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摘要:在建筑工程結構中,出現裂縫是普遍性現象,是長期困擾結構設計人員的復雜性、技術性難題。雖然大多數建筑結構設計無法避免裂縫的出現,但只要在建筑結構設計中嚴格遵循既定規范,全面而細致地考慮各項影響因素,就能有效控制裂縫。
關鍵詞:建筑工程;結構設計;裂縫;控制
建筑結構裂縫主要在混凝土結構中表現突出,砌體結構的墻板中也常有出現。根據產生裂縫的原因有針對性的分析、解決,使得裂縫被控制在規范允許的范圍內。
1建筑結構設計中裂縫的類型
1.1塑性沉降裂縫
塑性沉降裂縫是一種比較常見的裂縫,產生原因則是建筑結構在進行混凝土澆筑的過程中,并沒有合理操作骨料的沉降,致使沉降時出現各種阻礙,最終影響了混凝土的使用,出現了裂縫。多數情況下,塑性沉降裂縫的出現是在混凝土澆筑完成后的半個小時左右至三小時內,這段期間混凝土還沒有完全的凝固,正處于一種塑性的狀態,若是此時進行灑水作業,待表層完全干涸后就會呈現出不同走向的裂縫痕跡,主要原因是由混凝土塌落過大,沉降度過高而導致的。
1.2塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫主要是指在建筑結構混凝土澆筑后,在塑性狀態下使混凝土表面水分快速的蒸發,在澆筑后的四個小時內若是對其表面沒有采取恰當的措施加以覆蓋,如果是在溫度過高、風速極快、沙塵較大等情況下,就會導致混凝土表面水分快速蒸發,模板吸收水分過快,致使強度下降,這樣便會出現抵抗力下降等情況,進而產生裂縫。
1.3溫度應力裂縫
溫度應力裂縫,顧名思義與溫度有關。在建筑結構施工混凝土澆筑完成以后,水泥由于內部溫度控制難以散發出去,使得澆筑后的混凝土溫度過高,其表面水分快速蒸發,內外溫度溫差急劇增大,致使混凝土內部受一定壓力影響,在兩者同時作用力下,便出現了裂縫現象。這種裂縫就是通常所說的混凝土溫度應力裂縫。
2建筑結構設計中控制裂縫的措施
針對工程實際中出現的裂縫問題,結構設計中常采取以下具體的措施來控制裂縫。
2.1規則的建筑平面布置
在建筑結構設計中,平面要保持規則的狀態,避免平面出現任何異常的變化。(1)平面有凹口出現時要在其邊緣添設拉梁,并增大周邊樓板的厚度,同時適當添設配筋。(2)在設計中需嚴格控制房屋的長度,一旦長度超過標準范圍而超出較小,就要在梁和樓板的1/3跨處合理設置寬度為1.9m的收縮后澆帶,且后澆帶的間距為30m。(3)房屋長度超出標準較大時要添設變形縫。(4)建筑物主樓與裙房之間的高差值較大時要在中間部位設置后澆帶或沉降縫,以有效控制因基礎沉降而引發裂縫的可能性。
2.2優化建筑結構配筋設計
建筑物構件配筋率的適當提高對控制裂縫有較大幫助,而混凝土結構設計規范也明確規定了受拉鋼筋的最小配筋,且因梁、板等構件的不同而有相應的規定,而在配置板的受力鋼筋時適宜遵循間距較密、直徑較小的原則,以減小構件的裂縫。同時,建筑屋面的傳熱系數宜小于1.0W/(m2•K),屋面板的結構配筋適宜選擇雙向雙層配筋,板面沒有負筋的區域可拉通板的支座負筋,或在該區域配置雙向的鋼筋網,將其與板面負筋搭接。如果建筑結構設計使用的是四邊嵌固的現澆樓板,那么板的收縮所受到的約束就是雙向的,極易在板的中部出現貫穿裂縫,四大角出現45°裂縫。基于此,結構設計人員應在建筑屋面板陰陽角變形應力集中的區域增設雙向雙層間距為100mm的配筋,配筋范圍是板跨度的1/4,也可適當增設放射鋼筋,以有效控制裂縫。
2.3砌體結構裂縫控制
砌體結構中除了與混凝土結構相同的混凝土板出現裂縫外,承重磚墻也會產生一些裂縫,產生裂縫的原因大多是因為地基基礎的不均勻沉降或者是磚與混凝土不同材料因溫度和收縮變形不同而使應力集中產生。避免砌體裂縫的原因:(1)要控制建筑物長度,在應力集中、砌體可能產生裂縫最大處設伸縮縫。(2)要增設圈梁、構造柱,使其形成骨架作用,保證建筑物的整體性;還應在屋面設置保溫、隔熱層等措施。(3)地基處理應整片處理,對于濕陷性黃土地區除了整片處理后滿足濕陷量要求外還應避免周圍及工程本身漏水、滲水等現象,以避免地基的不均勻沉降。
2.4適當選用鋼纖維混凝土
適當在鋼筋混凝土梁的底部使用鋼纖維,促使它與鋼筋共同抵抗混凝土結構開裂,以有效提高梁的抗裂能力,使其達到建筑結構設計要求。對建筑物的鋼筋鋼纖維混凝土梁來說,如果選用鋼纖維的體積率是1.0%~1.5%,且受拉區鋼纖維混凝土層的高度是截面高度的0.3倍,那么鋼纖維的使用就能有效降低結構裂縫的寬度。鋼纖維混凝土構件改善裂縫問題的原因在于鋼纖維憑借其粘結力向混凝土基體裂縫尖端的應力場施加反向應力場,使混凝土基體裂縫尖端的應力得到緩和,集中阻止進一步發展裂縫,促使構件更晚出現裂縫。未開裂的混凝土與鋼纖維一起承擔裂縫截面上的一部分拉力,使裂縫截面上鋼筋的應力得到降低,有效約束著裂縫的出現及發展,構件的剛度以及裂縫間混凝土的整體性都得到有效的提高。
3結束語
綜上所述,建筑結構出現的裂縫問題,除了混凝土本身的徐變、大體積內部的水化熱等因素需要采用加強構造措施解決外,還應注意養護過程中的人為因素影響,保證養護所需條件,加強人工管理也是減少裂縫的必要條件。
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