混凝土結構設計裂縫控制措施

時間:2022-08-29 03:23:35

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混凝土結構設計裂縫控制措施

[摘要]近些年來,隨著我國市場經濟的不斷發展,為建筑行業提供了空前的發展機遇,建筑行業發展的速度不斷加快。但是從當前我國建筑行業發展的實際情況來看,混凝土結構在實際施工和使用過程中,裂縫問題時常發生,極大地影響到工程質量,也影響到結構的安全,天面層和地下室層等的裂縫造成滲漏,影響了建筑物的使用。所以說,加強對建筑結構設計過程中裂縫問題產生的原因進行研究,并采取有效策略進行解決和彌補是目前及今后我國建筑行業發展過程中的一大要點。因此,本文首先對結構設計過程中裂縫問題產生的主要因素進行分析和探討,并在此基礎上提出了相應的解決和控制策略,希望能夠為今后我國建筑結構設計水平的提升提供參考。

[關鍵詞]建筑工程;結構設計;裂縫;控制措施

從建筑工程項目建設的整個過程來看,建筑結構的設計環節是非常關鍵的一個環節,其不但關系到建筑企業的經濟效益,也對建筑工程建設的質量有著直接的影響。在對建筑結構設計的過程中,一旦出現疏漏導致工程建設和使用過程中出現裂縫的問題,不但會影響工程建設的正常開展,甚至會引發巨大的安全問題,造成人員和財產的巨大損失。因此,在建筑結構設計的過程中,必須要對裂縫問題引起充分的重視,盡可能的避免由于裂縫問題而對工程建設質量產生負面影響。

1建筑工程項目建設過程中常見的裂縫類型分析

由于混凝土的抗壓強度非常高,而抗拉強度相對卻很低,約為抗壓強度的10%。因此,在施工和使用過程中,一旦混凝土構件內的拉應力超過了它的抗拉強度,混凝土構件就會出現裂縫。這是裂縫出現的最根本原因。導致混凝土內部產生過大的應力從而導致裂縫出現的原因很多,一般來講,有以下一些原因:混凝土材料配合比不合理引起的自身收縮過大;由于建筑的不均勻沉降;由于溫度的變化,造成熱脹冷縮;由于外力過大,構件承載力不足造成的裂縫;還有施工操作不當,振搗不夠密實,過早拆模板,養護不夠等原因。

2建筑結構裂縫問題出現的主要因素分析

2.1由于混凝土材料的配合比不合理而導致裂縫施工時,當混凝土原材料不合格、配合比不合理、拌和不均勻、骨料離析,砂子含泥量比較大等情況時,混凝土硬化收縮就比較大,產生的裂縫就比較大。當混凝土的強度等級比較高,水泥的含量較大,水化熱很大,溫度升高,導致構件在硬化過程中,構件內部溫度高,表面溫度低,最終導致混凝土早期在硬化過程中表面開裂。如圖1所示,混凝土塑性裂縫的特點中間裂縫較大,兩頭裂縫較小。圖12.2由于建筑的沉降差較大而造成的裂縫問題當建筑物的基礎地質情況不好,如土層不均勻,基礎埋深不一致;采用了不同的基礎形式;建筑物的體型復雜,基礎荷載相差較大,結構的剛度相差過大等原因,造成了基礎沉降差較大,不均勻的沉降會造成很大的構件應力,當應力超過了混凝土強度時,混凝土就會開裂。2.3由于溫度的變化導致的裂縫問題在混凝土這種建筑材料實際的使用過程中,當外界的氣溫變化較大,造成混凝土的熱脹冷縮,經過幾年的循環后,裂縫就形成并越來越大,如圖2所示。

3建筑結構在設計過程中裂縫問題的有效控制策略分析

3.1合理確定混凝土材料的配合比。首先,在設計時,合理選用結構的混凝土強度等級。對于梁板結構,不宜選用過高的混凝土強度等級,宜采用C35及以下等級。骨料選用時,選盡可能選用較粗的骨料,砂子要選用粗砂,且粗細骨料配級良好,混凝土在硬化過程中的收縮裂縫就會減少。當強度等級降低,水泥用量就減少,相應的水化熱就影響就減小,從而也減少了因水化熱過大而造成的早期混凝土表面收縮裂縫的產生。圖2在混凝土的實際使用過程中,混凝土會有一個長期而緩慢的徐變收縮的過程,徐變收縮積累到一定程度,裂縫就顯現出來。因此,對于有防水要求,或對裂縫寬度要求較高的結構,可以通過在混凝土攪拌時摻加膨脹劑,相比于傳統的混凝土結構,摻加膨脹劑的混凝土結構,膨脹劑引起的膨脹抵消了混凝土的早期的硬化收縮和后期的徐變收縮,從而有效的改善混凝土的性能,避免裂縫的出現。3.2控制好建筑物的不均勻沉降。在設計階段,根據地質情況及建筑物結構形式,選擇好基礎形式。一個結構,不宜采用兩種不同形式的基礎。當采用天然基礎時,要驗算每個基礎的沉降量,如果相鄰的基礎的沉降差不符合規范的要求時,調整基礎的尺寸重新驗算,直到相鄰基礎的沉降差滿足規范的要求。當采用樁基礎時,要根據實際情況需要決定是否驗算基礎的沉降。對于建筑體型復雜,層數相差較大的高低層連成一體的建筑物,因高低層數變化部位的基礎荷載相差較大,處理不當,容易引起較大沉降差,從而造成結構的開裂。因此,可采用后澆帶的施工方法,等兩邊結構的沉降基本完成后,再將后澆帶補上。3.3控制好混凝土構件的溫度變化。溫度變化較大的部位如屋面層的梁板,要做一定厚度的保溫隔熱層,或做種植屋面,對減小溫度的影響大有幫助。3.4對建筑樓板配筋進行重點設計。結構平面外轉角部位的樓板,因混凝土的應力較大,容易產生45度角的斜向裂縫,因此這些部位要求按雙層雙向配筋,并且每層每向配筋率不小于0.3%。對于平面凹凸不規則的樓板,在凹入的陰角部位,容易產生應力集中,導致樓板開裂,因此在該部位要增加斜向的板筋。在對建筑樓板配筋進行設計時,必須要盡可能的采用小直徑和小間距的配筋方式,在樓板配筋設計過程中,應該盡量選擇直徑相對較小、鋼筋間距較小,鋼筋密度較大的配筋方案。其次,在對結構進行設計時,還應該加強對有肋鋼筋的應用,有肋鋼筋在經過熱軋處理之后往往具有更強的握裹力,能夠有效的對裂縫問題進行控制。再次,在對冷軋鋼筋進行應用的過程中,必須要采取有效的方式來提升其握裹力,例如改變冷軋鋼筋的形狀等。最后,針對建筑結構屋面層不同的跨度情況,必須要對樓板鋼筋的間距進行針對性的設置。對于屋面板或露天板結構,宜適當加大板厚,采用雙層雙向配筋,對減少裂縫很有作用。3.5對跨度大,荷載大,反復荷載的結構的處理措施。對跨度大,荷載大,反復荷載的結構,出現裂縫的機會較大。在結構長期的使用過程中,因結構的荷載大,跨度大,混凝土應力大,加上混凝土徐變的影響,結構的裂縫就會出現。如果在結構里使用預應力鋼筋,預應力鋼筋會對混凝土構件施加壓應力,這個壓應力會大大抵消混凝土里的拉應力,甚至不出現拉應力。當沒有了拉應力,裂縫的問題就可以解決了。3.6加強后澆帶設計的應用。后澆帶的設置對減少裂縫的產生有積極效果。一般來講,在對后澆帶進行設計的過程中,通常是將后澆帶設置在結構受內力較小的位置,而且需要將后澆帶保持在五十天以上。大量的研究和實踐表明,后澆帶的設置能有效的減少混凝土前期收縮裂縫的產生,對于建筑結構裂縫控制具有明顯的效果。

4結束語

總的來講,我國經濟水平的不斷提升極大地推動了我國建筑行業的發展和進步。但是從現階段我國建筑行業發展的現狀來看,建筑結構的裂縫問題是最為常見的一種質量問題,對建筑的質量、外觀和使用造成很大的影響。因此,在今后的建筑結構設計過程中,必須要對裂縫問題引起充分的重視,在分析裂縫問題產生原因的基礎上,采取有效的措施對混凝土結構裂縫進行控制,從而提升建筑結構設計水平,推動建筑行業實現可持續發展。

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作者:夏杰雄 單位:佛山德順施工圖審查有限公司