浅析混凝土结构的耐久性

摘要： 混凝土结构是目前应用最广泛的工程结构，因此对现有混凝土结构进行的耐久性检测与评估就显得十分重要。本文介绍了混凝土结构的耐久性研究的国内外状况、对混凝土结构的耐久性进行检测与评估过程、混凝土结构耐久性的影响因素及应对措施等。

关键词： 混凝土结构 耐久性 检测与评估 影响因数

1 引言

自从混凝土结构在土木工程中得到应用以来，它的诸多优点已经得到充分体现，因此混凝土结构是目前应用最广泛的结构。虽然混凝土结构具有寿命长和较长时间无需维护的特点，但任何结构在长期的自然环境和使用环境的双重作用下，其功能将逐步衰减，这是一个不可逆的客观规律。混凝土结构在外部因素及其自身内在因素作用下，其安全性和使用功能都将有所下降。在这种情况下，混凝土结构耐久性问题就日益突出。

从混凝土应用于土木工程至今，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限；这其中有的是由于结构设计的抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化引起的，但更多的是由于结构的耐久性不足导致的；特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，导致钢筋锈蚀而使结构发生早期损坏，丧失了结构的耐久性能，已成为实际工程中的重要问题。早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强，甚至造成停工停产的巨大经济损失。

所谓混凝土结构耐久性，是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力，通过进一步的分析可以发现，引起结构耐久性失效的原因存在于结构的设计、施工及维护的各个环节。首先，虽然在许多国家的规范中都明确规定钢筋混凝土结构必须具备安全性、适用性与耐久性，但是，这一宗旨并没有充分地体现在具体的设计条文中，使得在以往的乃至现在的工程结构设计中普遍存在着重强度设计而轻耐久性设计的现象。

在施工、设计、维护等都会影响混凝土耐久性。常见的施工问题如混凝土质量不合格、钢筋保护层厚度不足都有可能导致钢筋提前锈蚀。另外，在混凝土结构的使用过程中，由于没有合理的维护而造成结构耐久性的降低也是不容忽视的，如对结构的碰撞、磨损以及使用环境的劣化，都会使混凝土结构无法达到预定的使用年限。

现有混凝土结构耐久性问题是多方面的，主要原因是结构的缺陷和损伤以及使用要求的改变，归纳起来有如下几方面:

一、结构设计原因

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建筑物在设计时，虽然设计人员最大可能考虑了影响建筑安全和使用的诸多因素，在结构上采取各种处理措施，但是，由于当时技术水平有限，实际的工程结构有不同的结构特点、使用环境以及施工质量差异，再加上其它诸多不合理及失误之处，均可能在建筑中留下隐患，从而导致耐久性问题的出现。

二、结构损害

恶劣的使用环境是引起结构缺陷和损伤的一个主要原因。按作用性质分，外部使用环境对结构的侵蚀作用一般可分为物理作用、化学作用、生物作用。意外灾害也是结构损害的一个重要原因。对工程结构而言，火灾是最为常见及损害最严重的意外灾害。火灾的屡屡发生，对混凝土结构会造成不同程度的损伤，影响安全性及使用性。另外，使用不当也会造成对结构的损害。例如拆除承重结构、随意扩建甚至加层等。

三、使用功能的改变

一些建筑物业主随着社会发展、生产力水平提高，会调整建筑物使用功能，如原来的写字楼改变为超市，已有的多层房屋加层至小高层房屋，这些使用功能和要求的改变，都将使原有结构可靠性发生改变，这就使原有结构耐久性程度的问题变得十分重要。

从混凝土结构耐久性研究的范畴来考虑，目前大致可分为环境层次、材料层次、构件层次、结构层次，而这其中的结构层次的耐久性检测与评估是极其重要的内容。混凝土结构耐久性检与测评估是指对现有的混凝土结构，通过系统、严格的测试和科学的方法来评价其现有结构的可靠性，从而推断结构的耐久性能。通过耐久性检测与评估，就可以判断混凝土结构是否安全和可否再用，如不能再用，是加固?是重建?等诸如此类的问题。

2 国内外研究现状

混凝土结构耐久性检测评估工作主要起源于二十世纪六十年代。当时世界各国特别是欧洲各国建筑业已进入新建与维修改造并重时期，二战后重建房屋及过去建造的大量低标准建筑已在功能及使用方面不能满足需要，因此必须进行维修、加固和现代化改造。在这期间，就无形中推动了对混凝土结构进行耐久性评估的研究。

起初，对混凝土结构的评估一般采取调查、现场目测检查和一定的结构验算，凭借工程技术人员个人知识与经验作出判断、处理。这种“传统经验法’，实施简单方便，节约时间及费用，但整个评估工作缺乏完整的科学性，带有很大的盲目性与主观性。在较为复杂的情况下，评估结果会过于保守，或过于带有风险。因此到目前，这类方法只适用于一些问题简单、结构单一的混凝土结构评估工作。

在此后，日本、美国等国在“传统经验法”的基础上提出更为科学合理的鉴定方法。例如美国于二十世纪七十年代提出的“安全性评估程序”法。该方法将建筑物分为三类:绿色类——只需要进行日常检查；黄色类——需进行密切观察；红色类——应立即检查并采取措施。为确定每一实际建筑物类别，在专业经验基础上，按危险性、易损性和问题发生部位，分别选取0－9的数字范围，表示其

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风险率高低，以对构件和结构进行评估，并为此编制专门的计算机程序。上述此类方法是在传统经验法的基础上发展而来，它较之传统经验法有更强的科学性和合理性，可以综合地得出鉴定评估结论。但是在对建筑物评估时，仍离不开专家的直觉判断。

自从可靠度概念引入后，概率法的评估方法逐渐进入混凝土结构耐久性研究领域。概率法即指依据结构可靠性设计理论，用与结构失效概率来衡量结构安全可靠程度。但体系可靠度理论目前还不够完善，加上建筑结构诸多的复杂因素，因此现阶段实际应用还存在着一定的困难。

目前对混凝土结构耐久性研究中较为科学的方法为层次分析法。这种方法将混凝土结构耐久性研究分为三个层次，即构件、子单元、鉴定单元。层次分析法是根据分级模式设计的评定程序，将复杂的结构体系分为相对简单的若干层次，然后分层分项进行检查，逐层逐步地进行综合，以取得相应的评估结论。与此同时，其它更为科学的评估方法亦在研究之中，例如人工神经网络等方法。

我国于二十世纪六十年代对混凝土结构耐久性展开研究，但发展缓慢。1991年12月成立混凝土耐久性研究组，开始系统地对混凝土结构耐久性进行研究。我国当前大量已建房屋正处于急需进行鉴定评估阶段，因此鉴定评估任务十分繁重。直至二十世纪九十年代，我国对混凝土结构的评估鉴定基本上处于传统经验法与随后产生的改良方法之间的状态。上述的鉴定评估方法解决了大量的实际工程问题，但由于历史原因，已有的建筑物有关图纸和资料可能还保存不全；在实施机构上，鉴定评估、设计和施工三者分散，增加了检验和鉴定评估工作的艰巨性和复杂性。

从九十年代开始，我国应用可靠性理论，逐步颁布了一些结构可靠性的鉴定评估标准。这些标准的公布，克服了以往评估工作的盲目性和风险性，较好地解决了工程实际问题。近年的这些标准根据鉴定评估对象、鉴定评估的出发点和目的不同，大致可分为三类:

第一类危险房及鉴定:

例如《危险房屋鉴定标准》OGJ125-99)； 第二类杭震鉴定：

例如《建筑杭震鉴定标准》(GB50023-95)；

《工业建筑杭震鉴定标准》(GB117-95)；

第三类结构可靠性鉴定:

例如《钢铁工业建(构)筑物可靠性鉴定程》(TBJ219-)

《工业厂房可靠性鉴定标准》(GBJ144-90)； 《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50222-1999)。

上述的鉴定评估方法较之以往有所前进，但更为系统、科学的评估鉴定方法仍需发展。近年来，许多科研院校都在研究更为详尽、科学、合理的可靠性鉴定评估方法。预计新的标准将建立在已往鉴定的标准基础上，结合我国近二十年对工业与民用建筑进行鉴定评估的实际经验，采用更为科学的可靠度理论。

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3 影响混凝土结构耐久性的因数

3.1 耐久性检测评估基本程序

混凝土结构耐久性评估的一般程序是以可靠性鉴定程序为基础但又带有自身特点，其工作流程见图。

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3.2 耐久性破坏的类型

箍筋暴露的混凝土结构如图1所示，混凝土的剥落如图2所示，纵筋暴露的混凝土结构如图3所示等。

图1 图2

图3

3.3影响混凝土结构耐久性的因数

混凝土结构的耐久性研究应考虑环境、材料和结构等方面的因素，这些因素可分为环境、材料、构件和结构四个层次。混凝土结构所处的环境可以划分为一般大气环境、海洋环境、土壤环境及工业环境等其中大气环境是民用混凝土结构所处的环境状态。混凝土的耐久性又可分为混凝土碳化、氯离子侵蚀、冻融破坏、碱-集料反应和钢筋锈蚀等。

3.3.1 混凝土的碳化

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早期的混凝土呈碱性。当空气、土壤或是地下水中的酸性物质如CO2、HCl,S02,C12渗入混凝土表面与水泥石中的碱性物质发生化学反应的过程，称为混凝土的中性化混凝土在空气中的碳化是中性化最常见的一种形式，它是空气中C02与水泥石中的碱性物质相互作用，使其成分、组织和性能发生变化，使用机能下降的一种很复杂的物理化学过程。碳化会降低混凝土的碱性，破坏钢筋表面的钝化膜，使混凝土对钢筋失去保护作用，给混凝土中钢筋的锈蚀带来不利的影响。同时，混凝土中的碳化还会加剧混凝土的收缩，这些都有可能导致混凝土的裂缝和结构的破坏。所以，碳化与混凝土结构的耐久性密切相关，是衡量钢筋混凝土结构可靠度的重要指标。随着空气中C02浓度逐渐增加，工厂排泄废气不断增加，混凝土的碳化作用也越来越厉害。因此，混凝土的碳化作为一个不可忽视的问题，正受到人们越来越多的关注。

3.3.2 氯离子对结构的侵蚀

我国大规模的基础建设都集中于沿海地区，而海洋是氯离子的主要来源，海砂中更是含有不等量的氯离子。国内外的工程试验都表明，海水、海风和海雾中的氯离子和不合理地使用海砂，是影响混凝土结构耐久性地主要原因之一。另外，我国冬季向道路、桥梁及城市立交桥等撒盐或盐水化雪防冰以使得交通畅行，这就使得氯离子能够渗透到混凝土中，引起钢筋锈蚀。比如北京每年冬天可以撒400-600t氯盐1511。这就是人为造成的氯离子环境腐蚀破坏。还有，我国有一定数量的盐湖和大面积的盐碱地。这些地域的混凝土结构也会受到很强烈的腐蚀。

对氯离子腐蚀的防护： 1、对混入型氯离子的防护 对混入型氯离子的防护，主要是对混凝土中氯离子含量进行控制，尤其是对前期原材料中氯离子的含量控制。例如，对施工用水、棍凝土外加剂等氯离子含量进行统一科学的规定。

2、对渗入型氯离子的防护

混凝土保护层厚度的增加，则氯离子渗入混凝土到达钢筋的时间就会增加，这是延迟混凝土内部钢筋开始锈蚀的一种很有效的方法。在制作混凝土时候，加强施工质量控制，对增加混凝土密实度有加强作用。而且，在混凝土中加入高效减水剂和优质掺合料，可以从根本上改善混凝土的性能，提高混凝土抵抗氯离子腐蚀的能力。

但是，混凝土的保护层不可能提高很多。为了防止氯离子渗入到混凝土内部腐蚀钢筋，可以对修补过的结构或者新建的混凝土结构喷涂一层表面涂层，它能显著降低混凝土的吸水性。

另外，采用耐腐蚀钢筋对混入型和渗入型抓离子的防护都是很有效的。拌制混凝土时候增加亚盐等阻锈剂也是预防恶劣环境中钢筋锈蚀的一种经济有效的补充措施。

3.3.3 抗渗性与抗冻性对耐久性的影响

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混凝土是一种多孔结构，在存在内外压力差的情况下，必然存在液体或气体从高压处向低压处渗透的现象，这种现象称为混凝土的渗透性。混凝土的抗渗性和混凝土的抗碳化能力，与抵抗外界有害物质的耐腐蚀性及抗冻性都有着密切的关系。一般来说，抗渗性好的混凝土耐久性也就好。 混凝土的抗渗性

混凝土固有的多孔性导致了其抗渗性较差，混凝土的抗渗性主要取决于水泥石的孔结构和集料的性能。影响混凝土抗渗性的因素很多，包括混凝土的水灰比、水泥细度、水泥品种、集料品种、施工质量、养护条件和环境介质等。

1、混凝土的水灰比

水灰比对混凝土的抗渗性影响最大。水灰比越大，包围水泥颗粒的水层就越大，水在水泥石中形成相互连通的、无规则的毛细系统，使水泥石的孔隙率增加，混凝土的抗渗性就较差。

2、水泥的细度和品种 在其他情况相同的条件下，水泥细度及其颗粒组成会对水泥石孔结构产生很大影响。使用细颗粒含量多的水泥，生成微毛细孔结构，毛细孔体积大大减少，从而提高了混凝土抗渗性。另外，不同用途的混凝土，采用不同的集料，抗渗性也会有很大的差异。

3、施工质量

混凝土的施工质量对棍凝土的孔结构和孔隙率有很大影响。在实际工程中，即使是配合比很好的混凝土，浇注成型时如果没有控制好质量，如振捣不密实等，也会造成混凝土内部的缺陷，降低其抗渗性。因此，对于有较高抗渗性要求的混凝土工程，一定要严格控制施工质量。

4、环境介质

混凝土的渗透性与环境介质的气体或液体的品种有关。而且，环境温度对混凝土的渗透性影响也很大。温度越高，相对湿度越低，混凝土失水严重，部分毛细孔水分蒸发，混凝土透气性增大，其渗透性也就增大了。

改善混凝土的抗渗性对于提高混凝土的耐久性是非常重要的，主要可以从提高混凝土自身的抗渗能力和在混凝土表面喷涂覆盖层着手解决。 混凝土的抗冻性

混凝土的冻害机理研究开始于20世纪30年代，有静水压假说、渗透压假设等。但是由于混凝土冻害的复杂性，至今尚无公认的、完全反应混凝土冻害机理理论。关于混凝土早期受冻问题，归纳起来主要是以下两种情况:一是混凝土凝固前受冻；二是混凝土凝结后但是未达到足够强度时受冻。

影响混凝土抗冻性主要有以下因素: 1、水灰比 水灰比直接影响混凝土的孔隙率和孔结构。随着水灰比的增加，不仅饱和水的开孔总体积增加，而且平均孔径也增加，在冻融过程中产生的冻胀压力和渗透压力就大，混凝土的抗冻性必然降低。

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2、含气量

含气量也是影响混凝土抗冻性的主要影响因素，特别是加入引气剂形成的微细孔对提高混凝土的抗冻性尤为重要，因为这些互不相连通的微细气孔在混凝土受冻初期能够使毛细孔中的静水压力减小。在混凝土受冻结冰的过程中，这些空隙可以阻止或抑制水泥浆中微小冰体的形成。

国内外大量的研究表明，掺引气剂的混凝土，抗冻耐久性得到了提高，这种提高不是百分之几，而是几倍，甚至十几倍。

3、混凝土的受冻龄期

混凝土的抗冻性随着其龄期的增长而提高。因为龄期越长水泥水化就越充分，重要混凝土强度越高，抵抗膨胀的能力就越大，这一点对早期受冻的混凝土尤为。而且，水泥品种和活性都对混凝土的抗冻性有影响。

4、外加剂和掺合料 减水剂、引气剂等外加剂均能够提高混凝土的抗冻性。引气剂能够增加混凝土的含气量，并使气泡均匀:而减水剂则能够降低混凝土的水灰比，从而减少孔隙率，最终提高混凝土的抗冻性。

知道了以上影响混凝土结构抗冻性的主要因素后，可以从建筑构造设计与混凝土材料施工两个方面采取措施，从而提高混凝土的耐久性。

第四章影响混凝土结构耐久性的因素

3.3.4 碱－集料反应与混凝土的耐久性

碱－集料反应是指混凝土中某些活性矿物集料与混凝土空隙中的碱性溶液之间发生的破坏性膨胀反应，是影响混凝土耐久性的主要元素之一。该反应不同与其他混凝土病害，其开裂破坏是整体性的。

防止碱－集料反应可以从以下几个方面入手： 1、采用低碱水泥； 2、使用非活性集料；

3、使用掺合料降低混凝土的碱性；

4、改善混凝土结构的施工和使用条件。

3.3.5 钢筋锈蚀与混凝土的耐久性

早期的混凝土呈碱性，钢筋的表面有一层钝化膜，以阻止钢筋的锈蚀。但是随着混凝土碳化等外界条件的影响，钢筋会渐渐锈蚀，并且随着锈蚀的加剧，导致混凝土保护层的开裂，钢筋与混凝土之间的粘结力破坏，钢筋受力截面减小，结构强度降低等，从而导致结构耐久性的降低。通常情况下，受氯盐污染的混凝土中的钢筋有更严重的锈蚀情况。

4 提高混凝土结构耐久性的措施

混凝土结构的设计寿命要求一般为40～50年，有的要求上百年。而现实中，处于腐蚀环境中的混凝土结构远远达不到设计寿命要求，有的在15～20年就出现了钢筋锈蚀破坏，甚至不足五年就开始修复。此方面的花费是惊人的，已经是

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一个重大经济问题。

提高混凝土结构耐久性措施主要包括两大类：基本措施和补充措施。基本措施的基本内容是：通过仔细设计与施工，最大限度地提高混凝土本身的耐久性，在使用中保持低渗透性，以环境侵蚀介质渗透混凝土，从而预防钢筋锈蚀。

因为混凝土本身具有高碱性，正确设计和施工的优质混凝土保护层本身具有长期防止环境侵蚀介质渗透的功能，所以最大限度地改善混凝土本身性能，是提高混凝土结构耐久性的许多措施中最经济合理的。属于这类措施的主要可分下列三类：

(1)结构采用耐久性设计。

(2)提高混凝土保护层厚度和质量。 (3)采用高性能混凝土。 补充措施是指：环境侵蚀作用特别严重时，或设计、施工不当，单靠上述基本措施还不能保证混凝土结构必要的耐久性时，需要另外增加的其他防护措施。这类追加的预防措施，只能在基本措施不足时作为它的补充，是在基本措施的基础上追加，而不是代替。这类措施主要有以下几方面：

(1)采用耐腐蚀钢筋。

(2)对混凝土进行表面处理。 (3)混凝土中掺加阻锈剂。 (4)电化学保护。

在结构设计方面我们应从结构选型和细部设计及控制裂缝提高结构的耐久性。在结构选型和细部设计时，应尽量混凝土表面、接缝和密封处积水，加强排水，尽量减少受潮和溅湿的表面积。由于环境侵蚀介质住构件棱角或突出部分可以同时从多方面侵入混凝土，而凹入部分易积存侵蚀介质、应力异常，因此从提高混凝土结构耐久性角度出发，混凝土构件选型应力戒单薄、复杂和多棱角。

混凝土裂缝可分为可控制和不可控制的两类。不可控制的裂缝包括混凝土塑性收缩、沉降或过载造成的裂缝，常为较宽的裂缝，应针对成因采取措施预防开裂，即使难以预料也应加以引导，使其发生于次要部位或便于处理的位置。

可控制裂缝是靠传统的结构设计知识，按结构几何尺寸与荷载可以合理预防和控制的裂缝。控制垂直于主筋方向的裂缝的条件是结构截面尺寸具有足够的配筋率，使它在任何工作荷载下均处于弹性阶段，开裂时混凝土与钢筋仍结合良好。至于可控制裂缝的允许宽度，预应力混凝土与钢筋混凝土应区别对待，因为预应力筋的应力高、断面小，点蚀会大大降低其承载力，可能迅速发展成无任何前兆的突然脆断。

平行于主筋方向的顺筋可控制裂缝对钢筋锈蚀的危害，比垂直于主筋方向的横向裂缝更严重。为控制这种裂缝，应适当选择钢筋直径和混凝土保护层厚度，必要时还可以选择垂直于主筋方向的辅助钢筋，保证钢筋的附着力得以充分的发挥。

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5 提高我国工程结构的耐久性的方法

1．适当提高标准规范安全度设置水平

我国加入wTO以后，建筑市场正逐步向国际开放，我国的建筑设计、施工、监理等部门将面临国际竞争的挑战。计划经济时代形成的低安全度做法已经不能适应目前市场经济的需要。努力减小与先进国际标准之间的差距，应适当地提高现有建筑结构的安全度设置水平。

由于我国各个建筑结构设计规范的安全储备不一样，不能强求一律，在适当提高安全度的前提下，可以根据实际情况予以调整。近期完成修订的系列标准规范，都对安全度设置水平做了适当的调整。

(1)统一标准对结构可靠指标及重要性系数作出了新的规定，允许根据需要提高。

(2)荷载规范根据国情的变化，提高了某些荷载的标准值。 (3)混凝土结构设计规范提高了材料分项系数(减小设计值)。 (4)降低了某些抗力项的计算(如抗剪强度)。

(5)提高了最小配筋率。 (6)增加了构造配筋。 (7)加强了配筋构造措施。 2．采用高强材料改善结构延性

新的混凝土结构设计规范GB50010—2002取消了C15以下的低强度混凝土等级，同时将混凝土等级提高到C80。混凝土结构用普通钢筋将以HRB400级钢筋作主力钢筋；预应力钢筋将以强度1860MPa的高强钢丝、钢绞线作为主力钢筋；低强性脆的冷加工钢筋不再列入国家标准而交由各行业标准管理。

3．设置不同安全度

《建筑结构可靠度设计统一标准》根据失效后果进行结构重要性分类，并在设计使用年限及目标可靠指标采用了不同的规定，体现了风险分析的思想。在实际的工程结构中会因为结构材料、结构类型、结构功能(包括建筑功能、可维修和可改造功能等)、结构使用环境不同，导致结构风险损失千差万别。在确定结构安全性和安全耐久性水平时，要求结构有一致的安全度水平是不合理的，标准编制和结构设计人员需要对此予以充分的考虑。

4．加强耐久性设计、 设计是保证结构耐久性的关键步骤，措施适当，才能有效保证结构的使用年限，要增强设计人员的结构耐久性意识。现在的终身负责制包括结构耐久性的保证，除了共性要求以外，应针对不同功能、不同使用环境区别对待，采取不同的措施。

5．加强施工管理、提高施工质量

对混凝土结构耐久性有重大影响的混凝土密实度和混凝土保护层厚度的变异性，在很大程度上取决于施工质量。完善施工管理，提高施工队伍素质，对施工过程进行监督检查，加强工程质量验收制度、确保工程质量，对提高混凝土结

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构耐久性有着非常重要的作用。

6．重视使用阶段的维护和管理 在混凝土结构的使用阶段，应重视对结构的正常维护和管理。鉴于我国原有混凝土结构对耐久性考虑不够，应重视对服役混凝土结构的检测和评估，必要时进行修理和加固，以保证结构在使用期内的安全。对于混凝土结构易主而改变用途和作结构改造的行为，必须严格管理，并进行设计或加固计算，以确保在荷载或结构条件变化时结构的安全。

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钢筋混凝土原理和分析作业

19－1 综述不同应力－温度途径对混凝土强度和变形性能的影响。 答：混凝土最基本的两种应力－温度途径分别为恒温下加载途径和恒载下升温途径。其中恒温加载途径下的抗压强度是混凝土高温抗压强度的下限，而恒载升温途径下的抗压强度是混凝土高温抗压强度的上限。在相同温度和应力条件下，恒温加载途径下的混凝土膨胀，而恒载升温途径下的混凝土却压缩，且两者绝对值相差悬殊。在其他任意途径下的强度和变形值都处于上下限之间。

19－2 一单筋矩形截面梁的尺寸和配筋如图(a)，承受线性分布的高温（图(b)，温度沿截面宽度为常值）作用。若材料高温强度的计算值按图(c)采用，计算当拉区高温和压区高温情况下此梁的极限弯矩（MuT）值，并与常温极限弯矩作比较。

200200100C3201.040fcT/fcfc=30N/mm20360400T/C10003601.0320900CfyT/fyfy=240N/mm2040300T/C(c)900(a)(b)

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解： ①在常温下矩形截面梁的极限弯矩计算：

由已知有：b=200mm,h=400mm,h0=360mm,fc=30N/mm2,

fy=240N/mm2, 320查表可知As=942mm2，b。

受压区高度xfyAsfcb24094237.68mmbh00.614360221.04mm,

30200x237.68 )10677.13kNM。

2受弯承载力MufyAs(h0)240942(360 ②受拉区高温截面的极限弯矩计算：

图：拉区高温截面的极限弯矩计算

由已知得：As=942mm2,fyT=fy=240N/mm2,bT1=b=200mm, 由(b)图线性关系有hT1＝44.4mm, hT=355.6mm。

根据杨建平,时旭东,过镇海《高温下钢筋混凝土压弯构件极限承载力简化计算》建筑结构 ,2002,(08)所提供的计算公式 因为AsfyT=942×240所以MuT＝fcbT1x(h0-x/2)=30×200××(360-37.68/2)×106kNM ③受压区高温截面的极限弯矩计算：

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图：压区高温截面的极限弯矩计算 因为x=37.68所以-MuT＝fcbT2x(hT-x/2-a)+fyTAs(h0-a) ＝30×

20010××(355.6-37.68/2-40)+240×942×2/(360-40) ×106

kNM

从以上拉区高温和压区高温下钢筋混凝土梁的极限承载力的简化计算可知,简化计算结果与理论分析程序计算结果相近,且偏于安全,能够满足工程的需要。

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