建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析论文_苏峰

建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析论文_苏峰

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摘要:混凝土是建筑工程施工期间必需材料之一,在城市化脚步不断推进的时代中,混凝土结构在建筑领域有广泛应用。但部分施工单位缺乏对混凝土的深度研究,以致工程施工与投运期间混凝土裂缝问题频频出现,严重影响工程施工整体质量,很可能减缩其寿命。故此为满足建筑的使用需求与结构需求,在结构设计中加强对混凝土结构裂缝控制具有很大现实意义。

关键词:建筑结构;裂缝成因;裂缝控制措施

1裂缝的类型

1.1 塑性沉降裂缝

在实际情况中,建筑的钢筋和模板等因素都会对混凝土骨料的沉降造成影响,在这种影响下,就会形成塑性沉降裂缝。此外,施工的质量也会对塑性沉降裂缝的形成产生影响,如果在实际施工过程中对于模板没有进行正常规范的绑扎操作,也有一定的几率会使建筑结构出现塑性沉降裂缝。塑性沉降裂缝中部较宽,两端较窄,呈梭型,常出现在结构的变截面处、梁板交界处、梁柱交界处及板肋交界处等,裂缝深度通常可达钢筋表面。这种裂缝应当控制水灰比、砂率和塌落度不要过大;对截面相差过大的构件,要先浇筑较深的部位,静止 1~1.5h 后,待沉降稳定后再与上部薄截面同时浇筑,最后,保护层厚度不要过薄。

1.2 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝一般是在施工过程中形成。由于在进行混凝土的浇筑过程中,处于一个暴露的状态,受到外部因素的影响,比如高温或者大风天气等等,易使得混凝土材料发生热胀冷缩等,当混凝土材料呈现出塑性状态后,混凝土中的水分会进一步减少,混凝土材料变硬,塑性收缩裂缝就此在建筑物的表面形成。塑性收缩裂缝呈不规则多边形分布,或者大致呈互相平行状分布。裂缝之间的距离最小的有几厘米,最大的有十几厘米。这些裂缝刚开始都是很浅的,逐渐会发展成为贯穿性裂缝。其预防措施有严格控制混凝土的水胶比、水泥用量和粉砂用量;在高温、大风及干燥天气下施工应采取措施保证质量。

1.3 温度应力裂缝

温度应力裂缝顾名思义,其主要影响因素为温度。在实际的混凝土浇筑施工过程中,常常需要一个较长的施工期,在这段时间内,由于昼夜温差以及室内外温差较大且混凝土结构的表面散热较快,就会对浇筑产生影响。当温差产生的表面拉应力超过混凝土所能承受的拉应力强度就极易形成温度应力裂缝,这种裂缝看上去并不明显,但其实际对建筑物的稳定性和安全性影响依旧不容小觑。温度应力裂缝主要表现为不同深度的表面裂缝,要防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度或者防止混凝土超冷以及防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。

2 裂缝成因分析

2.1 荷载因素

钢筋混凝土结构在建成后,需要考虑到来自机构构建和来自整个建筑系统的荷载。这些外荷载会对钢筋混凝土结构带来压力,如果长期处在一个高于设计标准的荷载值,就会随着时间的积累产生荷载裂缝,这主要和动、静荷载和次应力息息相关。

2.2 温度因素

据调查研究,我国现在使用的混凝土的线性膨胀系数表示为 1×10-5/℃。当混凝土内外温差较大时,会产生压应力,继而产生拉应力,当拉应力大小超过混凝土的抗压极限强度时,就会产生裂缝。下面这个式子便可以说明温度应力与构件的关系:amax=0.5tLLyl。构件中间的最大温度便是 a 表示组件之间的摩擦系数为 tLL;l 表示构件长度。而影响到组间摩擦系数的还有水分,但随着温度的升高,混凝土结构内部水分就会大量蒸发,这就致使塑性收缩裂缝加速形成,如果在外界没有补充水分的条件下,情况就会变得更糟。

2.3 施工质量因素

施工质量因素对于裂缝的形成也有很大的影响。主要涉及到的施工环节是混凝土浇筑。在混凝土浇筑过程中,要考虑到温度等因素,需要对混凝土结构及时补充水分。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另一方面,要根据设计图纸上标注的最大荷载控制好浇筑的量,严格按照设计要求进行浇筑。另一方面,在对模板进行绑扎时,也要做得规范些,如果绑扎的不牢,也会导致裂缝的产生。

2.4 原材料质量因素

原材料质量是另一个关键因素。混凝土材料的水热化值、稠性等等性质都会影响到是否会产生裂缝。原材料质量好,可以增强其自身硬度,对于荷载以及拉应力的承受效果也就更好,因此,原材料质量因素在裂缝的产生问题上影响重大。

3建筑结构设计裂缝控制措施

3.1 现浇混凝土楼屋板产生裂缝的措施

设计上重视结构的整体刚度,避免房屋的不均匀沉降造成的内部拉应力以及剪应力;混凝土构件中配筋宜采用较细直径钢筋和间距相对较密的方案,同层同方向的钢筋不能有较大的直径差异;需要严格控制裂缝的,应当采用可强化握裹力的热轧带肋钢筋,楼板的分布筋以及构造筋,出于对握裹力的考虑应该首先考虑采用变形钢筋,尤其是直径小的分布筋与构造筋;负弯矩钢筋应当在端跨内整跨拉通,并延伸过第二支座,让墙体的变形与楼板变形能够借助负弯矩钢筋传至中跨,协调3 个构件在温度应力作用下的变形;单向板单位长度分布筋不应少于 5 根,当然温度变化较大时,宜适当增加;屋面板阳角处若东西山墙位置第一开间板的跨度≥ 3.6m 左右时,要采用双层双向钢筋,且阳角处的钢筋间距宜控制在 150mm 以下,跨度为 3.6m 以上的楼板钢筋间距宜控制在 100mm 范围内,跨度低于 3.6m 的现浇楼板,其负弯矩钢筋需要拉通;每层楼屋面板的外墙角处设放射钢筋,配筋范围大于板跨 1/3,长度至少 2m,数量每处不低于 7 根,钢筋间距限制在 100mm 以下。

3.2 钢纤维混凝土在裂缝控制设计中的应用

对于《混凝土结构设计规范》中对裂缝宽度的规定,经常会遇到验算时不符合的状况,这时就需要采取一些构造措施加以调节。比如对截面尺寸、混凝土强度等级以及钢筋直径或截面面积的调整等。但是在某些特殊情况下,以上措施往往也会无法满足其设计要求,甚至于此类措施根本无法实施。这时,可以考虑采用钢纤维混凝土。

3.3 墙体温度裂缝在设计中的对策

3.3.1 调整楼房高度

重视楼房高度调解,追求屋面标高一致,错层的房屋应当在错层部位设置墙体构造柱。3.3.2 设置圈梁这是消除温度裂缝的最佳方法

圈梁连接构造柱,构成约束墙体的框格,维持墙体的箱型结构,改善砌体受力性能,抵抗裂痕出现。同时,屋面圈梁设置时应当沿着每道墙体完成,避免可能引发应力集中的半圈梁,按规定设置各圈梁。

3.3.3 使用微膨胀混凝土抵抗温度裂痕

可以借助微膨胀混凝土加以实现。只要这一过程调配合适,结合完善的养护工作,就可以避免出现或减轻屋面温度裂缝的产生。此外,设计中必须谨慎处理在超长建筑混凝土中微膨胀剂的加入。一般情况下,因为微膨胀剂带给混凝土较高的离散性,因此往往较难把握微膨胀剂加量与伸缩缝间距之间的关系,使得具体把握时存在着困难。

结束语

由于建筑物和人们的生产生活息息相关,因此,建筑物质量的高低直接影响了人们的生命与安全财产的保障度。建筑结构的裂缝作为建筑物质量与安全性能的一大重要威胁,需要我们采取相应的措施,统筹考量可能引发裂缝的因素,对其加以控制。在建筑施工设计环节,提高设计的科学性与合理性,对一些标准参数有一个较好的估量。此外,在建筑施工过程中,要加强管理,提高施工的质量,在选材与施工工艺的选择上把好关。

参考文献:

[1]徐洪亮,李 俊.谈如何控制混凝土的裂缝[J].工程科技.

[2]董春玲,李兴凯.浅谈建筑结构设计中控制裂缝的措施[J].工程科技.

论文作者:苏峰

论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期

论文发表时间:2019/3/29

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