建筑结构工程中的耐久性与设计策略

 摘要：文章首先介绍了建筑结构的概念、组成及分类，就其在建设中的主要功能、极限状态进行描述，并对其耐久性及安全性的设计思路进行了研究。

关键词：建筑结构；耐久性；安全性；设计策略

1建筑结构的概念、组成及分类

建筑结构是指在建设过程中由多种组件所组成的可以承受力学负荷的建筑系统。其中，力学负荷在这里特指会导致房屋发生力学形变的多种影响因素。建筑结构在不同的具体建设项目中具有不同的组成，但其基本组成大多一致，各基本组成及发挥的功能、特点：

（1）板：①特点。拥有较大平面尺寸，但厚度却相对较小。属于受弯构件；②功能。通过板将负荷传输到梁或墙处。

（2）梁：①特点。是板与柱之间的支撑构件。属于受弯构件；②功能。承受来自板的负荷，并传输到柱上。

（3）柱：①特点。截面尺寸小于高度。受压构件；②功能。承受与其纵轴方向相同的负荷，并将负荷传输至基础上。

（4）墙：①特点。竖向构件；②功能。承受与墙体方向相同的负荷，并将负荷传输至基础上。

（5）基础：①特点。地面以下部分的结构构件；②功能。将柱、墙等传来的上部结构负荷传输至地基。根据标准的不同，建筑结构也具有不同的分类，常见的分类模式见如下：

（1）根据材料划分。①混凝土结构：包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。②砌体结构：由块体（如砖、石和混凝土砌块）及砂浆经堆砌制成的结构。具有可以在建设地点取材以及成本低较等优点。其稳定性、持久性也较好。缺点是其强度不高、自身的重量大、建筑过程中堆砌较慢、工程量大等。而且砖块制备要占据一定量的土地。③钢结构：以钢为主要材料制成的结构。多应用于跨度较广的屋顶建设，例如体育厂、戏剧院等。除此之外，还有吨位很大的吊车及跨度很广的厂房骨架和吊车梁。较高层建设的房屋骨架也应用该结构。钢结构均一程度较高，有较好的强度。组件的截面积小，质量不重。还具备很好的可焊性。其制作工艺较为简便，因此易于工业化建设。缺点是钢材易受到腐蚀，没有较好的抗火性。成本较高。④木结构：我国木材资源相对较为缺乏，因此仅在部分山、林区以及农村有一定的使用。具体多用于单层结构。

（2）根据承重体系划分。①墙承重结构：通过墙体来承接由屋顶、楼板传来的负荷。适用于多层房屋。②排架结构：使用柱和屋架组成的排架作为其承重结构。其中，外围起保护作用。多用于单层厂房。③框架结构：由柱、梁、板组成的空间结构系统作为支撑骨架。多用于小于10层的房屋。④剪力墙结构：该结构的楼板与墙体都为现场浇制或者预先准备的钢筋混凝土。其多被用于高层住宅楼和公寓建筑。⑤框架—剪力墙结构：在支撑结构中部分设置为剪力墙，以此来使框架、剪力墙两者结合起来。这样可以使二者共同承受水平负荷。相比框架结构，在高层建筑中使用该结构成本更低。⑥筒体结构：使用钢筋混凝土墙围成侧向刚度很大的筒体。该结构的受力特点类似于固定在基础上的筒形悬臂构件。⑦大跨度空间结构：该类结构的中间部分常常无柱子的设计。其通过网架等空间结构将负荷传输至建筑周围的墙、柱处。

2建筑结构的功能

2.1空间及美术需要

房屋与人为的生活密切相关，是人在社会活动中的物质设施。其在满足人们生活的基础硬件需求的同时，对于精神层面的需要也具有重要意义。因此，BS需要具备一定的文化、艺术内涵［2］。

2.2承受多种载荷

房屋在使用过程中常会受到多种因素的影响，为保证其稳定性，BS要确保房屋在各种负荷的影响下保持稳定性及使用性。

2.3提高建材的使用效能

建材是用来进行建筑的各种用材。纯粹的建材无法发挥良好的建筑功能，需要对其赋予一定的表观形态才可以使其各种建筑效能得到有效的利用。

3建筑结构的极限状态

3.1承载力极限

该状态是指过多承受外界的负荷作用使其构建出现破损现象，以至于无法继续发挥承受负荷的功能。主要类型有组件自身或各组件之间连接出现破损或严重变形；部分BS出现缺损；基础遭受破坏。

3.2正常极限

该状态是指组件抵达正常应用规定的最大限值。当因为过分形变、部分破损而无法满足正常应用的基本需求时即可视为到达该状态。

4建筑结构的耐久性构设

4.1耐久性的构设需求

耐久性设计时要考虑到承载力极限状态。该状态的设计公式为：ys≤R。式中，y为结构重要性系数。s为内力组合的设计值。R为结构组件的承载力设计值。在满足该状态的基础下，还要考虑到使用时长及混凝土的持久性。一般情况下，临时建筑使用5年，替换房屋25年，重大房屋100年。常规房屋混凝土强度应保持不小于C40，使用时长为50年，竖向承受力不小于40mm，无垫层时不小于70mm。

4.2材料的选取

在进行建材的选择时，要结合房屋项目的具体特点来个性化地选择建材的参数。以混凝土的选择为例。当房屋建设地点周围的气温较低时，要选择有高稳定性的混凝土。因为在低温环境下，普通材质的混凝土会出现一定的形态学变化，由此降低房屋建筑的稳定性。

4.3耐久性的检验

在房屋建设完成以后，应该根据建筑的特点制定一定的时间考察点。考察的项目主要是房屋外围的墙面、玻璃墙等。如若在考察过程中发现了构造的老化、损坏，则要及时上报给相关部门并组织专业人员进行维修或者返修。

5建筑结构的安全性构设

5.1规范结构设计

经过规范化设计的房屋结构可以具备一定的破坏负荷稳定性。即使在剧烈因素的影响下会出现一定程度的破损，但仍然可以发挥基本的结构维持功能。规范的结构设计包括整体建筑的坚固程度、承受载荷以及持久性。

5.2安全设计组件承受力

组件承受设计主要包括组件负荷的分散设计、组件材料负荷的分散设计以及整体负荷安全分配。通过对以上方面的合理规划可以使组件具有最大的负载值。在该设计中，负荷力的分配要参照房屋结构组件的整体负荷，并可以在适当范围内波动。

5.3设计建筑的牢固性

牢固性的设计需要考虑多方而非单一局部组件，由此提高房屋整体的牢固程度。在设计牢固性的同时还要考虑到建筑的延展性能。良好的延展性能可以使建筑在极端条件，例如地震中仍然保留基础的稳定性能。

6结束语

在我国房屋建设行业不断发展及对其要求越来越高的时代背景下，就其建筑结构的安全、耐久的设计规划进行了研究。文章首先介绍了建筑结构的基本概念、组成，并对其分类进行表格展示。文章还对建筑机构的主要功能进行介绍，主要包括空间及美术需要、承受多种载荷以及提高建材的使用效能，并介绍了其承载力、正常极限状态。文章对建筑结构合理设计策略进行分析。其中，耐久性构设包括耐久性的构设需求、材料的选取以及耐久性的检验。安全性构设包括规范结构设计、安全设计组件承受力以及设计建筑的牢固性。本文期望可以为我国房屋建筑行业水平的提高提供合理的理论参考。

参考文献

［1］张俊友.建筑主体施工中混凝土模板技术的实施要点解析［J］.山东工业技术，2019（08）：106.

［2］马立博.建筑结构抗震设计理念与方法分析［J］.绿色环保建材，2019（03）：72