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给排水结构工程耐久性设计的思考

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月下作者：刘振华杨百鹤

[导读] 我国工程建设可靠度标准体系从1984年颁布的《建筑结构设计统一标准》(GBJ 68-84)开始已经历了37年的探索，通过以往的工程实际经验我们能够得到这样的一个结论，给排水结构的耐久性设计能否符合规范的要求是十分重要的。

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摘要：我国工程建设可靠度标准体系从1984年颁布的《建筑结构设计统一标准》(GBJ 68-84)开始已经历了37年的探索，通过以往的工程实际经验我们能够得到这样的一个结论，给排水结构的耐久性设计能否符合规范的要求是十分重要的。给排水结构工程包括各种雨污水的储存以及排放构筑物，一般与各种地下水直接接触，给排水结构工程的主要建筑材料是混凝土，但在排水过程中，其需要承受高于其他土木工程结构的更为严重的侵蚀。本文分析了目前给排水工程结构耐久性设计中出现的问题，并针对性的提出了有关提高给排水结构工程耐久性设计的可行性建议。
关键词：给排水工程结构工程耐久性设计
        引言
        通常情况下，给排水工程的相关管道都是建于地下，这就使得其耐久性的高低将会起到十分重要的作用。同时，给排水工程又是涉及到民生的重要问题，一旦出了事故将会给人民群众的日常生活造成不必要的麻烦。借此对于给排水结构工程耐久性设计提出一些有针对性的意见和建议，希望能够为未来工作的开展起到一定的帮助作用。
        1、给排水结构工程耐久性设计的重要意义
        所有的工程设计中都必须考虑到结构的耐久性这个问题。结构的耐久性主要是指在设计明确环境作用的背景之下，结构设计在设计使用年限内确保安全性以及适用性的能力。耐久性主要包括了混凝土碳化、钢筋腐蚀等，其对土木工程而言意义重大。如果耐久性得不到保证，会带来极为严重的后果，甚至可能会给整个社会带来巨大的压力。给排水结构涵盖了各大污水处理站、水厂的储水结构等，一般情况下是地下或者是半地下的建筑物，会和各种类型的水体（包括地下水）直接接触。混凝土是给排水结构中重要的建筑材料，其本身就具有良好的耐久性能，但是因为和水、空气进行接触之后，结构会发生变化，这样其性能就会发生改变，进而造成了钢筋的腐蚀，整个的混凝土结构都受到了一定的影响。混凝土强度受到影响，结构不够稳定，进而建筑物的寿命大大缩减。由此可见，耐久性对于给排水工程而言，具有重要作用。[1]
        2、给排水结构工程耐久性设计中常见的问题
        目前我国的给排水工程耐久性设计中，主要存在的问题是设计理念落后以及设计规范不完善。
        2.1设计理念落后
        目前的工程设计人员对于混凝土结构耐久性的设计往往存在着设计意识不强，设计理念较为落后的问题。由于钢筋混凝土结构的抗拉和抗压性能都很强，且在正常自然条件下其耐久性也很强，使得设计人员没有意识到混凝土结构在给排水工程中的脆弱性。给排水工程本身的自然条件会造成混凝土结构的硫酸盐侵蚀加速、混凝土中性化以及钢筋锈蚀等，由于设计人员对于给排水工程结构中的混凝土耐久性重要性认识不足，更不会根据给排水结构中恶劣的自然环境来针对性的防御其对混凝土结构的侵蚀，使得给排水结构中的混凝土耐久性设计是相当缺乏的。我国建设部曾经做过调查，大多数的工业建筑物的有效使用寿命在25年左右，严酷自然环境下例如给排水结构中的混凝土使用寿命仅仅只有15年，民用建筑由于其环境较好，使用寿命在50年以上，即使如此，室外的露台以及雨罩等也由于雨水以及其他自然因素的侵蚀仅仅只有30年的使用寿命，桥梁以及港口结构的混凝土耐久性最低，一般十年左右就会出现混凝土开裂以及钢筋锈蚀等。我国的给排水工程结构从上世纪80 年代开始大规模修建，至今已经出现了很多耐久性不足，而引发的大规模修缮以及废弃等现象，其中一些污水处理厂的给排水结构出现了严重的硫酸盐侵蚀，造成了混凝土剥落以及钢筋锈蚀断裂等，污水处理企业不得不停工进行污水管道的修缮，使得企业损失了大量的经济效益。

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        2.2设计规范不完善
        目前给排水工程结构耐久性设计主要参照的规范是《给水排水工程构筑物结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《混凝土结构耐久性设计规范》以及《工业建筑防腐蚀设计规范》，在以下文章内分别简称《给规》、《砼规》、《耐规》以及《腐规》。其中《给规》的缺点是没有专门规范结构耐久性，仅仅只是在材料以及正常使用极限状态下等相关规定中有一些具体要求，对于耐久性的年限以及环境等因素没有专门开章去详细规定，在一些较为重要的耐久性规定上，只是简单提议参考《砼规》，不够明确。[2]同时《给规》以及《腐规》中关于给排水工程结构耐久性的要求存在着很大的差异，使得设计人员在参考上遇到困境，同时，对于影响混凝土结构耐久性的研究目前还未很深入，使得设计人员难以定量设计，这也为我国无机非金属行业的科研人员提出了较为严峻的挑战。
        3、提升给排水结构工程耐久性的可行性建议
        如果想要全面提高给排水结构工程的耐久性水平，首当其冲应当做的就是要有效的转变设计人员对混凝土结构耐久性认识不足的问题。在日常设计工作进行的过程中就要不断的强调混凝土的强度和耐久性对于混凝土结构特性来说是同等重要的，在设计的过程中不但要对构件的承载力、裂缝以及变形进行合理的计算，更要结合工程所在地的实际情况对构件的耐久性进行合理的估计。
        3.1结构使用年限
        在给排水工程施工中，钢筋混凝土是最为常用的建筑材料。在正常的使用中，未对混凝土的使用年限有明确的规定，通常是在50-100年这个区间中。普遍的房屋设计使用年限是在50年，一些较为重要的标志性的建筑物的使用年限则是在100年。所以，给排水结构的使用年限需要设定在50年左右，但是如果建筑单位有明确的规定，还是需要按照它们的要求进行设计。
        3.2关于环境侵蚀
        混凝土的质量，特别是低渗透性，是抵抗硫酸盐侵蚀的最好的屏障。混凝土的硫酸盐侵蚀是由于混凝土的渗透性过强以及开裂等导致硫酸盐渗入混凝土内部，硫酸盐侵入会使得混凝土内部生成膨胀物，导致混凝土发生较严重的结构问题。硫酸盐的量、地下水、混凝土浇筑方法以及混凝土本身的质量是影响混凝土硫酸盐侵蚀的因素。为了减轻由于干缩、冰冻作用、钢筋锈蚀或其他原因引起的开裂，使用抗硫酸盐水泥的安全性更大。[3]
        3.3混凝土材料及构造要求
        在对混凝土的耐久性受到很多因素的综合影响，例如混凝土材料的强度等级、抗冻性等等。对于这些因素的界定在规范中涉及的较为简单，在设计的过程中也应建议参照《混凝土结构耐久性设计规范》的相关规定进行设计。例如对于混凝土的构造要求来说，应当对钢筋保护层的厚度以及钢筋的分布进行较为明确的限定。在该规范中的3.5.4条中就指出如果没有其他特殊要求的话，保护层厚度超过30mm的时，可以将厚度取为30mm 计算裂缝的最大宽度。这种做法既满足了混凝土保护层的厚度要求，又防止因为增加保护层厚度而导致的快读计算值偏大的情况出现。
        4、结语
        综上所述，耐久性于给排水结构工程而言具有着重要意义。从目前的发展来看，我国的环境工程建设处在飞速发展的阶段，给排水行业作为我国最为重要的行业之一，在发展过程中，还是需要给予结构工程的耐久性更多的关注，只有这样才能保证给排水行业健康、有序的发展。
参考文献：
[1]叶滋润,吴继军.耐久性在建筑结构工程中的重要性分析[J].环球市场,2020(005):288.
[2]孔婷婷.对给排水工程结构耐久性设计探讨[J].装饰装修天地,2019(016):168.
[3]胡明.市政给排水管涵工程结构设计过程要点研究[J].城市周刊,2019(032):53.