时间：2022-11-26 19:17:38
关键词：组合结构；钢梁；钢筋混凝土柱； 节点
近年来，在组合结构中出现了一种新型的结构形式，即由钢梁(Steel beam)和钢筋混凝土柱(Reinforced concrete column)组成的框架(RCS)结构。柱子为压弯构件，采用钢筋混凝土柱，可以利用混凝土受压性能好，易于就地取材，以及利用混凝土构件刚度大、耐久性好和耐火性好的优点，以达到节约钢材，降低成本，增加结构的稳定性的目的。梁为受弯构件，采用钢材，可利用钢材强度高，以及钢结构构件质量轻、施工速度快的优点，从而减轻结构自重，减小构件截面尺寸，降低房屋高度，增大有效使用空间，降低基础造价，加快施工速度。由于这种结构具有以上种种优点，所以在组合结构中得到了迅速发展[1,2]。本文主要介绍了RCS节点在国内外的研究及应用概况。
l 国外RCS节点的研究及应用概况
在美国，RCS组合框架结构被视为传统中高层建筑结构的一种延伸，它是用钢筋混凝土柱代替钢框架中的钢柱，只是在钢筋混凝土柱的中心设置小截面的用于施工架立的钢骨(Steel erection column)，并且在节点处采用钢梁贯通(Through bean)的方式，即钢梁连续穿过钢筋混凝土柱，柱中钢骨不进入节点，而是焊接在钢梁的上下翼缘上。
这种节点的特点为：(1)对承受较大的轴向压力来讲，由于钢柱存在受压失稳的问题，通常都是由稳定条件来控制钢柱的截面尺寸，钢材强度高的优势并不能充分发挥，材料的利用率不高；而RC柱由于其断面不会太小，稳定问题不起控制作用，材料强度的利用率要高于钢柱，而且采用RC柱能够增加结构的抗侧刚度，减小侧向位移。(2)由于采用梁贯通式节点，可以将钢梁连接处设置在跨中受力较小的部位，这样就避免了梁柱节点处焊缝密集，焊接应力集中的不利局面，并且减少了现场焊接量，加快了施工速度。(3)美国式节点的施工方法也有其自身的优点，以一多层框架为例来示意的RCS组合框架的施工过程。先由架立钢柱与钢梁组成施工阶段的钢框架，然后从下而上逐层在钢梁上铺设压型钢板，焊接楼盖抗剪栓钉，同时绑扎钢筋，安装柱模板，浇筑柱混凝土。在某层柱的混凝土达到一定强度之后，浇筑该层的楼板混凝土。所以架立钢柱只需承担施工阶段钢结构部分的荷载，满足施工阶段的可靠度要求，因而其断面小于型钢混凝土中钢骨的断面。这样就可以使每一道工序在不同的工作面进行，互不干扰，加快了施工速度，实现了钢框架的立体施工。
美国式RCS组合结构具备以上的特点，得到了建筑界的广泛赞同。在1986年，美国学者Griffis指出，RCS组合结构具有“充分利用材料”、“资金利用率高”、“施工速度快”等优点，被称为“低成本高效率”结构。他的研究表明，在轴压力作用下，按强度和刚度的要求，钢筋混凝土柱比钢柱的利用率高(Cost-effective)高8至11倍。上个世纪80年代初，美国在中高层建筑中，开始使用RCS组合框架。例如休斯顿市一中心的“First City Tower”大厦和该市的另一幢52层的高层建筑“The Three Houston GultToeer Building”的建成，进一步促进了美国学者对RCS组合框架结构的研究。
2 国内RCS节点的研究及应用概况
我国对组合结构框架节点研究比较晚。从公开发表的论文来看，仅有天津大学杨建江于2001年在循环荷载作用下进行了试验，研究了节点强度和变形性能，并给出了承载力计算公式。清华大学土木系、北京市工业设计研究院及海登德莱赛中国有限公司和金港机场建筑有限公司在2006年共同研究了3个钢梁一钢筋混凝土连接节点在梁端往复加载的试验。结果表明：采用的梁贯穿型连接具有良好的抗震性能，能够实现“强柱弱粱”、“强核心弱构件”的抗震概念设计要求，并提出这种组合节点的设计建议。由于我国的科技工作者刚刚认识到这种结构的优越性，所以我国对结构节点的工作性能认识还不够，仅在一些工业厂房和轻型房屋中采用RCS组合结构。如华北电力设计院1988年完成的山西神头第二发电厂(2台500MW机组)厂房，框架结构，柱子为现浇钢筋混凝土平腹杆双肢柱，梁为焊接工字型梁，节点处采用钢梁通过柱竖肢并采用空腹式角钢辅助架加强节点核心区约束作用的刚性连接方案。这是我国首次在大型工业厂房中采用RCS组合框架。除此之外，在1999年，郑州粮油工程建筑设计院设计的粮仓一房式仓CB一30采用门式刚架，柱子为钢筋混凝土矩形截面柱，梁为焊接工字型梁。工程实践表明，梁柱采用不同的材料，可以充分发挥各自的优点，达到经济实用的目的。随着对RCS组合结构的研究不断深入，这种结构在我国也会得到越来越多的应用。
综上所述，现在我国学者主要研究的是这种组合结构在循环荷载作用下的滞回性能、延性和耗能能力等。这种组合结构的滞回曲线比同条件下的钢筋混凝土构件或钢构件的滞回曲线饱满。重庆大学学者研究表明：从荷载一位移滞回曲线的形状来看，结构有良好的滞回性能，呈现弓形，是介于钢节点的纺锤形和混凝土节点的反S形之间的一种滞回环形状。当节点区域的混凝士开裂后，试件的滞回曲线也有捏缩的现象，但即使到了加载后期其捏缩程度也远不及钢筋混凝土严重。不同设防烈度区各类多层多跨典型钢筋混凝土框架在多条地面运动输入下的非线性动力分析后，钢筋混凝土框架节点组合移延性系数能达到4．0，但是相同条件下组合结构的梁端有效位移延性系数可以达到5.0以上。这表明RCS框架梁柱节点较容易满足延性有效系数4.0以前节点不出现剪切破坏的抗震性能要求。通过以上分析可以说明：组合结构梁柱节点具有比钢筋混凝土和钢构件更好的性能。
3 钢梁-钢筋混凝土柱节点在低周反复荷载作用下受力性能分析
本次试验研究试验参数为轴压比n=0.6、0.3，节点构造和钢筋砼柱的截面尺寸(350×350、300×300两种)．钢筋砼柱混凝土强度等级c30，为保证在试验中破坏发生在节点区，节点核芯区的混凝土强度等级为C20．钢材：纵筋为II级钢筋：箍筋I级钢筋，钢梁为钢板焊接成型，截面商为300mm，上下翼缘厚度为10mm，宽度为100mm。腹板厚度为8mm。试件No．1、No．2和No．4钢梁的腹扳在伸入节点2.5cm的部位切断，但上下翼缘穿过节点核芯区，并在节点核芯区配置了竖向和水平箍筋。竖向箍筋与钢梁穿过核芯区的上下翼缘焊接联结。试件No．1、No．2的水平和竖向箍筋率分别为0.27％和0.90％，试件No-4的水平和竖向箍筋率分别为0.32％和1.05％，核芯区体积含钢量分别为0.62％和2.97％。试件No．3钢粱的腹扳和上下翼缘均穿过节点孩芯区．核芯区的水平箍筋穿过钢粱的腹板时，在钢梁腹板上的箍筋穿过部位打孔使水平箍筋形成闭合环．水平箍筋的箍筋率为0.32％，节点核芯区的体积含钢率为(包括铜粱腹板)3.97％．为防止钢粱与混凝土接触部位混凝土局部受压破坏，在节点区钢梁的上下部位钢筋砼柱和柱的上下端头各配置了五片正交钢筋网片。
通过上述四个模型试验可以得到，（1）试验的四个承受梁端反对称反复荷载的现浇平面钢梁一铜筋砼柱组合节点均为由于核芯混凝土被沿节点对角线方向的斜向压力压碎而导致的斜压破坏。轴压比过大时，使节点的极限承载力和延性降低。设计时需强调“强节点，强锚固”原则。（2）节点核芯区的水平和竖向箍筋具有约束核芯混凝土，控制核芯区斜裂缝的产生和发展，减轻核芯混凝土的剥落程度，提高混凝土斜压杆承受斜向压力的能力。（3）由于钢粱截面高度较相同抗弯承载力的钢筋砼粱截面高度小许多，故柱核芯区锚固问题比钢砼粱柱节点更突出，设计时应采取措施防止柱纵筋在节点核芯区发生滑移。（4）钢粱腹板通过节点核芯区可以显著提高节点的极限承载力、耗能能力和抗裂度和刚度：但在钢粱腹板通过核芯区的组合节点中，同样需要配置一定数量的箍筋。（5）支撑加劲肋对节点抵抗剪力起着重要作用。实际设计时，应设置支撑加劲肋，其尺寸、刚度及其与钢梁腹板、翼缘之间的焊缝强度和刚度，需满足节点核芯砼斜压杆抗剪。（6）这里所研究的钢粱-钢筋砼柱组合节点中，钢粱的截面宽度一般比混凝土柱的截面宽度小许多，因此此处钢梁上下翼缘下部的柱端混凝土受到的局部压力很大，实际设计中应采取的措施防止柱端混凝土的局压破坏。试验表明，在与节点相邻的上下柱的端部设置钢筋网片和在节点区钢梁翼缘上焊接承压钢筋，能有效防止混凝土的局压破坏。
【关键词】钢筋混凝土框架结构 ， 建筑 ， 钢筋混凝土结构 ，钢结构
【 abstract 】 worldwide, reinforced concrete structure and steel structure in construction industry have been widely used in our country now more of the high-rise building is not exceptional also, one of the most widely used is steel reinforced concrete structure, however, as people living standard rising, the requirements of the people of the architecture design more and more is also high, at the same time for the construction model and the requirements of the building function is also becoming more diverse. At the same time with China's steel quantity unceasing enhancement, steel structures in the construction industry obtained a rapid development. This paper, from the reinforced concrete structure and steel structure overview of talking about, and then the reinforced concrete structure and steel structure of the related properties for comparative analysis, the reinforced concrete structure and steel structure of the practical application of the detailed analysis.
【 key words 】 reinforced concrete frame structure, building, steel reinforced concrete structure, steel structure
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
前言
近年来，我国建筑行业对钢筋混凝土结构与钢结构工程建设的要求也越来越高。无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计与施工中遇到的各种难题也日益增多，因而钢筋混凝土的结构设计与施工直接影响建筑物的质量，在现有的技术条件下，如何实现钢筋混凝土结构与钢结构工程设计的更可靠、更科学的施工并保证质量将成为建筑领域的讨论何研究热点，对于钢筋混凝土结构和钢结构的研究也显得十分的必要。
一、钢筋混凝土结构与钢结构概述
（一）钢筋混凝土结构说明
是用钢筋和混凝土建造的一种结构，由梁和柱刚性连接的骨架所组成，框架的连接点是刚节点，具有耐久、坚韧、防火性能好、比钢结构俭省钢材和费用低等优点。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。
由于钢材塑性、坚韧，经得住变形，能很好地承受压力负荷，其次钢材均质性和同性好，是较好的弹性材料，比较符合一般建筑和工程建筑力学的基本假设，因此，钢结构的抗震性能比钢筋混凝土结构的抗震性能好。
（二）钢结构说明
是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。钢结构由横梁和立柱联合组成能同时承受竖向荷载和水平荷载的结构构件。具有以下特点：
第一、自重较轻，工作的可靠性较高。
第二、抗震性、抗冲击性能较好。
第三、工业化程度较高，容易做成密封结构。
第四、易腐蚀，耐火性差。
二、钢筋混凝土结构与钢结构的实际应用剖析
（一）钢筋混凝土结构的实际应用分析
1、实例说明
某职业技术学院新建实验楼工程，作为学生实训、实验教学楼，框架五层结构，建筑面积6640 m²。基础为先张法预应力混凝土管桩，建筑檐口高度21. 30 m ，长104. 1 m ，宽10.8 m ，柱网尺寸5000 ×8400,C30钢筋混凝土桩承台，主体结构为C30 钢筋混凝土框架,层高3. 9 m ，1到16 层楼的每一层层高为5.7 m ，水泥砌块空心砖填充墙结构，屋面为红色水泥平瓦饰坡屋面、局部平屋面，外墙保温为40cm厚胶粉颗粒浆料底、聚合物抗裂砂浆外墙涂料面。
2、钢筋混凝土结构施工中的常见问题和处理方案
本工程在施工过程中也出现了一些常见的质量问题，对于质量通病的处理整改方案均得到了设计和监理方的认可。
（1）混凝土预应力管桩压不下去的问题:D列14、15～16 线CT - 6用型号为ZJ Y200B压桩机进行施工，承台161# ～173 #的桩进行了压桩施工，在试压170﹟桩时压力达到1400KN，压桩长度为3.6m具体CT承台桩的压力值如表1。
桩号 设计桩长/KN 设计单桩承载力/KN 施工桩长/m 施工压力值/KN
170# 6 600 3.5 140
其他 6 600 6 175.8
表2 CT承台桩的压力值
问题处理方案:原承台CT-6上部钢筋由φ150改为φ100。
（2）CT4 管桩处理方案的问题:由于D列落差1.5m ，且14～15轴CT4与CT5临近(间距330mm)，CT基础土方开挖后D列14 轴CT4临近CT5的两根管桩暴露1.5m 。
（3）钢架梁上口收进处理方案问题: 外侧收口11mm～29mm，大于建筑施工规范尺寸(-3mm≤b≤6mm)。10线KL3 - 7、12线KL2 - 12共两根框架梁上口收紧。
问题处理办法:用机械钻φ12孔101mm深,专用植筋胶植,梁侧面打毛，C30细石砼实。
（4）钢框架柱非连接区钢筋接头处理方案出现的问题:在三层B列17～25线间框架柱有7根钢筋在施工现场见证取样电焊接头后未重新下料，非连接区钢筋接点不符规范性要求。
问题处理办法:附加焊接和柱钢筋相同的钢筋使接头到连接区。
（5）混凝土蜂窝、麻面处理方案出现的问题:混凝土振动不到位造成混凝土小构件过道栏板麻面、窗台板、蜂窝模板支设板缝过大而漏浆。
问题处理办法: 用清水冲洗干净湿润后用高标号水泥砂浆抹平,将麻面部分清除，对于蜂窝则将该部位混凝土渣子和铁锈清理干净，然后用清水湿润后，用混凝土修补。
（二）钢结构的实际应用分析
其中国外和国内已建成的部分超高层钢结构的建筑实例如表3所示
表3 国外和国内已建成的部分超高层钢结构的建筑实例
从表3中我们可以了解超高层钢结构建筑的发展趋势，看到了中国需要努力的方向，了解到21世纪的超高层钢结构从美洲尤其北美转移到东亚和东南亚。钢结构建筑是以钢筋结构作为轻质墙板体系并与载重结构相配套的一种新型的住宅建筑体系。钢结构的各种优点使得它成为替代混凝土结构建筑的最佳选择。总之，钢结构体系具有强度大、自重轻、节省占用面、成本投入少、现代化程度高、外形美观、用工周期短、投资回报快以及环保等各种优点，正因为钢结构的这些优点使其在建筑设计行业得到了越来越广泛的应用。
结语：近年来，我国高层建筑结构形式趋于多样化、建筑高度的不断增加，表现形式也千变万化，但随之所带来的弊端也越来越多的表现出来，高层建筑类型和功能的复杂化也使高层建筑结构设计变得更加复杂，进而在设计过程中也难免会出现一些遗漏和错误，高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。本文介绍了钢筋混泥土结构和钢结构设计的原理，以建筑中钢筋混凝土结构与钢结构的应用探究为出发点，对二者的相关属性进行比较和分析，对更好的促进钢筋混凝土结构和钢结构在建筑设计中的应用指明了发展方向，对更好的促进建筑行业的发展具有非常重要的意义。
参考文献：
[1]李效志.浅谈钢筋混凝土框架结构施工问题.黑龙江科技信息，2011，（35）
[2]何炜明.高层建筑中钢筋混凝土结构设计分析.建筑科学，2008，（31）
关键词：钢筋混凝土；建筑施工；机理；因素；防腐措施
有资料显示造成钢筋混凝土结构破坏的主要原因是腐蚀，长期各界以来对钢筋混凝土结构防腐工作重视程度一直不高，这导致钢筋混凝土结构出现外观缺陷、安全性下降、耐久性降低等情况，最终造成人力和资金巨大的浪费。应该站在科学发展的高度，在已有钢筋混凝土施工经验的基础上，对钢筋混凝土腐蚀的机理进行分析，对钢筋混凝土腐蚀的主要因素进行归纳，精心进行钢筋混凝土施工的每个操作，找到有效控制钢筋混凝土结构防腐的措施，为钢筋混凝土结构防腐、企业进步和社会健康持续发展服务。
1 钢筋混凝土腐蚀机理分析
钢筋混凝土腐蚀是一个综合性、长期性的物理化学和生物过程，根据目前国际上通行的机理分析，本文提出如下几种钢筋混凝土腐蚀机理：
1.1 钢筋混凝土腐蚀的物理机理
其一，钢筋混凝土外界的侵蚀作用，钢筋混凝土环境中的侵蚀性介质长期与混凝土接触，造成混凝土中可溶性和可挥发性物质溶解和挥发，导致钢筋混凝土结构的破坏。其二，钢筋混凝土内部的结晶作用，钢筋混凝土是一种具有孔隙的建筑材料，环境中的水分、盐类沿着孔隙形成结晶，引起钢筋混凝土的膨胀和酥软，典型的代表是东北地区钢筋混凝土结构的冻融破坏。
1.2 钢筋混凝土腐蚀的化学机理
首先，改变性质类腐蚀，钢筋混凝土在化学腐蚀过程中产生了新的物质，而新物质的力学性能和化学性能的改变，使钢筋混凝土强度和功能发生降低或改变。其次，流失类腐蚀，钢筋混凝土结构在化学腐蚀过程中产生易溶于水或易挥发的物质，溶解或挥发的周围的环境中，引起钢筋混凝土结构的改变。最后，复合类腐蚀，在钢筋混凝土中原材料与腐蚀性介质发生反应生成新物质，在混凝土的毛细孔中结合水而形成体积较大的晶体，造成水泥石胀裂破坏。
1.3 钢筋混凝土生物腐蚀的机理
在钢筋混凝土结构中受到植物根茎的侵蚀、硫化细菌的侵扰，导致钢筋混凝土结构裂缝扩大和生物腐蚀。
1.4 钢筋腐蚀的机理
由于混凝土中钢筋材质的原因，其表面总有可能形成电位差电，为电化学腐蚀提供了可能，特别是在潮湿环境下会造成铁锈的产生，不但对钢筋混凝土结构产生形变的危害，而且使关进的力学性能降低。
2 钢筋混凝土腐蚀的主要因素
2.1 钢筋混凝土密实性对腐蚀的影响
钢筋混凝土的密实程度直接影响着混凝土毛细孔隙的大小、数量和分布，特别是在普通硅酸盐水泥钢筋混凝土施工中，混凝土密实性对腐蚀的速度、程度和深度有直接的影响。
2.2 钢筋混凝土中硫酸盐的影响
钢筋混凝土受硫酸盐的作用下可以生成钙钒石，钙钒石呈针柱状晶体，又称之为“水泥杆菌”，其体积比原物质增加了近三倍，产生钙钒石的膨胀性破坏
2.3 钢筋混凝土中镁盐的影响
钢筋混凝土在镁盐的作用下生成氢氧化镁，降低了钢筋混凝土的碱性，导致水泥石的粘结力下降，混凝土的强度大大降低.
2.4 钢筋混凝土中氯盐腐蚀
钢筋混凝土外部氯离子一般通过渗透、扩散等方式侵入混凝土中，生成易溶的氯化钙，引起钢筋混凝土表面的溃散，此外，氯化钙的水合物对钢筋混凝土有高强度的腐蚀性。
2.5 钢筋混凝土碱性骨料反应
该反应首先是骨料在孔溶液表面作用下形成硅醇基，接着使活性硅质骨料逐渐溶解，发生严重的碱骨料反应。
2.6 钢筋锈蚀
首先，钢筋混凝土顺筋开裂的产生，钢筋在锈蚀过程中，体积会膨胀，对混凝土造成巨大的膨胀应力，使混凝土沿钢筋产生顺筋裂缝。其次，钢筋与混凝土的粘结力下降，随着钢筋锈蚀反应的发生，钢筋与混凝土之间的粘结力将发生下降，钢筋混凝土结构发生变形，引发钢筋混凝土结构局部或整体失效。最后，钢筋有效面积减小，钢筋在锈蚀过程中，钢筋能够承受荷载的有效面积减小，实际承载力下降。
3 钢筋混凝土结构的防腐措施
3.1 做好钢筋混凝土原材料的选择工作
首先，做好水泥的选择工作，水泥是混凝土的重要组成部分，其性质对混凝土结构耐久性有着重要影响。其次做好外加剂的控制工作，使用外加剂时，除了要看到它有利的一面，还要重视其不利的一面，严格控制外加剂中的有害杂质含量，积极推广技术成熟的外加剂产品，慎用技术不成熟的外加剂。其三，控制矿物掺合料用量，应该在实践的基础上加强对各种矿物掺合料的综合性能研究，科学合理确定矿物掺合料的用量。其四，特种钢筋的选用，建议选择特种不锈钢筋和环氧涂层钢筋，它们也可以大幅度提高钢筋混凝土的抗腐蚀能力，尽管特种钢筋的价格较贵，初期成本投入较大，但其长期的耐腐蚀性足以弥补初期成本的投入。
3.2 提高钢筋混凝土保护层的厚度
适当增加钢筋保护层厚度，能显著降低钢筋腐蚀速率，提高混凝土的耐久性.因为增加保护层厚度可以降低阴极区的氧离子以及有害离子氯离子和镁离子在混凝土中的扩散系数
3.3 喷涂钢筋阻锈剂
钢筋阻锈剂能抑制、阻止并延缓钢筋腐蚀的电化学过程，禁止使用亚硝酸盐类钢筋阻锈剂，制订钢筋阻锈剂的技术标准，
3.4 在特殊部位实行阴极保护技术
土壤腐蚀环境介质通常具有良好的导电性，对钢筋混凝土基础设施的下部结构做好阴极保护工作，阻止钢筋混凝土中钢铁构件的电化学的腐蚀速度。
参考文献
［1］尤勇，马飞，丁示波.浅谈钢筋混凝土结构腐蚀机理及防腐措施［J］.北方交通.2010，（2）.
［2］孙俊，刘彦东，王成.有机钢筋混凝土阻锈剂的研究［J］.混凝土.2010，（2）.
［3］王春福，王瑜玲.钢筋混凝土氯离子腐蚀机理与防护措施［J］.商品混凝土.2010，（3）.
关键词：钢筋混凝土 保护层结构设计
中图分类号：TU37 文献标识码： A
前言
在现代建筑中钢筋混凝土结构及预应力钢筋混凝土结构在工程中的应用日益普遍，无论是多层建筑还是高层建筑，从安全性、抗震性来讲，其结构设计与钢筋混凝土构件的力学性能决定着建筑物的耐久性和使用寿命，而钢筋混凝土构件的力学性能好坏及寿命长短与原材料及保护层外，结构设计也决定着重要作用。
一、钢筋和混凝土的工作原理
钢筋混凝土的性质决定于材料的品质及施工的控制，影响它的因素主要有：水灰比例、水泥质量、骨料性质、混凝土的捣实、混凝土材龄。而钢筋的性能主要和钢筋中所含的化学成分有关，钢筋混凝土的工作原理是利用了混凝土承受压力钢筋承受拉力的性质。钢筋是在建筑结构中起到柔性材料作用，具有抗拉强度高，抗压强度较低;混凝土属于刚性材料，在建筑结构中抗压强度高，但是抗拉强度低。在结构设计过程中，应该考虑到混凝土的凝结作用以及混凝土与表而粗糙的钢筋之间的机械咬合，充分发挥混凝土与钢筋粘结力，粘结牢固的钢筋混凝土构件才具有一定的承载力。如果钢筋混凝土保护层小足，会减小钢筋与混凝土的凝固力，使钢筋与混凝土小能更好地协同工作，所以充分认识到合理的钢筋保护层薄厚对工程结构起到至关的重要作用。对于受力钢筋混凝土构件截而设计，混凝土表而所能承受的外部压力大小，取决于钢筋离的远近，如果钢筋混凝土构件的钢筋位置放置错误或者钢筋的保护层过大，会降低钢筋混凝土构件的承载能力，容易发生重大事故。在外力情况下，构件粘结在一起可以让钢筋和混凝土协调变形、共同工作自到接近破坏。在受拉状态下，粘结的构件虽然在拉力较高时但会有局部失效，总体依然可以保证这两种材料的协调变形，并且能使混凝土承受有限的一部分拉力。在结构设计时还要考虑温度变化，因为南北方温度差异较大，根据小同地域，结合钢筋混凝土受温度影响的膨胀系数，钢筋和混凝土具有几乎相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2x10-5/0C ;混凝土为1.0x 10-5/0C，适用于温度在0~00℃内），所以，应该充分考虑两种材料产生的强制应力，是否会产生可能削弱两种材料之间的粘结强度。
二、钢筋保护层的重要性
钢筋混凝土保护层是指从受力纵筋的外边缘到构件混凝土的外边缘之间的距离，对钢筋起保护作用，使钢筋小被锈蚀。合理的结构设计方案能同时满足耐久性和钢筋粘结牢固，因为它直接涉及到混凝土构件的结构承载力、耐久性和防火性。在现行《混凝土结构设计规范》对钢筋保护层厚度分别按环境类别、构件类型、混凝土强度等级做出了规定。一般情况下受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合钢筋混凝土结构设计要求的规定。同时现行《混凝土结构工程施工质量验收规范》对结构实体钢筋保护层厚度检验也做出相应的系列规定，这一切都充分体现了保护层在混凝土结构中极其重要的地位。
三、钢筋保护层在施工过程中存在的几点问题
从受力钢筋混凝土构件的截而设计过程中，受拉的钢筋离受压区越远，钢筋所能承受的外部弯矩也越大，钢筋在整个构件发挥的作用力越高，反之，受拉钢筋离受压区越近，整体构件发挥效能越低，为了避免在施工过程中，发生保护层厚度不合理的问题，小仅有合理的设计方案，还要结合实际温度差异，地域差异小同状况，适当调整保护层的厚度很重要。
（一）保护层过厚与安全隐患
由于钢筋与混凝土构件之间存在足够的粘结力，作为一个整体来承受外力的;如果只考虑混凝土承受巨大压力，把拉力全部转移给钢筋来承担是不够合理的。在受力构件强度设计中，钢筋保护层越厚，则钢筋混凝土构件受压区的有效强度就越小，钢筋保护层过厚，结构下部离受力钢筋远的混凝土山于粘结锚固作用的降低，其抗拉强度下降，反而易开裂引起钢筋锈蚀，由此一来整体结构强度均随之降低，结构存在安全隐患。
（二）护层过薄及结构影响
钢筋保护层过薄，是施工中更为常见的一种质量通病。它对结构的影响主要表现在以下几个方而：1）影响混凝土与受力纵筋协同作用产生粘结力可能会降低承载力。虽然保护层过薄增加了一定的高度值，从外观感觉是有利于结构承载力，但实际上是削弱了整个结构承载能力。因为承载能力是靠混凝土与钢筋协同作用，与钢筋和混凝土之间的粘结力有直接关联。粘结力来自于钢筋和混凝土的接触而经化学作用产生的胶着力、混凝土收缩时产生的摩擦力、握裹力以及咬合力等多方而组成，保护层过薄会使钢筋混凝土因产生径向劈裂而使粘结
力降低。山于粘结破坏机理复杂，影响因素较多，受力情况多种小同，没有完整的计算数据可以表明这一情况，所以在整体设计过程中，应考虑多方而因素，结合小同区域小同状况，制定合理的设计方案，避免保护层厚度影响到结构的内在质量，对结构承载力造成小良影响。2）工程的耐久性小能只考虑内在的质量，而对环境耐久性如十湿、冻融等大气侵蚀产生忽视也小可以，有一些工程由于忽视了环境问题，没有做好干湿度以及特殊气候情况下如何预防因混凝土结构导致钢筋锈蚀，致使整个结构发生变化，从而发生重大隐患，这是应该被重视的问题。其实有关部门也制定规范规定于安全性相关的要求，例如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度。3）在结构设计中以防火最为重要，因为高温影响下可使构件迅速破坏。虽然混凝土是良好的防火材料，但钢筋遇高温会急剧膨胀加大，屈服点和极限强度急剧下降，导致混凝土构件破坏。所以整体混凝土钢筋构件保护层需要保证一定值的厚度，并且满足现行《建筑设计防火规范》的规定，所以保护层厚度影响到构件中的耐火极限。
四、楼板及墙柱保护层控制措施
钢筋混凝土楼板在结构设计过程中，应该考虑到钢筋的起抗拉受力作用可以抵抗荷载所产生的弯矩，以及地域小同温差变化后混凝土板而收缩和裂缝的问题。钢筋混凝土构件在设置合理的保护层前提下才能发挥有效作用。楼板底筋的保护层也是需要正确控制的，当楼板底筋的保护层间距放大到1.0米以上时，局部楼板底筋的保护层厚度就无法得到保障，所以纵横向的保护层间距控制在1米左右为宜。在现场施工时尽可能合理和科学地女排好各工种交叉作业时间，在楼梯、通道等频繁和必须的通行处应搭设(或铺设）临时的简易通道，以供必要时施工人员通行，以免造成人工交叉踩踏后，钢筋混凝土保护层变形，造成未交工就完工的恶劣影响。对施工人员加强教育和管理，使全体操作人员充分重视保护板而上层负筋的正确位置，必须行走时，应自觉沿钢筋小马支撑点通行，小得随意踩踏中间架空部位钢筋。综上所述，在钢筋混凝土结构中，从设计到施工质量，钢筋保护层厚度的控制是非常重要的，坚决杜绝在施工中忽视保护层厚度而产生较大质量问题和安全隐患。为此在实际工程中，必须时刻注意对保护层厚度的监制，以保证钢筋混凝土的材料可靠性和结构安全性。
结语
在施工过程中，钢筋混凝土结构构件的钢筋保护层偏差直接影响钢筋混凝土构件的力学性能及耐久性，关系到建筑物的使用安全及使用寿命。因此，参与建设、施工的各方应重视并关注钢筋混凝土结构的保护层问题。
参考文献：
【关键词】钢筋混凝土；结构；检测；评价
引言
施工质量波动大、材料质量差异大等原因导致了蜂窝、露筋、夹渣、孔洞、起砂、麻面、缺棱角、开裂、尺寸偏差、保护层厚度不足等混凝土结构缺陷的产生。钢筋混凝土构件在混凝土结构中应用广泛，加强对钢筋混凝土结构的检测与评价能够在一定程度上改善上述质量缺陷。
1 钢筋混凝土结构检测
1.1 材料强度检测
无损检测与半破损检测是常用的钢筋混凝土材料强度检测方法。无损检测不会破坏钢筋混凝土结构构件的性能，其利用钢筋混凝土材料强度和物理量之间的相关关系，先对钢筋混凝土某些物理量的测试，再推算出钢筋混凝土材料强度的标准值。无损检测常用的方法有超声法、回弹法、成熟度法和射线法等，目前普遍采用的是回弹法。无损检测具有费用较低、测试方便等优点，但是，钢筋混凝土强度和被测物理量之间的相关性决定了检测结果的可靠性。又因为影响钢筋混凝土强度和被测物理量之间相关性的因素较多，所以推算出的材料强度标准值具有一定的局限性。半破损检测在不破坏结构构件承载力的情况下，钻取钢筋混凝土的芯样进行检测或进行局部破坏性试验，利用钢筋混凝土强度和试验值之间的相关关系，推算材料强度的标准值。半破损的常用方法有拔出法、钻芯法和射击法等，目前普遍采用的是钻芯法。半破损检测比无损检测推算出的测试结果更加直观、可靠，然而半破损检测对局部结构构件具有破坏性，不宜大范围使用。
1.2 施工缺陷检测
钢筋混凝土施工缺陷包括外观缺陷和内部缺陷。构件缺陷主要表现为蜂窝、露筋、夹渣、孔洞、起砂、麻面以及缺棱角等现象。这些缺陷会导致构件内部容易被有害物质侵入，致使钢筋耐久性下降与锈蚀。当夹渣、露筋等缺陷出现在受力最大的构件节点位置时，构件容易被破坏。导致钢筋混凝土构件出现外部缺陷的原因主要有不合理的混凝土配合比例、不恰当的骨料级配、搅拌不均匀、振捣不实、浇筑离析、雨水冲刷、钢筋过密、模板不善以及钢筋位移等。检测外部缺陷时应当采取全数检测法，用肉眼检查一般的外观缺陷，并对缺陷的深度、大小进行测量，绘制外部缺陷分布图，判定缺陷的程度。钢筋混凝土构件的内部缺陷检测主要采用超声波脉冲检测法。因为材料的密实度影响着超声波脉冲的速度，所以可以运用超声波脉冲检查钢筋混凝土的内部缺陷。如果钢筋混凝土内部存在裂缝或空洞时，超声脉冲波就会绕过裂缝或空洞传播，传播的路程就会变长、声速低、声时长。因为混凝土的声阻抗率显著大于空气的声阻抗率，超声脉冲波会在存在缺陷的部位发生散射或反射，导致声能衰减，从而接受到较低频率和波幅的脉冲波。所以，通过确定超声波脉冲在钢筋混凝土中的声速、声时、频率和振幅等参数，可以检测钢筋混凝土的内部缺陷。
1.3 结构性能检测
载荷试验是结构性能检验的主要方法之一，其能够直观、准确地检测出钢筋混凝土结构的实际性能。然而，载荷试验可能会导致被检验的构件遭到破坏或出现永久性损伤，所以这种检测方法受到了一定的限制，通常用于校准别的检测方法。钢筋混凝土结构性能检测主要是预制构件检测，对允许存在一定裂缝的预应力钢筋混凝土预制构件的裂缝宽度、挠度与承载力进行检测；对不允许存在裂缝的钢筋混凝土预制构件的抗裂度、挠度与承载力进行检测。
2 钢筋混凝土结构评价
2.1 结构构件评价
钢筋混凝土结构构件的承载能力决定了结构的安全性，是保证结构安全可靠的关键因素。钢筋混凝土结构构件承载能力不足或下降，将会导致结构偏差、变形和裂缝等不良情况的出现。根据现有的钢筋混凝土结构构件所受的外力和构件的极限承载能力，能够推算出结构构件的安全等级与结构的可靠性指标。评定钢筋混凝土结构构件的安全性要素可以分成四个等级。一级：符合国家先行标准；二级：略低于国家标准要求，不影响正常使用；三级：不符合现行标准要求，不能够安全使用；四级：完全不符合现行标准规范，危及安全。承载能力、变形、裂缝和构造连接四个项目是进行结构构件安全性评价的主要指标。钢材、混凝土的材质决定了钢筋混凝土结构构件的承载力，是构件评价中重点关注的对象。
2.2 结构整体评价
钢筋混凝土结构构件的安全性等级评价能够提供一定的科学依据，用于钢筋混凝土结构整体安全性评价。结构整体安全性评价可以采用从构件评价到局部评价，从局部评价到整体评价的方法。钢筋混泥土结构整体安全性评价可以分成三个部分：围护系统评价，结构布置与支撑系统评价、承重结构体系评价，其中承重结构体系评价是重点评价部分。因为建筑物是一个有机的整体，包括主要结构构件构成的承载结构体系，隔热、防寒等结构构建的维护体系，所以要进行科学的钢筋混凝土结构整体评价，就必须全面地认识、分析建筑物整体，对建筑物各个子系统逐一评价。此外，建筑物处于特定的环境中，在进行钢筋混凝土检测时应当综合考虑外部环境的影响，进而开展定性与定量分析，根据实际情况进行评价。
3 结束语
综上所述，钢筋混凝土结构的检测包括材料强度检测、施工缺陷检测、结构性能检测等，钢筋混凝土结构评价应当从结构构件评价和结构整体评价两方面分别进行。钢筋混凝土结构检测及评价有利于建筑的加固，有利于改善建筑工程质量偏差，有利于消除建筑物安全隐患，在提高建筑质量方面发挥着重要的作用。
参考文献
[1]李佰寿,李珍淑,杨久志.混凝土结构耐久性的非破损检测方法[J].延边大学学报(自然科学版).2003(6)
[2]黄鹏飞,姚燕,包亦望.钢筋混凝土结构服役性能在线评价与无损检测现状和展望[J].工业建筑.2003, (33)12
[3]陈肇元,徐有邻,钱稼茹.土建结构工程的安全性与耐久性[J].建筑技术.2002(4)
【关键词】混凝土结构 ，钢筋腐蚀 ，原理， 对策
【 abstract 】 this paper introduces the protection of reinforced concrete, this paper expounds the concrete structure steel corrosion, and to reduce steel corrosion and corrosion of reinforcement repair put forward some methods.
【 key words 】 concrete structure, steel corrosion, principle, countermeasures
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：
混凝土结构中的钢筋由于受到了混凝土的保护作用，一般不易受到腐蚀。钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀一般是由混凝土保护层被破坏或者施工中钢筋除锈不彻底造成的。钢筋锈蚀极易产生工程事故，必须研究对策，以减小产生事故的隐患。
一、混凝土对钢筋的保护作用
钢筋的钝化膜和混凝土的保护层是防止钢筋腐蚀的两道重要防线。其中钢筋钝化膜是阻止钢筋腐蚀的实质，混凝土保护层是使钢筋表面形成钝化膜的前提。
由于钢筋混凝土结构中的混凝土呈碱性，其pH值在水泥凝结硬化过程中可以达到13.5-13.8，硬化后液相pH值一般大于12.5。在这种高碱性状态下，混凝土内部钢筋表面可以保持钝化状态，从而形成一层不易渗透且牢固粘附于钢筋表面的氧化物，即钝化膜。这样，在自然环境中活性很高的铁就不会存在于钢筋表面，无法进行电化学腐蚀，从而使钢筋免受腐蚀。
二、钢筋腐蚀的机理
钢筋腐蚀机理一般分为电化学腐蚀、应力腐蚀和化学腐蚀，其中以电化学腐蚀为主。
1、电化学腐蚀
形成电化学腐蚀的必备条件有两个：
（1）在钢筋表面不同电位区有电位差，形成阴极和阳极；
（2）阳极部位钢筋可以自由释放电子，处于活化状态，阴极部位钢筋表面有足够反应用的水和氧气。
钢筋腐蚀影响钢筋混凝土强度的原因主要是，钢筋腐蚀产物几乎不具有强度而体积不断增大，大大削弱了混凝土中钢筋的有效截面面积，从而降低了混凝土构件的强度。
电化学腐蚀是钢筋腐蚀的主要形式。钢筋在潮湿的环境下，利用由表面的不均匀性和钢筋材质的不同而形成的电位差，发生电化学反应，从而形成腐蚀。
2、应力腐蚀
应力腐蚀的原理为：钢筋在受到各种类型的腐蚀之后会在表面形成各种大小不一、分散分布的腐蚀坑，就会在受拉时产生应力分布不均的情况，从而造成应力集中，引发钢筋的早期断裂。
电化学腐蚀与钢筋中的应力复合作用下会产生应力腐蚀。影响应力腐蚀的主要因素有：钢筋的应力水平、钢筋的材料和腐蚀介质。对于高强预应力钢筋尤其应该注意应力腐蚀产生的危害。
3、化学腐蚀
化学腐蚀有酸腐蚀、碱腐蚀和盐腐蚀等，其中酸腐蚀是化学腐蚀的主要形式。
三、钢筋腐蚀对结构的危害
1、降低钢筋和混凝土之间的握裹力。
钢筋锈蚀产生没有强度的腐蚀物，大大降低了钢筋与混凝土之间的握裹力，这样就大大破坏了钢筋混凝土结构中钢筋和混凝同工作、相互传递应力的受力机理，加快了混凝土裂缝的开展。主要表现在：
（1）钢筋锈蚀膨胀体积增加，引起混凝土的开裂，减弱了混凝土对钢筋的约束作用；
（2）钢筋的腐蚀物是由氯化物和氧化物组成的一种疏松产物，它能在钢筋表面将钢筋和混凝土隔离，从而降低钢筋与混凝土之间的粘结作用；
（3）已经变形的钢筋在受到腐蚀之后的变形肋将逐渐变小，甚至有严重的情况是变形肋和混凝土之间的机械咬合作用将基本消失。
2、结构动力性能降低
例如疲劳性能、抗震性能等的钢筋混凝土结构动力性能在钢筋腐蚀之后将大大降低。目前国内很多厂房的钢筋混凝土结构在腐蚀环境下工作多年，抗震性能不断降低。这都是由于腐蚀影响钢筋截面和破坏混凝土，对结构动力性能的不利影响变得更严重。
3、混凝土开裂
钢筋锈蚀后产生的腐蚀物能增加钢筋体积至2-10倍，如黑锈体积增大2倍，红锈体积增大四倍等。体积增大后的钢筋腐蚀物会对周围混凝土产生压力，迫使混凝土沿着钢筋方向产生开裂，进而破坏保护层。保护层成片脱落后又会进一步导致更加剧烈的腐蚀，从而改变了结构的受力状态，降低了结构的耐久性。
4、使结构及厚茧突然破坏
钢筋截面积变小，主要有效面积减小，当达到屈服时，结构的破坏形态将从有预兆的受弯塑性破坏变为没有预兆的剪切脆性或少筋破坏。
钢筋受到严重腐蚀时，箍筋和主筋受力横截面积明星减小，钢筋应力过大，受到腐蚀的梁在钢筋屈服之前没有明显的受力裂缝。但是一旦有明星的受力裂缝，表面此时钢筋以及进入屈服状态，结构将会毫无预兆地立即破坏。
四、减轻钢筋腐蚀的措施
建议从以下几个方面进行减轻钢筋腐蚀的工作：
1、控制混凝土的原材料。
（1）控制使用含氯盐的原材料（如海砂、海水等）和外加剂；
（2）在混凝土中加入适量缓蚀剂或阻锈剂，如亚硝酸钙、亚硝酸钠等，可以延缓钢筋的锈蚀；
（3）防止混凝土中带入氯离子。
2、钢筋表面做防锈处理。环氧树脂涂层钢筋有很好的化学抗腐蚀性能，在钢筋表面形成的涂层和钢筋粘着力高、干缩小、延性大，能够有效地阻隔侵蚀物，从而有效延长建筑物的使用寿命达50年以上。因此可以采用环氧树脂涂层进行防锈处理。
3、提高混凝土的密实度和施工质量。最大限度提高混凝土我密实性，对于提高混凝土的强度和防止钢筋腐蚀具有非常重要的意义。
4、改善混凝土的工作环境。
（1）减少冷天路桥上的冰雪撒盐，研究新的化雪措施；
（2）对侵蚀性介质比较多的现有结构，可以在构件物表面涂抹绝缘层，如沥青漆、环氧树脂涂料等；
（3）若有严重侵蚀性介质的场所，则应在施工时适当增加钢筋保护层的厚度；
（4）对于室内有侵蚀性气体、相对湿度较大、有粉尘介质等情况，可以加强通风措施，同时避免侵蚀性溶液直接接触构件。
4、水下钢筋混凝土结构采用外加电流式阴极防蚀系统。牺牲阳极使阴极防蚀的技术在目前已经比较成熟，完全可以有效防止水下钢筋混凝土结构及构件被附属。该系统主要包括电流设备、导电介质（含腐蚀因子的混凝土层）、阴极（钢筋）、覆盖层和外加阳极。
五、钢筋锈蚀的修补
钢筋锈蚀可以分为不严重（即混凝土表面仅有细小裂缝或破损范围较小）、稍为严重、比较严重（混凝土裂缝破裂，保护层剥离较多）、很严重（混凝土破碎范围较大）四个程度。对此，分别可采取以下措施进行修补处理。修补后，若有必要，可再用厚浆型建筑防水涂料、钝化性砂浆、聚合物砂浆等涂覆混凝土表面，减少阻锈剂的流失，从而阻断湿气等沿裂缝侵入。
（1）钢筋锈蚀不严重。可采用沥青、环氧树脂、过氧乙烯漆、砂浆等对混凝土裂缝或破损处进行封闭或修补。
（2）钢筋锈蚀稍为严重。采用钢筋阻锈剂堵塞裂缝的方法：严重混凝土裂缝和锈迹，用分工开凿引导空，注入阻锈剂，使其在钢筋表面形成保护膜，最后用环氧水泥砂浆填补引导空和混凝土上的裂缝。所用的阻锈剂能够使钢筋的腐蚀电流降低75%，并且能够承受混凝土中的高碱性环境，具有较高的缓蚀率。阻锈剂可以用于混凝土表面渗入抵达钢筋表面，也可以直接渗入混凝土的拌合料中。
（3）钢筋锈蚀较为严重。钢筋腐蚀减小有效受力面积，增焊相应面积钢筋不强，用高一级的掺入阻锈剂的混凝土修补。可以先加临时支撑；凿除腐蚀松散部分的混凝土，彻底清除存在于钢筋上的腐蚀物；在需要做修补处理的久混凝土衔接面上凿毛，并用丙酮清洗油污处；涂抹阻锈剂。
（4）钢筋锈蚀很严重。除去锈蚀钢筋表面腐蚀物，清除混凝土松碎部分；采用压力灌浆法进行进一步修补。若有必要，再采用加钢筋网、黏贴钢板和加贴碳纤维等方法补强。
六、结语
钢筋腐蚀能严重危害到混凝土结构的安全性，应认真分析研究钢筋腐蚀有关内容，在掌握钢筋腐蚀规律的基础上，制定出防范措施，从而保证钢筋混凝土工程质量。
参考文献
[1]李富民,袁迎曙.混凝土中钢筋的腐蚀动力学行为[J].中国矿业大学学报.2008,37(4).
【关键词】：混凝土结构；钢筋腐蚀；原理；对策
【 abstract 】 : the paper expounds the concrete of reinforced of protection, reinforcement in concrete structures of corrosion mechanism, this paper introduces the measures to reduce steel corrosion and rust corrosion repairs.
【 key words 】 : concrete structure; Steel corrosion; Principle; countermeasures
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：
混凝土对钢筋具有保护作用,钢筋混凝土结构中的钢筋是不易受到腐蚀的。但当混凝土的保护层被破坏而造成部分钢筋或是由于施工中钢筋除锈不彻底,则极易发生钢筋锈蚀,产生事故隐患。分析锈蚀产生的原因,研究对策,对保证工程质量有着极其重要的意义。
1、混凝土对钢筋的保护作用
在自然环境中,铁的活性很高,极易产生锈蚀现象。在钢筋混凝土结构中,混凝土内部的碱性很高,在水泥凝结硬化过程中,pH值达到13.5-13.8,硬化混凝土中液相pH值一般在12.5以上,这样高的碱性可以使其内部钢筋表面保持钝化状态,钢筋表面会形成一层不易渗透的牢固粘附于钢筋表面上的氧化物—钝化膜,钝化膜使钢筋表面不存在活性的铁,因此电化学腐蚀无法进行,从而使钢筋免受腐蚀。钝化膜是阻止钢筋腐蚀的实质,而混凝土的保护层是使钢筋表面形成钝化膜的前提,二者共同作用成为防止钢筋腐蚀的两道防线。
2、钢筋腐蚀的机理
造成混凝土结构中钢筋腐蚀的因素很多,其腐蚀的机理也不尽相同,一般可分为电化学腐蚀、化学腐蚀和应力腐蚀三种形式,通常以电化学腐蚀为主。
2.1电化学腐蚀
电化学腐蚀是钢筋腐蚀的主要形式。形成电化学腐蚀必须具备两个条件:1)钢筋表面形成电位差。即在钢筋表面不同电位区形成阳极与阴极。2)阳极部位的钢筋表面处于活化状态,可以自由释放电子,在阴极部位钢筋表面存在足够的水和氧气。由于钢筋材质和表面的非均匀性,钢筋表面总有可能形成电位差,因此在潮湿的环境下钢筋就可能发生电化学反应,从而形成腐蚀。钢筋腐蚀产物的体积不断地增大,而几乎不具有强度,从而削弱了与混凝土间的握裹并减小有效截面。
2.2化学腐蚀
钢筋的化学腐蚀包括:酸腐蚀、碱腐蚀、盐腐蚀等。其中酸腐蚀是化学腐蚀的一种主要形式。
2.3应力腐蚀
应力腐蚀是电化学腐蚀和应力复合作用的结果,腐蚀介质、钢筋的应力水平和钢筋的材料情况是影响应力腐蚀的主要因素,钢筋由于化学腐蚀等原因使表面形成大小不一、分散分布的腐蚀坑,在钢筋受拉时将引起应力不均匀分布,造成应力集中并可能引起早期断裂。应力腐蚀对于高强预应力钢筋尤其危害大。
3、钢筋腐蚀对结构的危害
混凝土开裂：钢筋腐蚀后体积增加了2-10倍，如红锈体积可大到原来体积的四倍，黑锈体积可大到原来的二倍，对周围混凝土产生压力，将使混凝土沿钢筋方向开裂，进而使保护层成片脱落，而裂缝及保护层的剥落又进一步导致更剧烈的腐蚀。改变结构受力状态和降低结构的耐久性。
降低钢筋与混凝土的握裹粘结力，表现在：①钢筋的腐蚀产物是疏松的氧化物和氯化物，在钢筋表面形成一层疏松隔离层，从而降低了钢筋与混凝土之间的粘接作用。②钢筋腐蚀膨胀引起混凝土开裂，混凝土对钢筋的约束作用减弱；③变形钢筋腐蚀后的变形肋将逐渐变小。严重时变形肋与混凝土之间的机械咬合作用基本消失。这样，钢筋混凝土结构中钢筋与混凝同工作、相互传递应力的受力机理被破坏，加快混凝土裂缝的开展。
钢筋截面变小改变使构件突然破坏：钢筋腐蚀严重时，钢筋的箍筋、主筋受力横截面减少，钢筋应力过大，受腐蚀梁在钢筋屈服前，受力裂缝不明显，一旦出现明显的受力裂缝，这时钢筋已经屈服，构件即将破坏。结构的破坏形态从有预兆的受弯塑性破坏变为无预兆的少筋或剪切脆性破坏。
使结构的动力性能降低：由于腐蚀影响钢筋截面与破坏混凝土，因此对结构动力性能的不利影响将更为严重。国内许多厂房的钢筋混凝土结构在腐蚀环境服役多年，存在着抗震性能不断降低的隐患。
4、减轻钢筋腐蚀的措施
提高混凝土的密实度和施工质量：混凝土不可能做到完全密实，环境介质还是可以渗入其内，只不过存在难、易和时间长短问题。最大限度地提高混凝土的密实性，对提高混凝土的强度和防止钢筋腐蚀是非常重要的。
控制混凝土的原材料：防止混凝土中带入氯离子，控制使用含氯盐的原材料（海水、海砂等）和外加剂，在混凝土中加入适量的缓蚀剂或阻锈剂，如亚硝酸钙、亚硝酸钠等，可以延缓钢筋的锈蚀。
改善混凝土的工作环境：对于室内有侵蚀性气体，粉尘介质，或相对湿度较大时，则应采取加强通风措施，同时避免侵蚀性溶液直接接触结构。减少冷天撒盐化路桥上的冰雪，研究新的化雪措施。在有严重的侵蚀性介质的场所，应适当增加保护层的厚度；对侵蚀性介质比较多的现有结构，可在构件外表面涂抹绝缘层如沥青漆，环氧树脂涂料等进行防护。
钢筋表面作防锈处理：采用环氧树脂涂层防锈，环氧树脂涂层钢筋具有极佳的化学抗腐蚀性能；形成后的涂层与金属粘着力高、干缩小、延性大，有效阻隔侵蚀物质，可延长建筑物的使用寿命达50年以上。
水下钢筋混凝土可采用外加电流式阴极防蚀系统：主要包括外加阳极、电流设备、覆盖层、阴极（钢筋）及导电介质（含腐蚀因子的混凝土层）。牺牲阳极式阴极防蚀的技术已经很成熟，可有效保证水下钢筋混凝土的防蚀。
5、钢筋锈蚀的修补
当钢筋锈蚀尚不严重时，混凝土表面仅有细小裂缝，或破损范围较小时，则用砂浆或沥青、过氧乙烯漆、环氧树脂等对混凝土裂缝或破损处，进行封闭或修补。稍严重的，采用钢筋阻锈加堵塞裂缝的办法：用自动接触型阻锈剂，可直接渗入混凝土的拌合料中，也可用于混凝土表面渗入抵达钢筋表面，形成新的保护层，阻止钢筋的锈蚀。该阻锈剂可使钢筋的腐蚀电流降低75%，能承受混凝土中的高碱性，缓蚀率高。具体做法：沿着混凝土裂缝和锈迹，用人工开凿引导孔并注入阻锈剂，使其在钢筋表面形成保护膜；用环氧水泥砂浆填补引导孔和混凝土上的裂缝。
当钢筋锈蚀较严重，混凝土裂缝破裂，保护层剥离较多时，先临时支撑，再凿除混凝土腐蚀松散部分，彻底清除钢筋上的铁锈，将需作修补的旧混凝土衔接面凿毛，对有油污处用丙酮清洗，再涂抹阻锈剂。对于钢筋腐蚀严重，有效面积减小，应增焊相应面积钢筋补强，然后再用高一级的掺入阻锈剂的混凝土修补。
对钢筋腐蚀很严重，混凝土破碎范围较大时，在对锈蚀钢筋除锈和清除混凝土松碎部分后，可采用压力灌浆法做进一步的修补。必要时加钢筋网、加贴碳纤维或粘贴钢板等方法补强。
上述修补处理后，如有必要，可再采用厚浆型建筑防水涂料、钝化型砂浆、聚合物砂浆等涂覆混凝土表面，以减少阻锈剂的流失，阻断湿气等沿裂缝侵入。
6、结语
因钢筋腐蚀造成结构破坏的例子很多。认识到钢筋腐蚀对混凝土结构的危害,对其进行科学的分析研究,掌握其规律,制定防范措施,是保证工程质量的一项重要课题,值得大家深思。
参考文献:
【1】许清风; 王孔藩; 张晋，应关注混凝土结构中钢筋的腐蚀 ，四川建筑科学研究，2005-02
【2】林龙镔; 吕李青，钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀问题初探 ，西部探矿工程， 2005-11
房屋钢筋混凝土建筑结构设计应符合建筑工程相关规范标准，在设计过程中应满足以下几点要求，做好钢筋混凝土建筑结构施工建设和管理维护。其一，安全性，房屋建筑结构应具有较高的强度和稳定性，一旦发生突发事故，例如地震，地震波及范围较广、破坏力大，应确保钢筋混凝土建筑结构依然还能保持良好的牢固性，避免建筑结构倾斜或者倒塌发生严重的安全事故;其二，适用性，在房屋建筑使用年限之内，钢筋混凝土建筑结构设计将必须满足其各种使用要求，保持良好的抗变形、抗裂缝和抗震性;其三，耐久性，按照房屋建筑工程要求，相关施工材料应保持较高质量，利用钢筋混凝土建筑结构来稳定房屋建筑框架［1］，在合理使用年限内建筑结构应保持稳定性和耐久性。
二、房屋钢筋混凝土建筑结构设计策略
1、钢筋混凝土合理选型
根据房屋建筑施工设计要求，合理选型，优化剪力墙结构设置，结合房屋建筑的分隔交接形式，设计短肢剪力墙，选择Z字型、十字型、L字型、T字型等［2］，使钢筋混凝土结构保持较大的纵横刚度和较高稳定性。同时，优化房屋建筑钢筋混凝土结构体系，掌握钢筋混凝土结构设计重点，在保持房屋建筑上部结构和地基基础稳定性的基础上，充分考虑到房屋建筑外观设计，适当减小钢筋混凝土结构刚度。按照房屋建筑转换层刚度比，将上下层转角值控制在1，层间位移限值和定点位移值应满足施工设计要求，采用有效的防护措施，在增加钢筋混凝土侧向结构刚度的基础上科学设计水平加强层，增大抵抗外柱的剪切力。另外，房屋钢筋混凝土建筑结构设计应满足相关规范标准，特别是抗震标准，严格控制房屋建筑结构高度，根据房屋建筑施工建设规划，确定是A级高度或是B级高度，设计时严禁超过相关规范标准，确保房屋钢筋混凝土建筑结构的稳定性和抗震性。
2、采用合适的构造措施
合理的构造措施是房屋钢筋混凝土建筑结构设计关键，当前我国房屋建筑快速发展，应尽量采用现代化构造措施，提高房屋建筑的安全系数和使用寿命。对于相关构造措施，应注意以下两方面内容，一方面对于房屋建筑施工设计要求不能留设施工缝或者框架结构长度相对较长，甚至超过限值标准，这时应对房屋建筑结构进行混凝土补偿浇筑施工，强化钢筋混凝土框架结构，科学预测突发状况，一旦发生自然灾害，必须确保房屋建筑框架结构具有较高的承载能力，避免倾斜或者垮塌;另一方面，对于房屋建筑大跨度的框架柱，柱网和平台梁相连接，结合施工设计要求，楼梯间横柱采用短柱，要对于整个柱子全高进行箍筋加密［3］，在房屋建筑施工过程中经常会忽略梁柱、楼梯等环节，因此应严格按照钢筋混凝土建筑结构设计要求，改进构造设计，提高建筑结构施工进度和施工质量。
3、高强钢筋混凝土优化设计
房屋钢筋混凝土建筑结构设计在保障稳定性和安全性基础上，还应考虑到其经济性，降低钢筋混凝土建筑结构设计难度，减少施工建设成本。在设计房屋钢筋混凝土建筑结构时，应合理选择高强度的钢筋和混凝土材料，房屋建筑施工造价包括钢筋混凝土建筑结构的材料费用、施工费用和基础物料费用等，而用钢量和构筑物尺寸、截面积对于房屋建筑造价有着直接影响，所以在确保房屋建筑工程质量的前提下，应尽量减少用钢量，在确保钢筋混凝土建筑结构设计阶段，选择高强度的钢筋材料和C30混凝土材料，充分发挥钢筋混凝土的使用效果，节约建筑材料成本。同时，相关设计人员应考虑到房屋建筑工程施工现场实际的水文、地质情况，一旦遇到软土地基，由于地基土层的稳定性较差，要合理使用高强度钢筋和混凝土，优化构建物截面积，减少重力荷载对于钢筋混凝土建筑结构的荷载压力，降低基础设施的施工难度，提高房屋建筑工程质量和经济效益。
4、增强建筑结构耐久性
房屋钢筋混凝土建筑结构设计应按照相关设计规范，解决钢筋混凝土施工技术问题，发挥建筑结构设计单一目标和多种目标的综合效果，优化钢筋混凝土建筑结构方案，提高设计的合理性和科学性，特别注意增强建筑结构的耐久性，钢筋混凝土结构在房屋建筑中发挥着重要的支撑作用，在房屋建筑工程规定的使用年限内，确保其各项性能满足使用要求，但是在实际应用中，很多房屋建筑结构都不符合耐久性要求，房屋建筑工程后期使用过程中受到自然条件、周围环境等因素影响，其安全性和稳定性指数不断下降，为了提高房屋建筑结构的耐久性，设计人员应全面考虑到建筑材料和造价因素，结合钢筋混凝土变形特性和建筑结构受力情况，顶盖结构和框架结构施工过程中，增强填充墙结构刚度［4］，提高房屋建筑工程的综合效益。
三、结束语
关键词：混凝土结构;耐久性;设计
Abstract: reinforced concrete structure is one of the most widely used structure form of reinforced concrete structure is made up of steel and concrete nature of the two kinds of different materials, because of its many advantages and widely used in civil engineering. Along with society's development and progress, and the reinforced concrete structure durability design also makes its wide application is becoming more and more attention. Durability of concrete structure are introduced in this definition, and expounds the main factors influencing the durability of concrete structure, and puts forward the design method of reinforced concrete structure durability.
Key words: reinforced concrete structure; Durability; design
中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言：混凝土结构广泛应用于工业与民用建筑、 道路与桥梁工程、港口与水利工程等各种工程结构中。长期以来，人们认为混凝土结构是一种耐久性能良好的建筑材料，而事实上混凝土结构在长期自然环境和使用条件下会逐渐老化丧失耐久性能。影响了结构物的使用功能和安全。
一、混凝土结构耐久性定义
这个混凝土结构耐久性的定义实际上包含了三个基本要素(1)环境：结构处于某一特定环境(包括自然环境、使用环境)中，并受其侵蚀作用：(2)功能：结构的耐久性是一个结构多种功能(安全功能、适用性等)与使用时间相关联的多维函数；(3)经济：结构在正常使用过程(即设计要求的自然物理剩余寿命)中不需要大修。定义中的工作环境及材料内部因素的作用指的是物理或化学作用．根据结构工作环境情况、破损机理、形态以及国内各行业传统经验．可将混凝土结构的工作环境分成6大类：(大气环境；②土壤环境；③海洋环境；(受环境水影响的环境；(化学物质侵蚀环境；(特殊工作环境。同时．结构耐久性是结构的综合性能，既涉及结构的承载能力、又涉及结构的正常使用以及维修等，反映了结构性能随时间的变化。
二、影响混凝土结构耐久性的主要因素
(1)混凝土的碳化。混凝土碳化又称为混凝土的中性化,几乎所有混凝土表面都处在碳化过程中,混凝土碳化本身对混凝土并无破坏作用。其主要危害是由于混凝土碱性降低使钢筋表面在高碱环境下形成的对钢筋起保护作用的致密氧化膜(钝化膜)遭到破坏,在一定条件下使钢筋产生锈蚀。
(2)混凝土碱集料反应。碱集料反应是指混凝土集料中某些活性矿物与混凝土微孔中的碱溶液产生的化学反应。碱主要来源于水泥熟料、外加剂,集料中活性材料主要是SiO2、硅胶盐、碳酸盐等。混凝土碱集料反应中碱与SiO2反应最为常见。碱集料反应产生的碱—硅胶盐等凝胶遇水膨胀,将在混凝土内部产生很大的膨胀应力,引起混凝土开裂。混凝土集料在混凝土中呈均匀分布,故裂缝首先在混凝土表面乱向、大量产生,随后将加速其他因素的破坏作用而使混凝土耐久性迅速下降。引起碱集料反应的3个条件中有2个来自混凝土内部本身,即混凝土凝胶中碱性物质、集料中有活性骨料(如含SiO2的骨料),第三个条件是外部的即水分,干燥条件下碱骨料反应难以发生。
(3)混凝土的冻融破坏。硬化后的混凝土内部有较多毛细孔,在潮湿、浸水条件下毛细孔处于饱水状态,此时混凝土负温受冻时其内部毛细孔中处于游离状态的水结冰,产生体积膨胀,另外毛细孔中处于过冷状态水分也将向毛细孔中冰的界面渗透而在毛细孔中产生渗透压力,毛细孔中膨胀压力和渗透压力共同作用下混凝土内部将产生裂缝和损伤,多次反复损伤积累至一定程度时将引起结构破坏。
(4)侵蚀性介质的腐蚀。化学介质,如硫酸盐、海水、腐殖质(呈酸性)、泥炭土存在的碳酸等都可能对混凝土产生腐蚀。
(5)机械磨损。不少混凝土结构在使用过程中不可避免地要经常性承受各种机械磨损,如建筑工程中楼地面、楼梯,路桥工程中路面、桥面,水工建筑物中溢洪道、消能结构、有压输水管等混凝土结构在使用中都将承受人群、车辆、高速水流等引起的机械磨损。
(6)钢筋锈蚀。钢筋锈蚀是混凝土结构最常见的耐久性问题,它一般是电化学腐蚀。电化反应必要条件是钢筋表面呈活化状态且同时存在水和CL-。混凝土保护层碳化导致碱度降低是使钢筋表面活化的主要因素。CL-离子侵入(如用海浇
混凝土,环境CL-渗入等)也可使钢筋表面钝化膜迅速脱钝。根据钢筋锈蚀区的分布可将钢筋锈蚀分为两类:①裂缝处的锈蚀:构件混凝土表面可能由于荷载作用、沉降引起变形,产生结构性裂缝,也可因干缩、温度应力、碳化、碱骨料反应等因素产生非结构性裂缝。当在裂缝处存在水、氧、CL-侵入时,会使钢筋在裂缝附近产生锈蚀。②普遍蚀锈:当混凝土碳化到钢筋表面时,一旦存在水、氧、CL-等条件时首先在裂缝处出现钢筋坑蚀,进而发展为环蚀,环蚀向周围扩展成成片的普遍锈蚀,成片的锈蚀由于体积膨胀使混凝土沿保护层发生纵向裂缝,从普遍锈蚀发展过程可看出其特点是“先锈后裂”。
其他因素。混凝土结构耐久性问题具有“复杂性”,除以上主要因素外,长期处于自然环境中的混凝土结构还将受到各种有害因素甚至严重偶然因素的影响,如持续超高气温、生物腐蚀、风沙等等。
三、提高混凝土结构耐久性的技术措施
（一） 改进结构构件的设计
(1)要有足够的钢筋保护层厚度《混凝土设计规范GB50010-2010》提出如果混凝土实际保护层比要求的减少一半,碳化或氯离子侵入钢筋表面的时间就会提前3/4。CEP-FIP模式规范按暴露条件、构件类别及混凝土强度等级,规定了不同保护层厚度, 如一般构件, 混凝土为C25～C30时,保护层不小于40mm, 基础混凝土等级≦C25的应再加5mm.考虑碳化速度的影响，使用年限100年的结构，保护层厚度取1.4倍。而美国ACI-201委员会规定接近水位或外露与海上的沿海建筑物,其保护层厚度最小75mm,混凝土路面及桥梁护栏最少为50mm;美国ACI-318规范规定室内混凝土梁、柱,筋的最小保护层厚度为38mm;我国现行《混凝土结构设计规范》对室内环境的梁、柱结构最小保护层厚度也做了具体规定：
设计使用年限为50年的混凝土保护层的最小厚度c(mm)
注：1 混凝土强度等级不大于C25时，表中保护层厚度应增加5mm；
2 钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层，基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起，且不应小于40mm。
3 设计年限为100年的混凝土结构，最外层钢筋的保护层厚度表中保护层数值的1.4倍。
(2)混凝土结构及构件尚应采取下列耐久性技术措施：
① 预应力混凝土结构中的预应力筋应根据具体情况采取表面防护、孔道灌浆、加大混凝土保护层厚度等措施，外露的锚固端应采取封锚和混凝土表面处理等有效措施。
② 有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合有关标准的要求。
③ 严寒及寒冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗冻要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求。
④ 处于二、三类环境中的悬臂构件宜采用悬臂梁-板的结构形式，或在其上表面增设防护层。
⑤ 处于二、三类环境中的结构构件，其表面的预埋件、吊钩、连接件等金属部位应采取可靠地防锈措施，对于后张预应力混凝土外露金属锚具应采取可靠的防腐及防火措施。
⑥ 处在三类环境中的混凝土结构构件，可采用阻锈迹、环氧树脂层钢筋或其他具有耐腐蚀性能的钢筋、采取阴极保护措施或采用可更换的构件等措施。
(3)正确选用钢筋及其间距;尽量不用腐蚀敏感的钢筋,如ф≤4mm的钢筋及经过处理的钢筋,以及持续拉应力大于400MPa的冷加工的钢筋;钢筋的间距要保证易于振捣。
(4)限制含盐量;含盐尤其含氯离子成分对钢,筋腐蚀有严重影响,国外一般限制氯离子含量要小于水泥重量的0.3%～1.0%,德国甚至不允许用CaCl2。
（二） 加强施工管理
(1)充分振捣和充分养护,可以增加混凝土内部及表面的密实性,降低混凝土渗透性,养护不好对混凝土的碳化合抗腐蚀的能力影响甚大,养护的敏感性随水灰比的增加,水泥用量的减少而增大。
(2)为防止除冰盐剥蚀混凝土,可采用引气剂,形成均匀气泡,降低混凝土渗透性。
(3)对沿海地区氯盐(NaCL、CaCl 2、MgCl2)含量超过70%的盐渍土地区,可采用增加水泥用量、减少水灰比,掺加减水剂或掺加钢筋阻锈剂(水泥用量的1%～3%),提高混凝土密实性并防锈。
（三） 防止继续劣化的措施
(1)涂层法。采用一些防护装饰材料涂盖在构件表面上,如丙乳砂浆、环氧树脂砂浆、过氯乙烯涂料等,或者增涂一层水泥砂浆(厚度20mm左右),均能阻止空气中氧和盐类继续侵入,延缓混凝土碳化合防止钢筋进一步锈蚀。
(2)阴极防腐法。由于混凝土含盐浓度不同,钢筋之间存在电位差,阴极钢筋锈蚀,可采用在混凝土表面涂一层导电涂料或埋设导电材料(铂丝等),与直流电源正极相连,形成新的电位差,使原钢筋骨架转化为阴极,则钢筋锈蚀可得到抑制。
（四）混凝土结构在设计使用年限内尚应遵守下列规定：
(1)建立定期检测、维修制度。
(2)设计中可更换的混凝土构件应按规定更换。
(3)构件表面的保护层应按规定维护或更换。
(4)结构出现可见的耐久性缺陷时，应及时进行处理。
度等方面的常见问题，对钢筋混凝土框架结构施工方法提出改进意见。
关键词：钢筋混凝土；框架结构；节点；强度；保护层
1 梁柱节点箍筋施工问题
在实际施工中，梁柱节点施工的复杂性主要表现为：节点构造复杂，钢筋分布密集，操作人员高空作业，施工难度大，梁柱钢筋纵横交错，梁的纵向受力钢筋要放在柱纵向钢筋内部，呈井子形交叉，柱子的箍筋绑扎不方便。在框架结构施工中，施工单位普遍采取先安装梁板模板，再绑扎安装梁钢筋，待梁钢筋安装结束，然后整体沉梁，那么节点区箍筋就无法绑扎，致使梁柱节点区出现不放、少放或者即使放也是杂乱的挤在一起，这样就会给节点区质量留下隐患。
意识到这个问题对工程质量的影响，有些施工单位施工人员就采取用两个开口箍筋对向拼合的方法，然而这种做法显然是不符合规范规定的。根据规范的规定，为保证箍筋对混凝土核心区起到约束作用，箍筋要封闭、末端要有弯钩。还有的做法就是在沉梁之前就把柱箍筋绑扎好，然后和梁一起下落，由于箍筋与柱纵筋摩擦且下落不平衡，使得箍筋不能下落出现施工人员强力往下打的现象，不但把箍筋打得变形，而且也不能使得箍筋到位。这样做的结果是箍筋没有得到封闭绑扎且杂乱变形，间距更不会满足规范要求。以上两种方法都不能解决节点核心区箍筋施工的问题。具体可采取以下措施：
第一，在钢筋下料加工的时候，就考虑增加若干根与箍筋同级别的短钢筋；具体长度根据节点区箍筋高度确定，箍筋开口处先焊接好，然后把柱箍筋按照设计间距用短钢筋焊接，可以在箍筋每边或两边相对焊接即可，加工成上下开口四周封闭的整体骨架。
第二，在安装梁钢筋之前，把整体骨架套入柱纵筋并用垫木搁置在楼板模板面上，然后穿梁纵向钢筋并绑扎，待梁钢筋安装完沉梁时，节点区骨架就与梁整体下落，且不会出现变形、开口的问题。这种方法可保证节点区箍筋的间距与数量，实施效果很好，使得节点区箍筋能够满足规范要求。
2 混凝土强度等级不同的问题
在钢筋混凝土框架结构设计时，根据设计原则，为保证“强柱弱梁”强节点的要求，柱的混凝土强度等级通常会比梁板高，而且随着建筑物高度的增加，两者的差距会更大。然而这样的话，就会给实际施工带来很大麻烦。
在框架结构施工中，比较普遍的做法是柱和梁板混凝土分两批集中浇筑，即节点区采取和梁板结构混凝土相同强度等级浇筑。如果单独浇筑节点区，会存在因供应量少和与梁板分隔困难的问题，若同柱一起浇筑，会因节点区混凝土施工缝留置出现违背规范规定的问题，如与梁板同时浇筑存在节点“夹层”，存在质量隐患。
根据规定，梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa，如果超过时，梁柱节点区施工时应作专门处理，使节点区混凝土强度等级与柱相同。特别强调节点核心区的混凝土强度等级要与柱相同，不能与梁板混凝土强度等级相同；当柱混凝土设计强度等级高于梁板的设计强度时，应该对梁柱节点核心区混凝土强度等级采取有效措施，保证节点混凝土的强度。两个规范都在保证强节点的设计原则。具体可采取以下措施：
为了方便施工，可以直接在梁端(柱边)设置垂直交界面，采用快易收口网，可避免在板内设置交界面，使施工难度降低；但为防止交界面出现施工冷缝，建议施工时节点区混凝土采用塔吊用漏斗浇筑，梁板混凝土则采用泵送，同时浇筑。
要保证核心区混凝土的强度，具体做法是在节点处增加纵向钢筋，设置型钢或矩形芯柱及增加箍筋予以补强。这种方法施工方便，质量容易保证，易被施工单位接受，但节点区轴压比增大，延性减小。
3 混凝土保护层厚度问题
保护层厚度的规定是为满足结构构件的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。保护层厚度大小，无法满足上述要求，太大则构件表面易开裂。因此，《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-1992)第3.5.8条、《建筑工程质量检验评定标准》(CBJ301-1988)第5.1.10条、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(CB50204-2002)第5.5.2条均规定：受力钢筋保护层厚度梁柱允许偏差为5mm。
在框架结构施工中，由于楼面标高是一致的。双向框架梁同时穿越柱节点时，必然造成一侧框架梁面筋保护层厚度偏大(往往会超过40mm)。井宇架梁节点也有同样问题，这些问题无法避免。但需注意：一是梁箍筋的下料问题．由于一向框架梁面筋需从另一向框架梁面筋底下穿过。若该向框架梁端箍按原尺寸下料，面筋无法直接绑扎到箍筋上，对梁骨架受力不利，因此梁端箍筋下料时高度可减小2-3cm(仅一向框架梁端需要)；二是施工时以哪一向为主，保护层厚度增大，截面有效高度变小，正截面受弯承能力减小(约5％)，设计时是否考虑这种影响，另一方面构件表面容易开裂，《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第9.2.4条规定：当梁、柱中纵向受力钢筋的保护层厚度大于40mm时，应对保护层采取有效的防裂构造措施；对此须在设计时就明确以哪一向为大，并对保护层厚度偏大的一向梁端加铺一层钢丝网以防表面开裂。
4 钢筋混凝土框架结构冬期施工的问题
冬期施工首先要编制切实可行的冬期施工技术措施与方案，做到科学合理，全面、具体、适用，确保冬施质量。
做好室外气温与周围环境温度测量，以便及时掌握冬施的开始时间。在施工现场有代表性的位置设置测温点，定时定点每昼夜测温不少于4次，求出平均温度并做好统计与记录。
严格控制混凝土出罐、入模温度。混凝土养护温度应符合下列要求：应在易于散热的部位设置测温孔(孔深宜为10cm～15cm，也可为墙厚的1／2或板厚的1／2)，全部测温孔均应编号，并绘制测温孔布置图；测量混凝土温度时，温度计应采取措施与外界气温隔离，温度计留置在测温孔内的时间不应少于3min，在达到临界强度以前每2h测量一次，以后每6h测量一次，防止混凝土早期受冻。
从施工实践来看，混凝土工程冬期施工一般宜优先选用综合蓄热法，其施工简单，经济合理且易于保证质量。综合蓄热法即根据室外及周围环境温度掺加早强防冻剂，同时对混凝土及时进行保温覆盖，充分利用预加热量和混凝土在硬化过程中放出的水化热，防止热量过快损失，减缓混凝土的冷却速度，使混凝土在正常温度条件下达到预定的设计强度。
冬期施工混凝土的养护严禁浇水且混凝土外露表面必须及时覆盖，覆盖层的厚度应根据热工计算确定。混凝土的初期养护温度不得低于防冻剂的规定温度，达不到规定温度时应立即采取保温措施。
参考文献
[1]GB50010-2002.混凝土结构设计规范.
关键词：钢筋混凝土、结构设计、房屋建筑、保障措施
Abstract: With the rapid development of society and economy, people in the building's appearance and practical functions and other aspects of a higher demand, but also has many other, functional diversification trend. At the same time in the reinforced concrete engineering are encountered in many practical problems. In order to solve these problems, this paper based on the author's experience for many years, the simple description of the principles that should be followed in the housing building concrete structure design process and requirements, and puts forward some corresponding countermeasures, in hope of providing some reference value for the concrete design.
Key words: reinforced concrete, structure design, building construction, safeguard measures
中图分类号：TU37 文献标识码：A文章编号：
0.概述
不言而喻，钢筋混凝土在房屋建设过程中有着极其重要的地位，钢筋混凝土构成了房屋建筑的整体结构构件，因此在进行房屋结构设计过程中，应当认识到钢筋混凝土的重要性。然而在实际的结构设计过程中，不同的设计人员由于自身知识的限制以及学习能力的影响，在进行钢筋混凝土构件的设计过程中，在相关设计文件以及政策方面有着不同的理解，这样就会带来不同的设计处理方法，很容易出现设计问题。因此十分有必要对混凝土结构设计的方法和原则进行着重阐述。
1.钢筋混凝土结构设计的发展历史
混凝土结构设计理论对建筑结构物的可靠性与经济性有重要的影响。自从19世纪末混凝土结构在建筑工程中应用以来，随着生产实践的经验积累和科学研究的不断深入，混凝土结构的设计理论也在不断地发展。
最早的混凝土结构设计理论是采用以弹性理论为基础的容许应力计算法。这种方法要求混凝土结构构件在规定的标准荷载作用下，按弹性理论计算的应力不大于规定的容许应力。容许应力是由材料强度除以安全系数求得的，安全系数则根据经验和主观判断来确定。由于混凝土结构构件并不是一种弹性体，而是有着明显的塑性性能。因此，这种以弹性理论为基础的计算方法不能正确地反映混凝土结构构件的实际应力状态，也就不能正确地计算出混凝土结构构件的承载力。
20世纪30年代，出现了破坏阶段计算方法。这种方法考虑了材料塑性性能对结构构件承载力的影响，要求按材料平均强度计算的承载力必须大于计算的最大荷载产生的内力。计算的最大荷载是由规定的标准荷载乘以单一的安全系数得出的。安全系数仍是根据经验和主观判断来确定的。
20世纪50年代，在对荷载和材料强度的变异性进行研究的基础上，又出现了极限状态计算法，它规定了结构的极限状态，并将单一安全系数改为三个分项系数(即荷载系数、材料系数和工作条件系数)，故又称为“三系数法”。“二系数法”将不同的材料和不同的荷载用不同的系数区别开来，使不同的构件具有比较一致的可靠度，而部分荷载系数和材料系数基本上是根据统计资料，用概率的方法确定的。我国1956年颁布的BJG 21-1965《钢筋混凝土结构设计规范》即采用这一方法，1974年颁布的T1 10-1974《钢筋混凝土结构没计规范》也是采用这种计算法，但在承载力计算中采用了半经验、半统计的单一安全系数。由上述可见，在容许应力计算法和破坏阶段计算法巾，都是采用定值的安全系数来表达结构的安全度，而这些系数主要是根据经验确定的。极限状态计算法中部分地应用了概率理论以确定荷载、材料强度的特征值(标准值)和分项系数，这是设计方法上的很大进步。
2.钢筋混凝土建筑结构含义
所谓的钢筋混凝土建筑结构，指的是在混凝土结构中配加相应的钢筋，有效提升相应受力能力的一种建筑结构，在工程中常常将薄壳结构、大模板现浇结构等承重构件设计为钢筋混凝土构件。钢筋混凝土与钢结构相比，具有的特点为节省钢材，造价水平较低。因此在房屋建筑以及工业厂房施工过程中有着较为广泛的应用。在实际工程中常见的施工方式为首先预制钢筋混凝土构件，施工过程中，运输到现场进行拼装。钢筋主要承受拉力作用，而混凝土主要承受压力作用。
预应力钢筋混凝土的承载力作用原理为在混凝土的受拉区域布置一定数量的钢筋，钢筋与混凝土粘结为整体，这样才承受外力作用时候，混凝土内部产生相应的锚固作用，而钢筋则产生相应的摩擦力。承载压力原理是在混凝士受拉区域内或相应部位加人一定数；钢筋的端部加设弯钩、弯折或者在相应的锚固区焊接短钢筋或者碎钢筋才增强钢筋混凝土整体的锚固能力；钢筋与混凝土会在相应的接触面形成相应的胶结力，这样能够在彼此形成良好的化学吸附效果。当钢筋表面凹凸不平时候，会与混凝土形成相应的机械咬合力。
3混凝土结构的功能设计的想要求以及极限状态
3.1结构的功能要求
结构设计基本目的是在一定的经济条件下，使结构在预定的使用期限内能满足设计所
预期的各种功能要求。结构的功能要求包括安全性、适用性和耐久性。《统一标准》规定，建筑结构必须满足下列各项功能要求:
(1) 能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用(如荷载、温度和地震等)。
(2) 在正常使用时具有良好的工作性能(例如，不发生影响使用的过大变形或振幅，不发生过宽的裂缝等)。
(3)在正常维护下具有足够的耐久性(例如，混凝土不发生户，眨重风化、脱落，钢筋不发生严重锈蚀等)。
(4)在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。
3、2混凝土结构的极限状态
极限状态是区分结构工作状态可靠或失效的标志。在使用巾若整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。
(一)承载能力极限状态
承载能力极限状态是指结构或结构构件达到最大的承载力，出现疲劳、倾覆、失稳、漂浮、连续倒塌等破坏或不适于继续承载的变形。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态:
(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、漂浮、滑移等)。
(2)结构构件或连接因达到材料强度而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度的塑性变形而不适于继续承载。
(3 )结构转变为机动体系。
(4)结构或结构构件丧失稳定(如月、屈等。
(二)正常使用极限状态
正常使用极眼状态是指对应于结构或结构构件达到正常使用和耐久性能的某项限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态:
(1) 影响正常使用或外观的变形。
(2) 影响正常使用或耐久性的局部损坏(包括裂缝)。
(3)影响正常使用的振动。
(4)影响正常使用的其他特定状态。
3.3混凝土结构的设计状况
建筑结构设计时，应根据结构在施工和使用巾的环境条件和影响，区分以下三种设计状况:
(1)持久状况:在结构使用过程巾一定出现，且持续期很长的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级。
(2)短暂状况:在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，持续期很短的状况，如施工和维修等。
(3)偶然状况:在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状沉，如火灾、爆炸、撞击等。
对建筑结构的三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计;对持久状况，尚应进行正常使用极限状态设计;对短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计。
4.混凝土结构耐久性设计
混凝土结构在预期的自然环境的化学和物理作用下，应能满足设计工作寿命安求，即混凝土结构在正常维护下应具有足够的耐久性。因此，对混凝土结构，}涂进行承载能力极限状态计算和正常使用极眼状态验算外，尚应进行耐久性设计。
4.1设计内容
混凝土结构应根据设计使用年限和环境类别进行耐久性设计，耐久性设计包括下列内容: (1)确定结构所处的环境类别; (2)提出材料的耐久性质量要求; (3)确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度; (4 )满足耐久性要求响应的技术措施;(5 )在不利的环境条件下应采取的防护措施;(6)提出结构使用阶段检测与维护的要求。对临时性的混凝土结构，可不考虑棍凝土的耐久性要求。
4.2混凝土环境类别
根据工程经验，并参考国内外相关规范，《规范》规定，混凝土结构的环境类别划分应符合相应的规范要求。
4.3混凝土构件的设计
影响混凝土结构耐久性的主要内因是棍凝土材料抵抗性能退化的能力。因此，从建筑材料的角度控制混凝土的质量是保证结构耐久性的根本措施。设计使用年限为5年的混凝土结构，其混凝土材料宜符合相应的规范规定。
在一类环境中，设计使用年限为100年的混凝土结构应符合下列规定:
(1)钢筋混凝土结构的最低强度等级为C30;预应力混凝土结构的最低强度等级为C40。
(2)混凝土中的最大氯离子含量为0.050% 。
(3)宜使用称碱活性骨料，当使用碱活性骨料时，混凝土中的最大碱含量为3.0kg/m3
(4)混凝土保护层厚度应按附表18的规定增加400Ja ;当采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减小。
(5)在设计使用年限内，应定期进行检测和维修。
5.房屋钢筋混凝土建筑结构的设计要求
在房屋钢筋混凝上结构设计过程中，设计者往往具有不同的设计经验，因此在问题处理时候往往会采取不同的处理方法。但是无论什么设计方法都应使房屋建筑满足稳定性的结构要求。对于房屋建筑的结构设计应着重做好房屋的高宽比，巨大的倾覆力矩会在柱和基础中产生相应的拉力和压力作用。作者根据多年以来的工程实践经验，认为为了使房屋建筑达到相应的安全性和可靠性，应配合相应的施工机械和施工技术，这样才能最终满足房屋建筑的使用功能。
6房屋钢筋混凝土建筑结构设计措施
为了保障房屋建筑施工质量水平，应在混凝土结构设计过程中遵循下面的几个方面：
6.1地基与基础的设置
房屋建筑的地基和基础结构的设计应该引起相关结构设计工作者的重视。具体来说，一是应重视地方性的设计规范，我国是一个幅员辽阔的国家，地域条件也不尽相同，因此在进行地基基础的结构设计时应结合当地的实际情况，同时配合地方性的设计规范，进行科学配置。
6.2要采取必要的构造措施
对于一些跨度较大的柱网框架结构，在楼梯间位置的框架柱，由于房屋梁体以及楼梯平台的阻隔作用往往会形成几段短柱，在结构设计过程中应对这些柱进行全长箍筋加密，这样才能保证柱子的稳定性。当框架结构的外立面为带形窗时候，会在窗的上方设置相应的过梁，这样会使外框架柱形成相应的短柱，针对这种情况，应对外框架柱进行箍筋加密，进行构造加固；当框架结构的实际长度超过了规范要求值，同时建筑的功能要求不允许留缝隙时候，为了减少有害裂缝，可以使用补偿性混凝土进行浇筑，同时用较细的钢筋进行双向配置，构造间距应小于150毫米；此外对于设置后浇带的部位，也应采取必要的构造措施。
6.3传力路线的设计应简化。
一般而言，混凝土结构所设置的传力路线越直接，越简单，那样构件相应的工作性能越好，同时建材消耗也越少，因此在进行混凝土结构设计时候应力求平面、立面简单化。
但是在进行钢筋混凝土抗震结构设计过程中，设计应使结构满足相应的抗震规范要求，即为：当地基主要受力层范围内没有软弱粘性土层时，对于高度小于8层，同时在25米以下，的民用建筑或者具有相当荷载的多层框架厂房，可以不用进行地基基础的抗震承载力的计算。
6.4碳纤维加固法的应用
在碳纤维片材的延伸长度范围之内应该通长设置一些垂直于纤维方向的压条。这些压条应该在相应的延伸锚固长度方向进行均匀布置，同时在延伸长度不应小于加固碳纤维布条带的宽度的一般。同时相应的压条的厚度不应小于受弯加固碳纤维布条厚度的一半。
碳纤维加固法是一种近几年发展起来的新型混凝土结构加固技术，这种技术通常将高强度碳纤维织物或者成型板材通过改性的环氧树脂粘贴在构件的表面，进而有效增强混凝土结构的受力性能。这种混凝土加固技术的缺点为受环境温度的影响较大，同时需要进行专门的防护以及处理工作，当使用不当时，很容易发生火灾或者人为的破坏。
6.5预应混凝土加固法。
这种混凝土结构加固方法能够有效改变混凝土构件的内力分布，便于卸载和加固，能够有效消除混凝土构件中常见的应力应变滞后现象。正是由于这种优点，预应力钢筋混凝土结构在重型结构、大跨度构件以及高应力、高应变构件的加固中有着较为普遍的应用。
此外在进行围护结构设计时候应着重采用轻质材料，这是因为，在民用建筑以及公共建筑的平面布局之中，应使柱网按照相同的开间和跨度进行布置，这样能够有效减少边跨柱距，进而能够减少混凝土构件的弯矩，各个跨梁截面趋于一致，这样能够有效提高混凝土结构的笔整体刚度。
总结
通过上文的论述和分析，我们可以得出这样的结论，即为在房屋建筑工程最基本骨架的钢筋混凝上建筑的结构设计的质量水平，会对工程的施工质量产生显著的影响作用，同时还会对业主的经济利益产生影响作用。因此在进行房屋钢筋混凝构件的结构设计时，应切实加强对于整个设计过程的质量控制工作，同时相应的施工人员应严格按照相应的设计文件进行施工，问题出现时候应积极与设计人员进行沟通交流，这样才能够充分保证房屋建筑的施工质量水平，满足房屋建筑建设的相应功能。
参考文献
[1]李杰等,钢筋混凝土房屋结构设计浅析[j]城市建设理论研究，2012(04)
[2]蔡一鸣，框架结构申钢筋混凝土施工质量控制初探[j].品质理论月刊2010(12).
关键词： 钢筋混凝土箱涵；车辆荷载；截面设计；基底应力
中图分类号： TU37 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: the reinforced concrete box culverts is culvert structures a common structure form, more for soft soil foundation, its integrity is strong. This paper based on an engineering example, reinforced concrete box of han structure design of a simple, clean calculations, to provide design basis for designers.
Keywords: reinforced concrete box culverts; Vehicle load; Section design; Basal stress
本算例作者以参与的某项目箱涵设计为背景，给出设计所需要的基础资料。在其他的计算过程中，设计人员可根据项目具体情况更换设计基础资料，代入公式中，逐步验算。本算例详细介绍箱涵的设计过程。
设计资料
计算荷载：公路-Ⅰ级；
净跨径：；净高：；
填土厚度：；
建筑材料：涵身混凝土为C30，；钢筋为HRB335级钢筋，；涵身基础混凝土为C20；
材料容重：填土；钢筋混凝土；混凝土；
土的内摩擦角
基底置于中密砂土上，
结构重要性系数 ，查看《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04-2007）
截面尺寸拟定（见图1）
顶板、底板厚度
侧墙厚度
故；
图1
3、荷载计算
1） 恒载
恒载竖直压力（取1m为计算单元）
恒载水平压力
顶板处
底板处
2） 活载
公路-Ⅰ级车辆荷载由《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.4条计算
一个汽车后轮横向分布宽：
内力计算
钢筋混凝土箱涵按照矩形框架计算，框架的轴线以构件混凝土断面的重心轴线为准。下面为经过电算得到的各个构件的内力汇总表；
各构件计算内力汇总表
截面设计
顶板（B-C）
钢筋按左、右对称，用最不利荷载计算。
（1）跨中
长细比
由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.3.10条得
取
取
由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.3.5条得
则
解得： 故为大偏心受压构件。
满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第9.1.12条。
选用，实际
故抗剪截面满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.2.9条的要求。
由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.2.10条
故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按照（JTG D62-2004）第9.3.13条构造要求配置箍筋。
（2）结点
长细比
由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.3.10条得
取
由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.3.5条得
则
解得： 故为大偏心受压构件。
满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第9.1.12条。
选用，实际
故抗剪截面满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.2.9条的要求。
由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.2.10条
故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按照（JTG D62-2004）第9.3.13条构造要求配置箍筋。
按照《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04-2007）第9.3.4条规定：箱涵的顶板、底板和侧墙可按偏心受压构件设计、配筋，故底板（A-D）、左、右侧板 (B-A，C-D)的构造设计参照上述顶板（B-C）的设计流程。
基底应力验算
荷载计算
基底应力
由《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）第4.2.2条
基底容许应力
基础宽度，基础深度，且
，故应按照《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）第3.3.4条计算修正后的容许应力：
基底应力满足设计要求。
结论
本算例详细阐述了钢筋混凝土箱涵设计思路，实际设计中应根据显示的各部分计算结果，调整钢筋混凝土箱涵构造尺寸及配筋，最终得到经济安全的断面尺寸及合理的配筋。
参考文献
[1]JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范,中华人民共和国交通部，2004
[2]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范
中华人民共和国交通部，2004
[3]JTG D63-2007,公路桥涵地基与基础设计规范,中华人民共和国交通部，2004
[4] JTG/T D65-04-2007, 公路涵洞设计细则,中华人民共和国交通部，2007
