建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析傅卫刚

建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析傅卫刚

湖北仲华建筑设计有限公司湖北武汉430000

摘要:随着社会经济的快速发展和进步,建筑业也发展迅速,建筑工程质量成为人们关注的焦点,建筑物的裂缝在建筑项目中很常见。通常裂缝是最厉害的损伤,一旦裂缝发生,建筑物的稳定性和安全性将大大降低。研究表明,防止建筑物裂缝对建筑物安全稳定起着至关重要的作用,必须给予高度重视。

关键词:结构设计;裂缝成因;控制措施

引言

近年来随着我国建筑行业的不断发展,建筑规模不断扩大,建筑行业相关技术不断提升,建筑类型也不断增加,不同功能、不同结构、不同造型的建筑体系层出不穷。钢筋混凝土结构因其承载力高,可塑性强,整体性能好,取材方便等优点,在我国建筑行业得到广泛的应用。目前仍然是最重要的建筑结构形式之一。但是随着建筑项目需求的不断增加,建筑工程周期不断缩短,尤其是设计时间越来越少,在钢筋混凝土的结构设计中容易出现不同类型的问题,直接影响到建筑项目的施工质量,甚至会对用户安全造成影响。

1、建筑结构设计裂缝成因

1.1温度裂缝的成因

这是混凝土建筑结构中最为常见的一种裂缝,它的形成主要与温度有关。混凝土是一种由小同原料按照一定比例混合而成的建筑材料,主要包括水泥、骨料、掺合料、外加剂和水等。由于混凝土本身具有热胀冷缩的特性,加之受到外部条件的约束,从而使得混凝土无法自由冷缩,这样一来,混凝土的内部就会出现拉应力,进而引起开裂。工程实践表明,温度裂缝多出现在一些大体积混凝土的表面,或是工程所在地温差变化大的建筑当中。

1.2干缩裂缝

通常情况下,混凝土在硬化的过程中,水泥浆中的水分会不断蒸发,由此会导致混凝土产生干缩,这种收缩具有不可逆的特点。当混凝土内部与表面的水分蒸发程度不同时,便可能引起干缩裂缝。在混凝土建筑结构中,干缩裂缝的表现形式以平行线和网状线居多,裂缝浅且细,宽度一般不会超过0.2mm。在大体积混凝土结构中,干缩裂缝多发生在平面部位,这种裂缝的形成主要与水灰比及混凝土拌制材料的用量有关。

1.3沉陷裂缝

此类裂缝的产生主要与地基基础的不均匀沉降有关。同时,若是混凝土施工中使用的模板刚度不足,或是模板支撑的问距过大,也可能引起沉陷裂缝。尤其是在室外温度较低的冬季,如果模板支设在冻土层上,随着冻土的融化,会生产不均匀沉降,从而使混凝土结构出现裂缝。在建筑中,沉陷裂缝的表现形式以贯穿为主,其宽度与沉降量成正比关系,当地基基础变形趋稳定之后,沉陷裂缝也会随之基本稳定。

2、建筑结构设计裂缝的控制措施

2.1加强配筋力度

在建筑施工过程中配筋的合理设置可有效降低混凝土裂缝的发生概率,依据GB50010-2010《混凝土结构设计规范》(2015版)的相关内容,可得出最小的受拉钢筋的配筋率,即0.2至ft/fy中较大的数值。

结合建筑工程实际,合理选择配筋的设置,能在很大程度上避免混凝土裂缝的问题。在建筑不同部位的建筑构件中,配筋率往往会不同,有一定的差别。因此,以下主要从板、梁、后浇带方面进行分析:在进行板配筋设计中,应严格把控配筋的数量,不能够过多,如果配筋数量超出设计标准,也经常会在施工阶段出现混凝土裂缝;在进行梁侧受拉钢筋配置设计,需要在建筑砖混结构的楼面板上适当增设圈梁,还需要在屋面的跨中上部等特殊部位,结合规范标准要求加设双向钢筋网;结合实际工程,提前做好后浇带预先设计。

两侧混凝土完成收缩后,在进行后浇带的混凝土浇筑,能够在很大程度上避免混凝土裂缝问题。在混凝土中加入外加剂,混凝土内部密实度会显著增加,混凝土的内部结构有所增强,因混凝土收缩产生的裂缝问题也会减少。

而在配筋设计过程中需求遵循“抗放结合”的原则,即当裂缝出现时增设受拉钢筋控制裂缝,而到受拉钢筋作用不明显时可适量减少受拉钢筋的设计比例,改用沉降缝、伸缩缝、滑动层、添加膨胀剂、增设膨胀加强带等模式,预先设计后浇带,当混凝土收缩完成之后再进行后浇,然后促使混凝土裂缝现象得到良好的改善,而添加膨胀剂及膨胀加强带则是通过增加混凝土密实度来减少收缩裂缝。

2.2合理设计混凝土材料

在进行建筑结构设计中,要综合考虑多方面因素来选择混凝土材料,主要考虑混凝土自身强度以及混凝土浇筑构件的厚度。

要想达到设计的混凝土强度,要考虑混凝土的水灰比以及原材料质量情况等多个因素,当混凝土强度过高时,经常会出现裂缝问题;在混凝土浇筑构件厚度方面要合理设计,由于现浇板、梁等构件厚度过大、整体面积过大都会提升现浇混凝土产生裂缝的概率。

所以,要根据规范标准的不同强度等级,结合计算跨度,科学设计梁、板厚度,避免因强度差异出现裂缝。为了控制建筑表面的温度差异,可以在顶板、墙体位置合理设置隔热层,减少因温度差异造成的混凝土裂缝问题。

此外,在施工过程中对顶层楼板之问设置相应的通风及保温隔热层可以有效的避免现浇混凝土裂缝的发生。如架空隔热板、煤渣保温层等。隔热层的设置可有效控制建筑表面对于热量的吸收,从而控制顶板、墙体的温度差异,避免由于温度差异过大导致现浇混凝土裂缝的出现。

2.3确定整体结构的科学性以及合理性

(1)结构刚度与重力荷载之间的比被称为刚重比

它影响着结构整体的稳定性,也是影响重力二阶效应的重要参数。一般都会使用增大刚重比的方法来考虑重力的二阶效应,结构的刚重比增大则二阶效应就会减小,二阶效应要控制在20%以内如果改制不能达到要求,则可能引起结构的失稳导致坍塌。

(2)剪重比是抗震设计中非常重要的参数

由于长时间的作用下,地震影响系数下降的会较快,根据这种情况计算出来的水平地震作用下的结构效应可能偏小。对于长周期的结构,地震动态作用下的地面加速和位移会对结构具有更大的破坏作用,如果剪重比<0.02,结构的刚度虽可以满足水平位移限制的要求,但却不能达到结构整体稳定的条件,设计人员要在设计过程中综合的考虑刚重比和剪重比的合理取值。

2.4设置变形缝

建筑沉降会导致裂缝的出现,为有效解决沉降造成的裂缝问题,可以在建筑中设置变形缝,通过变形缝避免地基沉降造成的建筑裂缝,变形缝主要包括沉降缝和收缩缝。

沉降缝:沉降缝指由于同一建筑物高低相差悬殊、上部荷载分布不均匀、或建在不同地基土层时,为避免不均匀沉降使墙体或其他结构部位开裂而设置的建筑构造缝,可以起到保护建筑的作用。可以在地基处理方法不同的结构处、建筑中有明显荷载差异或高度差异部位、平面布置复杂的建筑的转折等部位设置沉降缝。

伸缩缝:伸缩缝是为了避免建筑构件因温度和湿度等因素的变化产生胀缩变形而产生裂缝的构造,可以通过对建筑结构的伸缩调节缓解建筑减小部位的承受的应力,进而起到稳固建筑结构,防止产生裂缝的作用。

结语

随着社会经济进程的持续推进,建筑业获取了更进一步的发展,这就促使建筑工程数量大幅增加,使得民众对建筑工程交付应用后的稳定性、安全性出具了更为严苛的要求。故而,必须对建筑结构设计中出现裂缝的原因展开全面、细致的分析,并依据实际给予有效措施对其控制,从而确保建筑结构整体性与质量。

参考文献:

[1]傅张华.浅谈建筑结构设计中控制裂缝的措施[J].智能城市,2017,3(12):87.

[2]程鸿超.建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制措施[J].工程建设与设计,2016(18):23~24+27.

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