高層建筑結構設計的要求逐漸提高，許多民用的地下車庫也被設計成平戰結合的人防地下建筑，換言之，高層建筑的地下室人防建設已經逐漸成為建筑物結構空間設計的關鍵組成環節，這要求建筑工程師人員要對建筑結構設計關鍵環節靈活掌握。

由于地下室人防建設的特殊性和復雜性，設計者往往會忽略某些關鍵部分，從而對人防建設的概念和設計方案存在較多誤讀和不清晰。本文通過總結多年來地下室人防建設的結構設計經驗，就高層建筑地下室人防建設的給水、 排水、 通風、消防系統設計三個方面闡述下本人心得體會。

1地下室人防結構設計特點

高層建筑的地下室人防建設不同于地面上高層建筑，因此在地下人防建設結構設計時要充分兼顧地上民用建筑管道等的設計，例如，《人民防空地下室設計規范》 的第3.1.6條[1]規定：與地下人防建設無關的任何管道，都不應該透過人防地下室的圍欄結構，因特殊情況必須穿過地下室頂部結構時，只能讓給排水、空調等管道（公稱外徑小于75厘米）通過。而且，任何穿過防空地下室的管道設施都必須進行防護密閉處理。以上規范均是地下室人防建設工程的強制文件，在設計施工過程中必須嚴格按照相關規范條例執行。

下面就地下室人防結構設計的特點總結如下：

（1）同時考慮平戰結合，滿足突然的戰爭時期不同的荷載影響，如考慮核武器和較常規的戰爭武器的荷載效應。地下室人防結構設計主要重點在三個部分：第一，主要結構建設，包含底基、承重墻、頂部構件的設計；第二，間隔墻壁，包含地下室人防和普通墻壁隔板設計；第三，管口封閉設計，包含給排水管道出入口、消防系統管道口和通風出入口風井等。

（2）結構構件機械強度能升高。比如混凝土強度提高145倍，砌體強度提高123倍，鋼材強度提高140倍，即構件綜合強度系數[2]。

2通風系統設計

地下室的人防通風系統設計是為了確保人防工程內部的空氣流通而建立的機械通風系統，它可以解決除塵問題和過濾毒氣的問題，這樣就防止了外界的大氣滲透和超壓，同時工作人員進出地下室時不會把外界的含毒氣體帶入人防地下室內部。

2.1進風系統

當戰爭時期敵人使用生化武器或爆炸毒氣時，進風系統此時可以對毒氣中的灰塵和有害成分等進行清除，確保來自室外空氣的新鮮。

一般來說，進風系統的風機和風管布置采用兩種方法：（1）濾毒清潔式通風系統配進風機。（2）濾毒清潔式進風共用同種型號的兩用風機。

2.2排風系統

排風系統結構設計與進風系統基本一致，分為隔絕、濾毒式和清潔三種方式。排風系統目的在排除人防結構內的毒氣，配和進風系統以防止內部超壓。

在地下室人防建設通風設計中，除上述內容之外，還需要對以下設備計算，如密閉閥門、防爆波活門等；設置風量調節閥、消聲器等配件。

3 地下室人防給排水系統設計[3]

3.1給水設計

給水系統設計一般根據戰時需水狀況設計，滿足掩蔽人員的用水需求和清洗地下室用水，地下室內部都設有儲存水設施。地下室人防日常用水根據《地下室設計規范》(GB500382005)需達到表1所示要求。

表1 戰時人員掩蔽用水量

掩蔽人數 每人用水量（L/d） 貯水時間/d 貯水量/m3 消防用水/m3 口部沖水用水量/m3 總貯水量/m3

1200 8 23 110 0.8 5 116.2

250 15 23 40 2.8 5 48.3

3.2排水設計

排水設備與給水設備配套的，通常地下室人防建筑的排水設備是不和地面上的高層建筑物的民用生活用水設備連接的，設有獨立的排水設備。它主要用來排放民用日常污水和沖洗地下室用水。

通常，地下室的排水管道該裝設閥門避免民用污水的溢流問題。考慮到戰爭人防建設的特殊性，排水系統應選用防震效果好的排水管道系統，平戰時期的排水管道可以通用，在特殊時期，只要更換排水系統的污水泵，即可改變污水流量和揚程。

4消防系統設計

《人防工程設計防火規范》(2001年版)要求：地下室人防建筑物的面積大于300m2時，要設室內消火栓；面積大于1000m2應設自動噴水滅火裝置。目前，我國高層建筑地下室人防建筑大多在上述范圍內，并且復合規范要求。因此，消防管道在平戰時期可以通用。

高層建筑的地下建筑不作為人防用時，消火栓管道結構設計連接地上與地下建筑物的。

高層建筑地下室作為人防使用時，消防管道應采取密閉措施，所以盡量縮減穿越人防建筑的管道數目。可以將地下室和地面建筑的消火栓分別設立為環狀管，降低防護閥的使用，從而確保人防結構強度和密閉性。

就自動噴水滅火系統而言，其管道布置在人防結構以外的管道，噴淋管側壁穿過人防結構時，只在人防結構內側安裝防護閥門。

5結論

在高層建筑地下室人防工程建設中，應嚴格按照操作規范，在給水排水系統、通風系統和消防設計等等各個方面正確貫徹執行，同時結合具體案例和經驗體會，采取合理的應對措施。

參考文獻

中國建筑設計研究院GB50038-2005人民防空地下室設計規范[S]. 北京:中國建筑工業出版社，2005

篇2

三代核電核島次要鋼結構，是在主體混凝土結構施工完成后二次施工完成。主要功能是提供人員通道、反應堆試驗或停堆期間檢修、建造期間設備安裝、支撐設備等，主要包括鋼平臺，另外附屬結構有直爬梯、斜鋼梯等。

一、結構布置原則

(一)平面結構體系，此類鋼平臺結構布置應遵循的原則。一是與混凝土相連鋼構件采用鉸接，設置斜向支撐，鋼梁與支撐組成三角受力體系，桿件主要受軸向力;二是不考慮平臺鋪板對鋼梁整體穩定的影響。因結構受三方向地震作用，在平面內設置支撐體系，保證地震作用下鋼梁平面外穩定;三是平面內支撐應均勻設置。

(二)框架結構體系，作用于核島樓板上，四周不與墻連接，此類鋼平臺結構布置應遵循的原則。一是若鋼柱柱腳采用剛接，需要在樓板上預留地腳螺栓安裝孔洞，考慮鋼結構為二次安裝，混凝土樓板已經施工完成，預留的螺栓孔洞不宜定位，造成安裝困難，此類結構柱腳一般均設置成鉸接柱腳，安裝時采用膨脹螺栓固定鋼柱柱腳。二是鋼柱柱腳不能承擔彎矩，為抵抗三方向地震力，立面設置柱間支撐，若工藝使用空間有限制，宜設置八字撐或人字撐。

二、結構計算原理

核島鋼結構應用有限元進行內力計算分析，工況及荷載效應組合根據《壓水堆核電廠核安全有關的鋼結構設計要求》(NB/T20011－2010)(以下簡稱《核電鋼規》)確定，構件的設計要求滿足本規范以及《鋼結構設計規范》(GB50017－2003)(以下簡稱《鋼規》)的規定。核島鋼結構抗震類別為I類，根據《核電廠抗震設計規范》(GB50267－1997)(以下簡稱《核電抗震規范》)3．2．1條規定，I類物項應按兩個相互垂直的水平方向和一個豎向的地震作用進行計算。計算方法采用振型分解反應譜法，譜值來自核島廠房樓層反應譜。抗震構造按照《核電抗震規范》3．5．2條所規定的9度進行校核，符合現行國家標準《建筑抗震設計規范》(GB50011－2010)(以下簡稱《抗震規范》)對9度抗震設防時的有關要求。有限元計算分析時，結構由若干個有限單元組合而成。鋼平臺作為一種空間結構體系，在軟件中用桿系單元模擬，不考慮面單元。面荷載通過導荷載的方式等效到構件上。根據構件受力情況，構件支座處或者構件相交處通過釋放約束的方式定義連接方式，固接、鉸接或者滑動。每個支座或者桿件起點、桿件終端分別有6個約束，三個方向的軸向力、三個方向的彎矩。節點力和力偶可作用于結構的任何一個自由節點上。這些荷載的方向以結構整體坐標來定義，彎矩的方向遵循右手定則，在整體坐標系中，正方向的作用力總是和坐標軸的正向一致。

三、鋼平臺荷載類型

根據《核電鋼規》5．1．1條規定，所有與核安全有關的承重鋼結構應按所承受的各項荷載和作用進行設計，核島內部鋼平臺需要考慮的荷載分為以下幾種類型。

(一)正常荷載。D—永久荷載，包括結構自重、液體靜水壓力以及固定的設備荷載等。L—活荷載，包括可移動的設備荷載、吊車荷載及其他可變荷載。活荷載分為三種情況下的活荷載:施工活荷載Sc;正常運行活荷載So;安全停堆或試驗時活荷載Se。Ro—在正常運行或停堆期間，管道和設備的反力。To—在正常運行或停堆期間，工作環境溫度作用。

(二)嚴重環境荷載。嚴重環境荷載指核電廠在服役期間，偶然遇到的環境荷載和作用。W—廠址的基本風壓荷載。本文探討的核島內部鋼平臺均在核島廠房內部，計算分析時，不考慮此項荷載作用。E1—由運行安全地震震動(SL－1)產生的地作用，包括由運行安全地震動引起的管道和設備的地震作用。

(三)極端環境荷載。極端環境荷載指極少數可能發生的環境Wt—由規定的設計龍卷風產生的荷載。本文探討的核島內部鋼平臺均在核島廠房內部，計算分析時，不考慮此項荷載作用。E2—由極限安全地震震動(SL－2)產生的地震作用，包括由極限安全地震動引起的管道和設備的地震作用。

(四)異常荷載。異常荷載是指作為一種設計基準事故，高能管道破裂事故產生的荷載。本文探討的核島內部鋼平臺，計算分析時，均不考慮此項荷載作用。

(五)其他荷載。由內部飛射物或外部人為事件引起的荷載。本文探討的核島內部鋼平臺，計算分析時，均不考慮此項荷載作用。綜上所述，核島鋼結構計算分析時需要考慮的荷載有:正常荷載下的永久荷載D(也稱恒荷載)、活荷載L、在正常運行或停堆期間，管道和設備的反力Ro、在正常運行或停堆期間，工作環境溫度作用To;嚴重環境荷載下的安全地震作用E1，極端環境荷載下的極限安全地震作用E2。

四、鋼平臺荷載組合

根據《核電鋼規》5．1．2條規定，壓水堆核電廠核安全有關的鋼結構荷載效應組合。除了反應堆廠房內部結構某些鋼平臺受力情況復雜外，其他核島廠房鋼平臺受力情況均為以上所述荷載以及荷載組合。

五、鋼平臺抗震計算分析

(一)計算要點。根據《核電抗震規范》規定，應同時采用運行安全地震震動和極限安全地震震動進行抗震設計;應按兩個相互垂直的水平方向和一個豎向進行三方向地震作用計算。抗震計算采用反應譜法，同一方向的振型組合采用CQC法，地震作用組合采用平方和平方根進行組合。抗震分析時，達到的目標是“鋼結構高階振型頻率達到33HZ以上，同時，振型數量應保證質量參與系數達到90%以上”。

(二)阻尼比。根據《核電抗震規范》3．3．3條規定，物項阻尼比可按表1采用。核島鋼平臺，當計算運行安全地震作用時，若以焊接為主，阻尼比取0．02，若以螺栓連接為主，阻尼比取0．04;計算極限安全地震作用時，若以焊接為主，阻尼比取0．04，若以螺栓連接為主，阻尼比取0．07。

(三)反應譜分析。核島鋼平臺均作用在廠房內部，鋼平臺與核島廠房墻體或樓板相連接，計算時，反應譜值采用相應的核島廠房樓層反應譜。鋼平臺頂面有與核島廠房混凝土結構相連的約束時，反應譜取該層標高處樓層反應譜，或上層：頂面與混凝土無約束時，則取柱底的樓面標高處樓層反應譜。核島廠房樓層反應譜安全運行地震SL－1地面峰值加速度為0．1g，極限運行安全地震SL－2地面峰值加速度為0．3g。反應譜采用加速度譜，有限元計算分析時采用二次完全平方和(CQC)組合振型得到反應結果。反應譜分析的結果和靜力分析結果進行組合。六、結語本文分析研究了三代核電核島次要鋼結構特點及受力情況，結合規范明確了鋼平臺荷載類型及荷載效應組合，重點介紹了抗震計算分析。本文對類似工程鋼平臺計算分析具有一定的指導意義，可供相關設計人員借鑒參考。

【參考文獻】

［1］建筑抗震設計規范GB50011－2010［S］．北京:中國建筑工業出版社，2010

［2］鋼結構設計規范GB50017－2003［S］．北京:中國計劃出版社，2003

［3］壓水堆核電廠核安全有關的鋼結構設計要求NB/T20011－2010［S］．北京:國家能源局，2010

篇3

二、廠房鋼結構設計準備工作

(一)鋼結構選擇

考慮是否可以采用鋼結構作為廠房主結構之前，設計人員應當首先按照現場實際測量數據，判斷該廠房是否適合鋼結構施工，以及采用鋼結構是否存在安全隱患等，只有其適用性和安全性確定無誤后才可考慮鋼結構廠房。

(二)鋼結構評估

設計師需要根據實際測量數據建立相應的力學模型，分析鋼結構構件受力情況，預估廠房梁柱支撐斷面參數，最后確定采用軋鋼、H型鋼、槽鋼中的一種或多種。

(三)鋼結構設計綜合分析

確定設計方案后，應當評估廠房鋼結構是否符合施工標準，并反復比對重要設計參數，判斷施工周期是否符合施工要求，分析鋼結構總剪力、結構受力變形情況。

三、廠房鋼結構設計要點

(一)防火設計

鋼結構廠房的防火能力要弱于鋼筋混凝土廠房，鋼結構抗拉強度會隨溫度升高而逐漸降低，甚至出現塑性增大的情況，當環境溫度升高到250℃以上時，鋼結構金屬構件就會產生徐變現象，當溫度達到500℃時，鋼材強度會降到最低值，導致整個廠房坍塌。因此，在進行廠房鋼結構設計時，有必要嚴格按照防火規范，確定廠房發生火災的危險等級，選擇耐火極限符合要求標準的建筑鋼材。廠房鋼結構實踐中，應用最廣泛也是最有效的一種防火方式就是在鋼結構表面涂抹一層防火涂料，以此提高鋼材的耐火極限，當火災發生時，防火涂料可以起到隔熱作用。

(二)協調好鋼結構設計與廠房工藝設計

鋼結構廠房是企業生產中的一個重要區域，如果鋼結構廠房與整個生產模塊的工藝設計不協調，就會影響正常的生產作業。鋼結構廠房與工藝設計的不協調主要表現在:鋼結構廠房墻體厚度和高度不符合工藝設計指標、鋼支架分布情況不合理等。鋼結構的鋼支架分布形式一般有網架、平面桁架、空間桁架、塔桅、索膜、框架等幾種，設計人員需要按照企業的實際建廠條件和建筑要求，選擇合理的鋼支架形式。除了鋼支架形式外，鋼材也是影響其建筑性能的重要因素。不同的鋼材其結構性能不同，例如，無縫鋼管中含有中空截面，可作為液體輸送管道，圓鋼為實心鋼材，可起到穩定鋼結構的作用。因此，在具體選擇何種鋼材時，需要考慮其與廠房的工藝設計要求是否相符。

(三)重視鋼結構計算過程

篇4

關鍵詞：設計文件、伸縮縫、抗震、防腐措施

排水工程中的結構屬于特種結構，荷載作用主要由水土壓力和溫度、濕度影響，在設計上設計要求及荷載計算工況不同于民用建筑。

隨著一系列排水工程結構設計的不斷完善，本文結合工程實際，總結了在排水結構設計中需要注意的一些問題。

一、設計文件

1.設計文件必須注明設計使用年限、結構安全等級、地基基礎設計等級、地震基本烈度、抗震設防烈度、場地類別、工程所處環境類別等。

“設計使用年限”是指從工程竣工驗收合格之日起，工程的地基基礎、主體結構能夠保證在正常情況下安全使用的年限。在設計使用年限期間內因設計原因而產生的質量問題由設計人員負相應的責任。

另外設計者還應將結構安全等級、地基基礎設計等級、地震基本烈度、抗震設防烈度、場地類別、工程所處環境類別等有關要求在設計文件中標明，做為設計依據的標準和工程條件。

2.設計文件中必須注明混凝土的耐久性要求。

在不同的環境下，對混凝土的耐久性要求不同，如果未按工程環境類別給出耐久性要求會造成混凝土的破壞。例如在干濕交替環境下，如果堿摻入混凝土，則含活性骨料的混凝土會加速電化學腐蝕，生成膨脹，不可避免的會破壞混凝土。在《混凝土結構設計規范》、《工業建筑防腐蝕設計規范》中明確給出了對混凝土最大水膠比、最小水泥用量、最低混凝土強度等級、最大氯離子含量和最大堿含量做出了詳細規定。

二、伸縮縫的設置于混凝土外加劑的應用

給排水構筑物因其體型較大，經常會在混凝土澆筑過程中，由于水灰比過大，水泥用量過多，養護不當，或澆筑混凝土時產生大量水化熱，使混凝土硬化過程中產生伸縮裂縫，因此，《給排水工程構筑物結構設計規范》第6.2.1條規定的伸縮縫最大間距，其補充了當有經驗時，混凝土中施加可靠的外加劑或澆筑混凝土時設置后澆帶，減少其收縮變形。此時構筑物的伸縮縫間距可根據經驗確定，不受表列數值限制。

應該明確，規范首先強調的是當構筑物長度寬度超出伸縮縫最大間距時，應首先考慮設置伸縮縫，只是在結構處理上比較困難時，才考慮摻入外加劑或設置后澆帶的方法擴大伸縮縫的間距。所以設計時贏充分考慮給水排水構筑物所處的工程環境條件，對不同構筑物區分對待。但對于超大型構筑物，設置伸縮縫是減少水池開裂的主要措施之一，對于敞口水池永久暴露于大氣中，宜考慮設置永久伸縮縫。

在設計中，若增加伸縮縫間距，施工圖中不但要注明混凝土摻入膨脹劑，強度等級，抗滲等級，還要在圖紙中注明水中養護14d的混凝土限制膨脹率（底板0.02～0.03%、側墻0.03～0.035%、后澆帶0.035～0.045%），用以補償混凝土的收縮，替代設置伸縮縫，同時還宜從構造上適當加強水平鋼筋，提高鋼筋混凝土的極限拉伸強度。

三、抗震設防烈度及抗震構造措施

抗震設防烈度采用現行的中國地震動參數區劃圖的地震基本烈度或按經批準的抗震設防區劃確認的抗震設防烈度進行抗震設計。

在給排水構筑物設計中，應按本地區抗震設防烈度提高一度采取抗震措施計。《室外給排水和燃氣熱力工程抗震設計規范》第1.0.7條規定下列構筑物宜提高一度采取抗震措施：1、給排水工程中的取水構筑物和輸水管道，水質凈化處理廠內的主要水處理構筑物和變電站、配水井、送水泵房、氯庫等。2.排水工程中的道路立交處的雨水泵站，污水處理廠內的主要水處理構筑物和變電站、進水泵房、沼氣發電站等。因此，在以上構筑物進行抗震設計時，應根據規模和具體情況宜按工程所在地區的抗震設防烈度提高一度采取抗震措施。

設防烈度為8、9度時，采用鋼筋混凝土的矩形水池，在池壁拐角處，里外層水平向鋼筋的配筋率均不宜小于0.3%，伸入兩側池壁內的長度不得小于1/2池壁高度。

四、腐蝕性等級及預防措施

給排水構筑物因多為地下混凝土結構，所處環境多為地下水位干濕交替或者長期浸泡環境下，為保證受腐蝕性介質作用的構筑物在設計使用年限內正常使用，設計中必須明確腐蝕性等級。在《工業建筑防腐蝕設計規范》中，微腐蝕可不做防護；弱腐蝕：墊層為C20，基礎可以不做防護；中等腐蝕：墊層采用耐腐蝕材料，基礎表面需涂聚合物水泥砂漿，厚度≥5mm。強腐蝕：墊層采用耐腐蝕材料，基礎表面涂環氧瀝青或聚氨酯瀝青涂層，厚度≥500μm。

五、結束語

篇5

2002 年由建設部和中國工程建設標準化協會頒發了一系列給水排水工程結構設計技術標準，在執行過程中審查施工圖發現，在若干問題上易出現偏差， 特此針對這些問題作出說明和建議。下文分幾個方面對問題進行闡釋。

一、關注給水排水工程結構特征及其應用標準

國家標準與協會標準的應用根據我國1989 年頒發施行的 中華人民共和國標準化法，規定我國實施強制性和推薦性兩類標準。強制性標準主要是針對：人體健康，人身、財產安全、環保方面。推薦性標準的對象是純技術性的，相當于國外的學術團體標準。 制訂這些技術標準都經過科學論證和大量的工程實踐經驗的總結，可以極大地解脫設計人員的自我探索精力，很少有人會棄之不用而甘冒風險。

給水排水工程結構的設計要求，完全不同于民用建筑結構也不同于水工結構。據此，給水排水工程結構設計需要有一系列針對性強的設計標準。自20世紀70 年代原國家建委和建設部開始組織制定這方面的設計標準和相應的施工驗收標準。需要強調的是對管道進行結構設計，不能只按產品標準隨意選用，需通過結構設計核算后，選定合適的產品。

總之，給水排水工程結構設計應按本系列的標準執行，除在系列標準中說明引用其他標準外，一概避免混用民用建筑結構的設計標準。

二、 保證結構耐久性的措施

1. 材料：配制混凝土的水泥品種、水灰比的控制、 堿含量的限定、 強度等級、 抗滲和抗凍等級等要求。

2.構件截面設計：①按彈性體系，不考慮塑性內力重分布；②對中心受拉或小偏心受拉的構件，需按抗裂度核算，不允許裂縫出現；③對于受彎、大偏心受拉或壓的構件，要以控制裂縫寬度進行核算，避免構件內鋼筋在開裂部位加劇銹蝕，影響結構的耐久性。

3.構造措施：鋼筋凈保護層厚度的最小值規定；提高構件均勻碳化過程的時間；敞口水池頂端設置加強筋、超長池壁設置變形縫及縱向每側溫度筋的最小配筋率。

三、裂縫寬度計算式

鋼筋混凝土結構構件裂縫寬度計算式，在2002年頒發的給水排水工程結構設計系列標準中，仍引用 給水排水工程結構設計規范GBJ69 84 中的公式。應用此項公式的計算結果以及對受彎、大偏拉、大偏壓的銜接計算，與民用建筑的 混凝土結構設計規范 GB50010 2001中的計算公式得出的結果不相等同，后者通常要大些。所以，應該充分注意到裂縫寬度計算公式的重要性，而且鋼筋的配置量取決于裂寬的限值。

鋼筋混凝土結構構件的裂縫寬度計算是難度很大的，由于影響因素眾多，根據現有的試驗數據，不裂縫間距，裂縫寬度的離散性一般都很大，若要由此建立一個較精確的計算式是現實的。對此，英國BS8110標準中已給予充分的表敘，其用詞為Assessment(估計)，區別于其他條文中的Calculation。據此，對裂縫寬度的計算公式，還應立足于與工程實踐的適應性。

四、關于閉水試驗工況

對于貯水構筑物的結構設計中，均需考慮閉水試驗工況。主要是針對地下式水池的閉水試驗工況，規范規定在強度核算基礎上還應進行限制裂縫寬度核算。爭議之處，并不在于是否需要核算裂縫寬度，而是在對應的計算式中，裂寬發展的時間效應系數取1 8是否合適。從試驗角度，裂縫寬度大部分在不長的時間內形成，在閉水試驗的幾天時間內，裂縫開展已大部分形成。盡管從理論上可以取小于1 8 的系數，但具體取值尚難以定量。目前只能取1 8 ，待積累經驗后，再作完善。

五、關于變形縫的設置與外加劑的應用

對盛水構筑物而言，體量大，在混凝土澆筑成型過程中， 由于水化熱的影響經常導致池體開裂，據此規范提出設置變形縫的要求。如英國BS 標準中列有詳盡的規定。在國內盛行混凝土的配制中，常以外加劑替代變形縫來補償混凝土的收縮。為此，《規范》提出了應用的條件，強調了工程實踐經驗。這里的涵義是多方面的。

不能簡單地認為摻入外加劑是靈丹妙藥，可以妥善解決池體開裂現象，工程實踐已反映了多起構筑物施加外加劑后仍然出現墻體開裂的狀況。對此，應該明確《規范》首先強調的是設置變形縫，通常只是在結構上處理比較困難時，才考慮摻加外加劑擴大以變形縫間距，且不得超過《規范》規定間距的兩倍。

變形縫處若施工不佳會滲漏水的說法，顯然是不合理的。首先，如果施工質量不佳，不論在任何部位都是不能允許的；其次是現行的變形縫構造并不是很復雜，不難保證施工質量。

六、矩形盛水構筑物的角隅應力應予重視

矩形盛水構筑物的墻體拐角處，不論墻體是豎向單向受力還是雙向受力，均將受到由于相鄰墻體約束引起的彎曲應力，以及相鄰墻體傳遞的邊緣反力。從近兩年施工情況來看，一般對相鄰墻體傳來的邊緣反力易遺漏。尤其是對于中隔墻，通常視為不受力，實際上其端部要承受與之相連兩側墻體上的邊緣反力，應以控制開裂核算。

七、結語

本人根據給水排水結構設計規范和已建工程較經驗，提出了一些有關意見和建議，以供同行參考。希望大家在施工過程中多注意積累實踐經驗，注意細節問題，并加以總結。其目的是使結構設計更加完善，提高質量水平。

參考文獻

[1]給水排水工程結構設計規范編制組.《給水排水工程結構設計規范 》[S]

[2]胡德鹿.新規范結構的設計使用年限[J].工程建設標準化，2005年第2期

篇6

2002 年由建設部和中國工程建設標準化協會頒發了一系列給水排水工程結構設計技術標準，在執行過程中審查施工圖發現，在若干問題上易出現偏差, 特此針對這些問題作出說明和建議。下文分幾個方面對問題進行闡釋。

一、關注給水排水工程結構特征及其應用標準

國家標準與協會標準的應用根據我國1989 年頒發施行的 中華人民共和國標準化法，規定我國實施強制性和推薦性兩類標準。強制性標準主要是針對：人體健康，人身、財產安全、環保方面。推薦性標準的對象是純技術性的，相當于國外的學術團體標準。 制訂這些技術標準都經過科學論證和大量的工程實踐經驗的總結,可以極大地解脫設計人員的自我探索精力,很少有人會棄之不用而甘冒風險。

給水排水工程結構的設計要求，完全不同于民用建筑結構也不同于水工結構。據此,給水排水工程結構設計需要有一系列針對性強的設計標準。自20世紀70 年代原國家建委和建設部開始組織制定這方面的設計標準和相應的施工驗收標準。需要強調的是對管道進行結構設計，不能只按產品標準隨意選用，需通過結構設計核算后,選定合適的產品。

總之，給水排水工程結構設計應按本系列的標準執行,除在系列標準中說明引用其他標準外,一概避免混用民用建筑結構的設計標準。

二、 保證結構耐久性的措施

1. 材料：配制混凝土的水泥品種、水灰比的控制、 堿含量的限定、 強度等級、 抗滲和抗凍等級等要求。

2.構件截面設計：①按彈性體系，不考慮塑性內力重分布；②對中心受拉或小偏心受拉的構件，需按抗裂度核算，不允許裂縫出現；③對于受彎、大偏心受拉或壓的構件，要以控制裂縫寬度進行核算，避免構件內鋼筋在開裂部位加劇銹蝕，影響結構的耐久性。

3.構造措施：鋼筋凈保護層厚度的最小值規定；提高構件均勻碳化過程的時間；敞口水池頂端設置加強筋、超長池壁設置變形縫及縱向每側溫度筋的最小配筋率。

三、裂縫寬度計算式

鋼筋混凝土結構構件裂縫寬度計算式，在2002年頒發的給水排水工程結構設計系列標準中，仍引用 給水排水工程結構設計規范gbj69 84 中的公式。應用此項公式的計算結果以及對受彎、大偏拉、大偏壓的銜接計算，與民用建筑的 混凝土結構設計規范 gb50010 2001中的計算公式得出的結果不相等同，后者通常要大些。所以，應該充分注意到裂縫寬度計算公式的重要性，而且鋼筋的配置量取決于裂寬的限值。

鋼筋混凝土結構構件的裂縫寬度計算是難度很大的，由于影響因素眾多，根據現有的試驗數據，不裂縫間距，裂縫寬度的離散性一般都很大，若要由此建立一個較精確的計算式是現實的。對此，英國bs8110標準中已給予充分的表敘，其用詞為assessment(估計),區別于其他條文中的calculation。據此,對裂縫寬度的計算公式，還應立足于與工程實踐的適應性。

四、關于閉水試驗工況

對于貯水構筑物的結構設計中，均需考慮閉水試驗工況。主要是針對地下式水池的閉水試驗工況，規范規定在強度核算基礎上還應進行限制裂縫寬度核算。爭議之處，并不在于是否需要核算裂縫寬度，而是在對應的計算式中，裂寬發展的時間效應系數取1 8是否合適。從試驗角度，裂縫寬度大部分在不長的時間內形成，在閉水試驗的幾天時間內，裂縫開展已大部分形成。盡管從理論上可以取小于1 8 的系數，但具體取值尚難以定量。目前只能取1 8 ，待積累經驗后，再作完善。

五、關于變形縫的設置與外加劑的應用

對盛水構筑物而言，體量大，在混凝土澆筑成型過程中, 由于水化熱的影響經常導致池體開裂，據此規范提出設置變形縫的要求。如英國bs 標準中列有詳盡的規定。在國內盛行混凝土的配制中，常以外加劑替代變形縫來補償混凝土的收縮。為此，《規范》提出了應用的條件,強調了工程實踐經驗。這里的涵義是多方面的。

不能簡單地認為摻入外加劑是靈丹妙藥，可以妥善解決池體開裂現象，工程實踐已反映了多起構筑物施加外加劑后仍然出現墻體開裂的狀況。對此，應該明確《規范》首先強調的是設置變形縫，通常只是在結構上處理比較困難時，才考慮摻加外加劑擴大以變形縫間距，且不得超過《規范》規定間距的兩倍。

變形縫處若施工不佳會滲漏水的說法，顯然是不合理的。首先，如果施工質量不佳，不論在任何部位都是不能允許的；其次是現行的變形縫構造并不是很復雜，不難保證施工質量。

六、矩形盛水構筑物的角隅應力應予重視

矩形盛水構筑物的墻體拐角處，不論墻體是豎向單向受力還是雙向受力，均將受到由于相鄰墻體約束引起的彎曲應力，以及相鄰墻體傳遞的邊緣反力。從近兩年施工情況來看，一般對相鄰墻體傳來的邊緣反力易遺漏。尤其是對于中隔墻，通常視為不受力，實際上其端部要承受與之相連兩側墻體上的邊緣反力，應以控制開裂核算。

七、結語

本人根據給水排水結構設計規范和已建工程較經驗，提出了一些有關意見和建議，以供同行參考。希望大家在施工過程中多注意積累實踐經驗，注意細節問題，并加以總結。其目的是使結構設計更加完善,提高質量水平。

參考文獻：

[1]給水排水工程結構設計規范編制組.《給水排水工程結構設計規范 》[s]

[2]胡德鹿.新規范結構的設計使用年限[j].工程建設標準化,2005年第2期

篇7

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

結構計算原則應滿足相關規范的要求，分別對結構進行承載力極限狀態和正常使用極限狀態的計算，吸收塔基礎的設計包含：地基的承載力極限狀態驗算、地基的正常使用極限狀態也即地基變形是否滿足設備要求的計算；基礎的承載力極限狀態計算。

柱腳按結構的內力分析，可大體分為鉸接連接柱腳和剛性連接柱腳兩大類。但在實際工程應用中，介于兩者之間的半剛性固定柱腳的情況也會出現；即使作為鉸接柱腳和剛接柱腳的處理，在實際中也不是理想的鉸接和完全的剛接。但從簡化工程計算考慮，在鉸接柱腳的設計中，認為只傳遞垂直力和水平力；在剛接柱腳的設計中，不僅認為能夠傳遞垂直力和水平力，還能夠傳遞彎矩。

基本規定

1.1 設計基本參數的確定：

環境條件所涉及的參數一般根據初步設計和施工圖設計階段的《巖土工程勘測報告》和《水文氣象報告書》確定。對于地震作用，如果有工程所處廠址的地震安評報告，應遵照執行。根據以上報告應確定以下內容：

1.1.1基本風壓：基本風壓：根據《水文氣象報告》取值，即按照50年一遇、離地10m高、10min平均年最大風速，按照（kN/m2）計算。

1.1.2 基本雪壓：按照《水文氣象報告》取值，即50年一遇的最大雪壓。

1.1.3地面粗糙度：分為A、B、C、D四類（根據《建筑結構荷載規范》GB50009-2012。

1.1.4 最大凍土深度：按照《巖土工程勘測報告》取值。

1.1.5設計地震參數：一般按《建筑抗震設計規范》執行，當工程有《地震安全性評價報告》時，按審查后的結論執行。

場地50年超越概率10%的地震動峰值加速度及地震基本烈度，

場地50年超越概率63%的地震動反應譜特征周期，

場地50年超越概率63%的水平地震影響系數最大值。

1.2結構設計標準的確定

1.2.1結構安全等級：二級，設計使用年限為50年（按《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068—2001）。

1.2.2抗震設防標準：同廠址區的地震設防烈度，相等于丙類建筑。

1.2.3地基變形控制，按GB50007-2011的5.3.4，按多層和高層建筑的整體傾斜，當高度大于24米、小于等于60米時（吸收塔高度大多在此范圍內），滿足變形允許值0.003，傾斜指基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值。

1.2.4基礎耐久性：按《混凝土結構耐久性設計規范》GB/T50476-2008的規定，根據結構的使用年限、結構所處的環境類別及作用等級進行設計。

設計原則、依據及荷載

2.1 設計原則：

結構計算原則應滿足相關規范的要求，分別對結構進行承載力極限狀態和正常使用極限狀態的計算，吸收塔基礎的設計包含：地基的承載力極限狀態驗算、地基的正常使用極限狀態也即地基變形是否滿足設備要求的計算；基礎的承載力極限狀態計算。

2.2 設計依據：

上部建筑物傳至基礎頂部的荷載，可通過上部結構計算得到各種組合，吸收塔基礎、事故漿液箱及工藝水箱底部荷載，由脫硫廠家或工藝專業提供在各種工況下的的荷載內力值，即垂直荷載、水平荷載及彎矩的設計值和標準值進行組合。

2.3 荷載

2.3.1荷載分類

2.3.1.1 吸收塔基礎、事故漿液箱及工藝水箱結構上部結構荷載：可分為以下三類：

a）永久荷載（恒荷載）：結構自重、設備自重；

b）可變荷載（活荷載）：正常運行時設備、管道及容器中的充填物重；

c）偶然荷載：非正常運行時設備（含管道）荷載，如設備管道的事故積粉、積灰荷載、水壓試驗、排氣產生的荷載。

2.3.2荷載效應組合

2.3.2.1 基本原則：

用于基礎設計的荷載效應組合按《建筑結構荷載規范》GB 50009—2012分為基本組合、標準組合、準永久組合、地震效應組合。其中用于地基承載力驗算時，采用標準組合和地震作用效應標準組合；用于基礎構件結構設計時，采用基本組合及地震作用效應基本組合；用于基礎變形驗算時采用準永久組合。

2.3.2.2 標準組合：

正常運行工況下的承載能力：S= SGK+ SQ1+φ2SQ2

其中：S……………荷載標準組合值

SGK………… 吸收塔上部結構自重恒載、設備自重、基礎及其上部土重；

S Q1…………設備荷載活載，設備正常運行時可能存在的雪荷載或風荷載；

S Q2…………設備荷載活載，設備正常運行時可能存在的風荷載或雪荷載；

φ2…………二個以上活荷載組合時的組合系數。其中風荷載的組合值系數取0.6。

2.3.2.3 基本組合：

正常運行工況下的承載能力：S=γGSGK+γQ1SQ1+γQ2φ2SQ2

其中： S……………荷載基本組合值；

γG…………吸收塔上部結構自重恒載，取1.2；

γQ1…………設備荷載活載分項系數，取1.4；

γQ2…………設備荷載活載分項系數，取1.4；

φ2…………二個以上活荷載組合時的組合系數。風荷載取0.6，雪荷載時取0.7。

2.3.2.4 準永久組合

正常運行工況下的承載能力：S=SGK+φQ1SQ1

其中：S……………荷載準永久組合值

φQ1…………荷載組合時的準永久值系數。

2.3.2.5 地震作用及效應組合

按《建筑抗震設計規范》GB 50011—2012 規范，地震作用及效應組合按下列組合公式計算：

a）標準組合：S= SGE+ SEhk

其中：SGE…………重力荷載代表值，SGE =SGK+φQ1SQ1

SEhk…………水平地震作用荷載；

φQ1…………各可變荷載的組合值系數。

b）基本組合：S=γGSGE+γEhSEhk

其中：γG…………重力荷載組合系數，取1.2；

γEh…………水平地震作用組合系數，取1.3。

基礎計算：

脫硫吸收塔基礎一般可采用圓板（或環板）基礎，即筏板基礎的平板式類型。筏板基礎可以有效地提高基礎承載力，增強基礎剛度，調整地基不均勻沉降。

3.1 確定基礎底面尺寸及底板的內力計算：

3.1.1 基礎底面尺寸：

應根據地基土的承載力、上部結構的布置（脫硫公司提出的要求）及荷載分布等因素，按上一章的規定確定。

3.1.2基礎底板的內力計算:按《煙囪設計規范》GB50051-2002的11.4.2條，基礎底板的壓力可按均布荷載采用，并取底板邊緣處的最大壓力。

3.2 基礎配筋設計：

3.3.1 配筋計算

按《混凝土結構設計規范》GB 50010—2010受彎構件設計。

3.3 基礎設計的計算方法：

3.3.1 PKPM程序計算。

3.3.2 Mathcad軟件編制的計算程序。

3.3.3 Excel軟件編制的計算程序。

3.3.4 世紀奇云軟件特殊結構中的圓形環形基礎。

3.4 基礎構造措施

3.4.1 基礎底板配筋：受拉鋼筋的最小配筋百分率不應小于取0.15%（按GB 50010—2010的8.5.2），鋼筋配置為板頂、底雙向配置。

3.4.2 當筏板的厚度大于2000mm時，宜在板厚中間部位設置直徑不小于12mm、間距不大于300mm的雙向鋼筋網。

3.4.3 基礎施工完后應按場地條件對其表面進行防腐，防腐措施根據場地土及地下水對混凝土腐蝕性按《混凝土結構耐久性設計規范》及《工業建筑防腐蝕設計規范》確定。

參考文獻

【1】〈建筑抗震設計規范〉GB 50011-2010 中國建筑工業出版社

篇8

0引言

隨著社會不斷發展，我國公路橋梁建設事業蓬勃發展，取得了顯著成果。然而，公路橋梁結構耐久性問題也隨之突顯，理應引起公路橋梁結構設計、工程施工和維護等相關方面的重視。本文結合多年的公路橋梁結構耐久性設計實踐經驗，從保證混凝土結構耐久性、保證鋼筋混凝土保護層厚度、保證構造配筋科學、保證后張法預應力鋼筋管道壓漿質量、保證橋面鋪裝層防水等幾個主要方面就公路橋梁結構耐久性設計進行了以下論述。

1結構設計耐久性分析

橋梁建設作為我國的基礎建設項目，已經成為國家綜合實力的重要體現之一。近年來，我國公路橋梁數量猛增，由于其在經濟發展中起著至關重要的作用，人們對其結構耐久性設計越來越加以重視。公路橋梁結構設計的根本任務歸根結底就是用最經濟合理的途徑保證橋梁結構的安全、耐久和適用，使橋梁結構在工程施工和使用期內承受住各種預期的荷載作用。但公路橋梁在建造和使用期間，會遭受來自于環境、有害化學物質的侵蝕，還要承受來自于車輛、風雪、地震、疲勞使用及各種外來因素作用，與此同時，橋梁本身使用的建設材料性能也在逐漸退化，受多種因素影響，橋梁結構各部分必然會有不同程度的損傷和破壞，導致公路橋梁結構耐久性差。大量病害實例表明，除工程施工、建設材料、運營管理和維護等原因外，設計缺陷是影響公路橋梁結構耐久性差的決定性因素。因此，公路橋梁結構耐久性設計在保證經濟合理的前提下，還要注意橋梁結構分析、構件和連接的設計，取用規范規定的安全系數或可靠性指標，充分考慮建設材料和環境影響等因素，提高工程施工水平，加強運營管理和維護，以保證公路橋梁結構的耐久性。

2保證混凝土結構耐久性

近年來，我國公路橋梁事故頻發，造成重大經濟損失，產生了嚴重后果和影響。經調查研究證實，大多事故原因是由于設計不規范和施工質量差造成。施工過程中偷工減料、以次充好，，結構設計時態度不端正、不嚴謹，計算失誤等等因素造成了橋梁安全隱患存在重大問題。值得深思的是，目前公路橋梁結構耐久性設計，僅僅具有參考價值，而沒有計算出具體安全使用年限，更沒有對橋梁結構耐久性進行專業調查研究。此種情況不僅造成了橋梁事故頻發，也嚴重違背了國際上對橋梁結構耐久性日益重視的發展趨勢。要解決橋梁結構耐久性問題，首先應該保證混凝土結構的耐久性，而提高混凝土本身的耐久性是解決這一問題的關鍵，這就需要在施工過程中對水灰比例、水泥使用量、強度等級等混凝土材料組成情況進行嚴格控制把關。《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2004）（以下簡稱《橋規JTG D62》）對公路橋梁結構耐久性設計做出了明確規定，要求公路橋涵應根據所處環境進行耐久性設計，結構混凝土耐久性的基本要求應符合（表1）要求，這也是公路橋梁結構耐久性設計必須遵循的基本原則。

3保證鋼筋混凝土保護層厚度

鋼筋混凝土由鋼筋和混凝土復合型建筑材料構成。保護層厚度是指從鋼筋外邊緣到混凝土外邊緣的最短距離。鋼筋混凝土保護層具有提高混凝土構件截面受力性能，保護鋼筋不被銹蝕，增強耐火能力等作用。因此，保護層厚度對公路橋梁結構的耐久性、安全性、抗腐性、耐火性等起著決定性作用。我國現行規范中，已對鋼筋混凝土受力鋼筋保護層厚度提高了等級，可見其對橋梁結構的影響作用。正常情況下，隨著時間的延長，鋼筋混凝土的碳化程度會隨之加深，碳化達到一定程度后，鋼筋混凝土表面的強度和密度逐步降低，水蒸汽和其它有害氣體隨之侵入，此時保護層厚度決定了鋼筋混凝土的碳化時間長短，當保護層完全碳化后，鋼筋就會被銹蝕。鋼筋表面被銹蝕后會產生膨脹力（在混凝土體積中會增加2～4倍），形成向外脹力，并拱裂混凝土保護層，使有害氣體直接侵蝕鋼筋，從而影響公路橋

梁結構安全和使用年限。由此可以看出，保證鋼筋混凝土保護層的厚度是保護鋼筋不被銹蝕，提高混凝土結構耐久性、安全性、抗腐性、耐火性的重要舉措。《橋規JTGD62》中的普通鋼筋和預應力直線鋼筋最小混凝土保護層厚度（表2）規定與國際通用設計規范存在一些差距，設計者應根據實際情況保證鋼筋混凝土保護層的厚度。

4保證后張法預應力鋼筋管道壓漿質量

《橋規JTGD62》中對預應力鋼筋管道壓漿質量有明確規定，用水泥漿抗壓強度要高于30MPa，水灰比應在0.4～0.5之間，可以在試驗后摻入膨脹劑以減少收縮）。除此之外，《混凝土結構耐久性設計與施工CCES01》中也有相關說明，預應力鋼筋的銹蝕會破壞混凝土結構，且事先發現困難，因此設計時應特別注意，采用必要的防護手段保護。后張法預應力鋼

筋管道應盡量使用具備良好密封性的高密度塑料波形管為宜，事先要對鋼筋管道灌漿材料和方法進行試驗驗證，最大程度地減少漿體硬化后形成的氣孔，并使用真空灌漿，可適時摻入阻銹劑。

5保證橋面鋪裝層防水

篇9

【摘要】本文闡述了混凝土結構耐久性設計的重要性，分析了影響混凝土結構耐久性的因素，提出了提高混凝土結構耐久性的方法。

關鍵詞 混凝土結構；耐久性

Durability design of concrete structures

Xie Zhen-ming

(Shenzhen City Comprehensive Transportation Design Institute LtdShenzhenGuangdong518000)

【Abstract】This paper describes the importance of the durability of concrete structure design, analysis of the factors affecting the durability of concrete structure, we proposed a method to improve the durability of concrete structures.

【Key words】Concrete structures;Durability

1. 前言

（1）長期以來，人們受混凝土是一種耐久性能良好的建筑料這一認識的影響，忽視了混凝土結構耐久性問題，造成了混凝土結構耐久性研究的相對滯后，并為此付出了巨大的代價。

（2）國內外大量調查分析發現，引起混凝土結構耐久性失效的原因存在于結構設計、施工及維修的各個環節。雖然在許多國家的設計規范中都明確規定混凝土結構的耐久性要求，但是，這一宗旨并沒有充分地體在具體設計條文中，致使在以往的乃至現在的工程設計中普遍存在重視強度設計而輕視耐久性設計的現象。我國1989年頒布的《混凝土結構設計規范》和1985年頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》涉及結構耐久性的內容很少，除了一些保證結構耐久性的構造措施的一般規定之外，只對影響混凝土耐久性的裂縫寬度加以控制。

（3）經過多年的實踐后，在2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》增加了混凝土耐久性設計的內容，特別是《耐久性設計與施工指南CCES01》提出了混凝土結構應根據不同設計年限及相應的極限狀態和不同的環境進行類別及其作用等級進行耐久性設計的概念。明確提出了環境作用下混凝土結構的耐久性設計與施工的基本原則與要求，是結構設計理念上的重大突破，是工程結構科學的重大技術進步，對提高工程質量具有指導意義。

2. 影響混凝土結構耐久性的因素

2.1混凝土結構的耐久性是指結構對氣候作用、化學侵蝕、物理作用或任何其他破壞過程的抵抗能力。由于混凝土的缺陷（例如裂隙、孔道、汽泡、孔穴等），環境中的水及侵蝕性介質就可能滲入混凝土內部，產生碳化，凍融，銹蝕作用而影響結構的受力性能。并且結構在使用年限內還會受到各種機械物理損傷（腐損，撞擊等）及沖刷、溶蝕、生物侵蝕的作用。混凝土結構的耐久性問題表現為：混凝土損傷（裂縫、破碎、酥裂、磨損、溶蝕等）；鋼筋的銹蝕，脆化、疲勞、應力腐蝕；以及鋼筋與混凝土之間粘結錨固作用的削弱等三個方面。從短期效果而言，這些問題影響結構的外觀和使用功能；從長遠看，則會降低結構安全度，成為發生事故的隱患，影響結構的使用壽命。

2.2影響混凝土結構耐久性的因素十分復雜，主要取決于以下四個方面：

（1）混凝土材料的自身特性；

（2）混凝土結構的設計與施工質量；

（3）混凝土結構所處的環境條件；

（4）混凝土結構的使用條件和防護措施。

2.3混凝土材料的自身特性和結構的設計與施工質量是決定其耐久性的內因。混凝土的材料組成，如水灰比、水泥品種和數量，骨料的種類與級配都直接影響混凝土結構的耐久性。混凝土的缺陷（例如裂縫，氣泡，空穴等）都會造成水分和侵蝕性物質滲入混凝土內部，與混凝土發生物理化學作用，影響混凝土結構的耐久性。

2.4混凝土結構所處的環境條件和防護措施，是影響混凝土結構耐久性的外因。外界環境因素對混凝土結構的破壞是環境因素是對混凝土結構物理化學作用的結果。環境因素引起的混凝土結構損傷或破壞主要有：

（1）混凝土的碳化：

混凝土的碳化是指混凝土中氫氧化鈣與滲透進混凝土中的二氧化碳和其它酸性氣體發生化學反應的過程。一般情況下混凝土呈堿性，在鋼筋表面形成堿性薄膜，保護鋼筋免遭酸性介質的侵蝕，起到了“鈍化”保護作用。碳化的實質是混凝土的中性化，使混凝土的堿性降低，鈍化膜破壞，在水分和其它有害介質侵入的情況下，鋼筋就會發生銹蝕。

（2）氯離子的侵蝕：

氯離子對混凝土的侵蝕是氯離子從外界環境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯離子的主要來源，北方寒冷的冬季向道路、橋面灑鹽化雪除冰都有可能使氯離子滲入混凝土中。氯離子對混凝土的侵蝕屬于化學侵蝕，對結構的危害是多方面的，但最終表現為鋼筋的銹蝕。

（3）堿骨料反應：

堿-骨料反應一般指水泥的堿和骨料中的活性硅發生反應，生成堿-硅酸鹽凝膠，并吸水產生膨脹壓力，造成混凝土開裂。堿-骨料反應引起的混凝土結構破壞程度，比其他耐久性破壞發展更快，后果更為嚴重。堿-骨料反應一旦發生，很難加以控制，一般不到兩年就會使結構出現明顯開裂，所以有時也稱堿骨料反應是混凝土結構的“癌癥”。

(4) 凍融循環破壞：

滲入混凝土中的水在低溫下結冰膨脹，從內部破壞混凝土的微觀結構。經多次凍融循環后，損傷積累將使混凝土剝落酥裂，強度降低。

(5) 鋼筋銹蝕：

鋼筋腐蝕是影響鋼筋混凝土結構耐久性和使用壽命的重要因素。混凝土中鋼筋腐蝕的首要條件是混凝土的碳化和脫鈍，只有將覆蓋鋼筋表面的堿性鈍化膜破壞，加之有水分和氧的侵入，才有可能引起鋼筋的腐蝕。鋼筋腐蝕伴有體積膨脹，使混凝土出現沿鋼筋的縱向裂縫，造成鋼筋與混凝土之間的粘結力破壞，鋼筋截面面積減少，使結構構件的承載力降低，變形和裂縫增大等一系列不良后果，并隨著時間的推移，腐蝕會逐漸惡化，最終可能導致結構的完全破壞。值得注意的是，幾乎所有侵蝕混凝土和鋼筋的作用都需要有水作介質。另一方面，幾乎所有的侵蝕作用對混凝土結構的破壞都與侵蝕作用引起的混凝土膨脹，并都與最終的混凝土開裂有關。而且當混凝土結構開裂后，腐蝕速度將大大加快。混凝土結構的耐久性將進一步惡化。在影響混凝土結構耐久性的諸多因素中，鋼筋銹蝕危害最大，鋼筋銹蝕與混凝土碳化有關，混凝土保護層碳化是鋼筋銹蝕的前提，水分、氧氣的存在是引起鋼筋銹蝕的必要條件。因此，提高混凝土結構耐久性的根本途徑是增強混凝土密實度，防止或控制混凝土開裂，阻止水分的侵入；加大混凝土保護層的厚度，防止由于混凝土保護層碳化引起鋼筋鈍化膜的破壞。

3. 混凝土結構耐久性設計原則

3.1混凝土結構的耐久性取決于混凝土材料的自身特性和結構的使用環境，與結構設計、施工及養護管理密切相關。綜合國內外研究成果和工程經驗，一般是從以下三個方面解決混凝土結構的耐久性：

（1）采用高耐久性混凝土，增強混凝土的密實度，提高混凝土自身抗破損能力；

（2）加強排水和防水層設計，改善混凝土結構的環境作用條件；

（3）改進混凝土結構設計，其中包括加大混凝土保護層厚度；加強構造鋼筋，防止控制裂縫發展；采用具有防腐保護的鋼筋（例如：體外預應力筋，無粘結預應力筋，環氧涂層鋼筋等）。

3.2結構混凝土耐久性的基本要求。

（1）提高混凝土自身的耐久性是解決混凝土結構耐久性的前提和基礎。混凝土的耐久性主要取決于混凝土的材料組成，其中水灰比，水泥用量，強度等級均對耐久性有較大影響。2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》在總則中增加耐久性設計內容，明確規定了不同使用環境下，結構混凝土的基本要求，對影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量和堿含量做出了限制規定，并規定應根據所處環境進行耐久性設計。結構混凝耐久性的基本要求應符表1的要求：

（2）為此，除了選擇級配良好的集料和精心施工保證混凝土充分搗實和水泥充分水化外，水灰比是影響混凝土密實性的最重要的條件。為了保證混凝土有足夠的耐久性，控制最低水泥用量也很重要的，因為單位水泥用量較高的混凝土，混凝土拌合物比較均勻，可減少混凝土搗實中出現的局部缺陷。混凝土抗凍融的能力與其含氣量有密切關系，因此，有抗凍要求的結構混凝土應摻入適量的引氣劑。

3.3加大鋼筋的混凝土保護層厚度。

混凝土碳化是鋼筋銹蝕的前提。就一般情況而言，只有保護層混凝土碳化，鋼筋表層鈍化膜破壞，鋼筋才有可能銹蝕。因此，加大鋼筋的混凝土保護層厚度，是保護鋼筋免于銹蝕，提高混凝土結構耐久性的最重要的措施之一。2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》給出的鋼筋最小混凝土保護層厚度列于表2。

3.4加強構造配筋，防止和控制混凝土裂縫。

混凝土結構的任何損傷與破壞，一般都是首先在混凝土中出現裂縫，裂縫是反映混凝土結構病害的晴雨表。反過來，裂縫的存在會增加混凝土滲透性，提拱了使侵蝕破壞作用逐步升級，混凝土耐久性不斷下降的渠道。當混凝土開裂后，侵蝕速度將加大加快，形成導致混凝土結構耐久性的進一步退化的惡性循環。因此，防止和控制混凝土的裂縫，對提高混凝土結構的耐久性是十分重要的。控制混凝土的裂縫，除按規范要求，控制正常使用極限狀態的工作裂縫以外，更重要的是要采取構造措施，控制混凝土施工及使用過程大量出現的非工作裂縫。2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》突出強調了加強水平防縮鋼筋和箍筋在控制裂縫中的作用，提高了水平防收縮鋼筋的配筋率和箍筋間距的限制。

3.5提高后張法預應力鋼筋管道壓漿質量的措施。

后張法預應力鋼筋管道壓漿質量是影響預應力混凝土梁耐久性的關鍵之一。2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》規定，預應力鋼筋管道壓漿所用水泥漿的抗壓強度不應低于30MPa，其水灰比為0.4～0.5，為減少收縮，可通過試驗摻入適量膨脹劑。《耐久性設計與施工CCES01》認為，預應力筋的銹蝕會導致結構的突然破壞，事先不易發現，在耐久性設計中必須特別重視，并宜采用多重的防護手段。對于可能遭受氯鹽侵蝕的預應力混凝土結構，預應力筋、錨具、連接器等鋼材組件宜采用環氧涂層或涂鋅，后張預應力體系的管道必須具有密封性能，不應使用金屬的螺旋管，宜采用有良好密封性能的高密度塑料波形管，管道灌漿材料和灌漿方法要事先通過試驗驗證，盡可能降低漿體硬化后形成的氣孔，并采用真空灌。必要時還可以在灌漿材料中摻入適量的阻銹劑。

3.6加強鋼筋混凝土結構的防水設計。

鋼筋混凝土結構的防水層具有重要的防護作用，必須精心設計與施工。橋如面鋪裝層應采用密實性較好的C30以上等級的混凝土，混凝土鋪裝層內應設置鋼筋網，防止混凝土開裂。采用復合纖維混凝土和在混凝土中摻入水泥基滲透結晶材料(賽柏斯)，都能收到較好的防水效果。橋面鋪裝層頂面應設置防水層，特別是連續梁（或懸臂梁）的負彎矩段更應十分重視防水層設計。加強泄水管設計，應特別注意泄水管周邊的構造細節處理。加強伸縮縫處的排水設計，防止水分從伸縮縫處滲入梁內。

4. 結語

篇10

1、前言

地下室的結構設計是一個綜合性很強問題，涉及到的內容繁多而復雜，有些問題至今尚未得到很好的解決，如：地基與基礎的相互作用問題.上部結構剛度對地基基礎的影響等等。現代高層建筑由于地下工程龐大， 建設工程在地下的投資已經接近甚至超過了地上， 因此無論是從技術還是從經濟的角度講都需要我們更深入地研究地下室結構設計的技術問題， 提高地下室結構設計的水平， 真正做到技術與經濟同步.安全與適用協調。

2、地下室結構設計的特點要求

地下室結構設計的主要內容包含幾個方向：

⑴是主體結構設計，包括頂板、外側墻、底板等其它構件的結構設計；

⑵是孔口防護設計，包括出入口的防護和消波系統（防護設備）其中出人口的防護包含防護密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計算，出人口通道（包括風井）的計算等幾個方面，而消波系統則包含防爆破活門的選用和擴散室（箱）的設計。

⑶是地下室是否與上部結構一起計算對于計算結果影響較大，其底板經常同時作為結構的基礎，需要考慮地基的反作用力，頂板作為工程的重要部位，需要組合核爆炸力的等效靜荷載，外墻則需考慮側向的土、水的水平作用組合。

總之，地下室的結構設計可按整體設計和構件的單獨設計分別進行。結構設計的可靠性可以降低，一般建筑結構（延性破壞）失效概率為6.8%，而地下室結構（延性破壞）失效概率為6.1%，需考慮結構的動力效應，結構構件可考慮進人塑性工作狀態，材料設計強度可以提高。在快速加載的情況下，材料力學性能發生比較明顯的變化。主要表現為強度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對結構工作起到有利作用。

3、地下室結構設計中存在的問題

3.1地下室結構平面設計

地下室工程涉及的專業極為復雜，在高層建筑的地下室結構設計時，需綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設備用房及管道、坑道、排水、通風、采光等各專業的配合。例如地下室的長度超過設計規定的長度時，需要與結構專業配合，確定是否設置變形縫，通常應盡可能少設或不設變形縫，因為設置變形縫會使得變形縫處的防水處理變得復雜。設計人員可以通過設置后澆帶和合理使用混凝土外加劑或地上設縫、地下不設縫等方式，達到不設縫的目的。若地下室過長，依靠設置后澆帶的方法難以解決，設計人員應合理地調整平面，將地下室分割成幾個小地下室，中間用較窄的通道相連，以滿足使用及管道相連的要求，而將變形縫設置在通道處，這樣可以使接縫較少且處于受力較小處，便于補救。在結構設計時應合理地設置采光通風井，若高層建筑采光通風井位置設計不當，例如在側壁外作附加通長采光井，而采光井外壁又不能與地下室頂板整體連接，會造成地下室保證結構穩定功能的喪失，不能有效地將上部的地震及風力作用傳至側壁及地面，不能滿足高層建筑的埋深要求。

3.2地下室外墻結構設計

地下室的外墻是結構設計的重點，應按水、土壓力驗算外墻抗裂。在設計時應注意以下要求：

⑴是荷載，地下室外墻所承受的荷載分為水平荷載和豎向荷載。豎向荷載包括上部及地下室結構的樓蓋傳重和自重，水平荷載包括室外地面活載、側向土壓力、地下水側向壓力和人防等效靜荷載。在實際工程設計中，豎向荷載及風荷載或地震作用產生的內力一般不起控制作用，墻體配筋主要由垂直墻面的水平荷載產生的彎矩確定，而且通常不考慮與豎向荷載組合的壓彎作用，僅按墻板彎曲計算彎曲的配筋。

⑵是地下室外墻截面設計時，土壓力引起的效應為永久荷載效應。地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力，靜止土壓力宜由試驗確定。當不具備試驗條件時，砂土可取0.34～0.45，黏性土可取0.5～0.7。水位穩定的水壓力按永久荷載考慮，分項系數可取 1.2；水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮，分項系數宜取 1.3。有人防要求的地下室外墻的永久荷載分項系數，當其效應對結構不利時取 1.2，有利時取 1.0；抗爆等效靜荷載分項系數取1.0。

⑶是地下室外墻的配筋計算。實際設計時，配筋的計算，對于帶扶壁柱的外墻，不是根據扶壁柱的尺寸大小進行計算，而是均按雙向板計算配筋；扶壁柱則按地下室結構的整體電算分析結果進行配筋，不按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。

4、建筑工程地下室結構優化設計

4.1抗震設計

一般來講地下室抗震設計中較為常見的問題為：多層建筑中半地下室埋深不夠，房屋層數包括半地下室層已達8層，層數和總高度超過要求，違反GB50011- 2010《建筑抗震設計規范》條例。地下室頂板為上部結構嵌固端，地下室一層抗震等級定為三級，而上部結構為二級，按GB50011- 2010《建筑抗震設計規范》條例地下室也應為二級。

若地下室設計不當，對其整體的抗震性能會產生較大的影響。根據施工圖審查要點，般來講，對于半地下室的埋深要求應大于地下室外地面以上的高度，才能不計算其層數，總高度才能從室外地面算起。地下室的墻柱與上部結構的墻柱應協調統一。對地下室頂板室內外板面標高變化處，當標高變化超過梁高范圍時則形成錯層，應采取一定的措施進行處理，否則不應作為上部結構的部位。相關規范明確規定，作為上部結構部位的地下室樓層的頂樓，蓋應采用梁板結構，地下室頂板為無梁樓蓋時不應作為上部結構的部位。結構計算應向下

計算至滿足要求的地下室樓層或底板，但剪力墻底部加強區層數應從地面往上計算，并應包括地下層。

4.2地下室抗浮、抗滲設計

一般來講，此類設計常見問題為：地下水位未按勘察報告確定，或勘察報告未提供計算浮力的地下水位及其變幅，違反了 GB50007- -2011《建筑地基基礎設計規范》條例；斜坡道未進行抗浮驗算，斜坡道與主體分縫處未作處理；抗浮驗算不滿足要求，不符合GB50009- 2012《建筑結構荷載規范》條例等。

實際在地下室抗浮設計時僅考慮正常使用的極限狀態，而對施工過程和洪水期重視不足，因而會造成地下室施工過程中因抗浮不夠而出現局部破壞。另外，在同一整體大面積地下室的上部常建有多棟高層和低層建筑，由于地下室的面積較大、形狀又不規則，且地下室上方的局部沒有建筑，此類抗浮問題相對難以處理，須作細致分析后再進行處理。地下室結構設計除應滿足受力要求外，抗滲也是其中一個重點。由于鋼筋混凝土結構通常帶裂縫工作，要達到抗滲目的，一般可采取以下措施：

⑴補償收縮混凝土。在混凝土中摻微膨脹劑，以混凝土的膨脹值抵消混凝土的最終收縮值。當其差值大于或等于混凝土的極限拉伸時，即可控制裂縫；

⑵膨脹帶。混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會完全補償混凝土的早期收縮變形，而設置補償收縮混凝土帶可以實現混凝士連續澆注無縫施工；

⑶后澆帶。后澆帶作為混凝土早期短時期釋放約束力的一種技術措施，較長久性變形縫已有很大的改進并廣泛應用；

5、結束語

高層建筑地下室結構設計顯然是一個復雜的過程，但是，只要把握設計要點，抓住設計重點，以合理的設計為前提，進行全面考慮，使建筑地下室結構設計工作發揮其最大的經濟作用和社會效益、戰略效益。