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摘要:目前建筑市场的主体结构基本是混凝土结构,由于混凝土具有具有很高的强度、耐久性和较强的可塑性,能和钢筋构成经济坚固、抗震耐久的钢筋混凝土结构,广泛应用在铁路、桥梁、水利水电等土木工程领域,发挥着极其重要作用。但是施工时普遍产生裂缝问题,成因有多种,本文从设计角度对裂缝的产生和应对措施展开研究。
关键词:建筑结构;设计;裂缝;措施
中图分类号: TU2 文献标识码: A 文章编号:
引言:
混凝土现已广泛应用于各种工程建设当中,早在1903年混凝土施工技术就传人我国,随着我国建筑业的快速发展,已从原有的地面区域发展到空中和地下,施工技术不断提升。虽然混凝土产生的裂缝问题虽然专家证明无可避免的,但是影响建筑物的整体性能及抗震性能和渗漏不可小觑,从设计阶段就要很好控制裂缝问题。
一、建筑结构产生裂缝原因分析
1、由外荷载(静、动荷载)引起的裂缝和次应力引起的裂缝;
2、由变形、变化引起的裂缝:包括由于结构因温度、湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构在受到内部和外部的变化而产生变形,当变形受到约束和限制时产生内应力,应力超过一定数值后产生裂缝,裂缝出现后变形得到释放,内应力松弛。调查表明,在混凝土结构中,占裂缝总数80%以上的都是由于不均匀沉降、混凝土凝结过程中的体积收缩以及温度变化差异带来的胀缩不均匀等非外力因素造成的裂缝。
由变形引起的占约80%,由荷载引起的占20%,因此控制钢筋混凝土结构裂缝的关键在于解决变形所引起的开裂。
二、结构设计引起裂缝的分析
由荷载引起的裂缝,可以通过结构计算来控制,由于形变引起的裂缝,通过构造设计可以进行控制。但是在结构计算过程中,假设的力学模型与实际结构的受力状态是不完全相同的,这样内力计算结果与实际不符,这些常规计算模型之外的内力往往引起结构裂缝。而由于计算疏忽漏掉的装修荷载等导致结构开裂,这就需要通过结构加固,来实现结构的安全使用。结构设计时对角部抗裂验算不准确也会导致角部斜裂缝出现。
三、结构设计中控制裂缝的措施
在工程的结构设计期间,要尽量使结构的计算模型和实际施工的状态相符合,另一方面,也要采取与之对应的结构措施,从而保证结构的裂缝范围比规定设定的最大裂缝范围小。具体措施及步骤如下。在保证建筑平面的造型符合使用要求的基础上,尽量使平面造型变得简单。因为一旦平面造型过于复杂,就容易出现使结构发生扭曲的附加力,从而导致裂缝的产生。对建筑物的长高比例要严格控制。比例越小的建筑物,它的刚度就越大,对不均匀沉降的适应能力也就更强。要认真调整建筑物各部分承重结构的受力情况,以使结构的荷载承受力均匀,避免受力过于集中。如果地基受力不均匀,就容易导致地基的结构变形,造成裂缝的产生。这就要求在进行设计的时候,调整好地基的埋藏深度,根据地基强度的不同使用合适的垫层厚度,以缓解地基的不均匀沉降量,加强了地基的刚度。
1、针对墙体温度差异引起的裂缝的措施
首先在土建工程的设计过程中,要充分注意调整楼高和屋面的高度,使两者尽量一致;其次,要科学合理的设置圈梁,使它能有效的抵抗温度差异引起的裂变;第三,要科学使用微膨胀混凝土并结合浇带和加强带的使用,减轻屋面板温度裂缝的产生;第四,在设计时要提升顶层砌体砂浆的强度,砂浆的强度不低于M5.20,砖强度不低于MU11,砖砌体的厚度不低于245mm;第五,要减小屋体和墙体的温差,就要在设计时按照国家规定采用隔热保温的设施,比如在墙体内加隔热板或者设置架空层,使得屋体和墙体的温度尽量一致,差距不是太大;第六,要保证屋体和墙体的温度差异不是太大,在设计时要在屋面上设置多个纵横向的分仓缝,进而将屋面分割成很多个独立的单元,纵向深约12m的时候可以在屋脊的地方设置一道分仓缝,仓缝宽约22mm,多采用沥青麻丝和油膏设置。
1.1不断的强化设计质量控制观念
在进行土建工程设计时,混凝土的结构设计要严格按照国家规定的设计标准和深度进行设计,要满足相关的设计规范、设计规程等。同时,还要满足建设单位在建设过程中对结构改动的最可能的范围设计或者是对设计等级的要求。例如对于抗渗要求比较高的土建工程来说,对建筑裂缝的设计控制既要满足在科学的容许挠度之内,又要严格的控制裂缝的深度和宽度。在土建设计的过程中,要充分考虑建设施工过程中的外部环境和内部环境对裂缝的影响。在比较容易发生裂缝的地方要适当的增加配置钢筋,增强这些部位的抗压强度。
1.2设计人员要深入基层,相互沟通
设计工作人员要深入基层,充分了解建设单位、施工单位和监理单位对于设计图纸的具体要求和建议,对需要加强改进的地方虚心接受他们的意见和建议。同时,设计人员还要掌握有关土建工程产生裂缝的相关知识。
1.3应对混凝土楼板产生裂缝的措施
首先要保障混凝土结构整体的刚度硬度,尽量防止房屋的不均匀下沉所引起的内部应力;其次,在使用钢筋方面,在设计时要注意尽量的使用直径较细的钢筋,对于任意发生裂缝的部位,要使用热轧带肋钢筋,楼板的分布筋和构造筋要使用变形钢筋;第三,对于建筑的外墙角,要放置放射筋,而配筋的长度大于2.1m,放射筋多于8根,间距要小于105mm。
2、大体积混凝土的防治控制措施
首先通过温度控制来防止产生裂缝,或者争取将裂缝控制在某一界限内,然后再综合以其他措施辅助。设计和施工部门则应该最大限度的利用有限的财力物力,达到降低温度收缩和应力、应变,同时提高混凝土抗拉强度、极限拉伸,从而到达到预防大体积混凝土工程中裂缝的出现。
3、钢筋混凝土结构的裂缝控制在结构设计方面的对策
3.1简化结构体系
从实际情况出发,进行合理简化复杂的结构体系,运用概念设计理念,对被忽略的而又实际存在变形,以及受力要在计算配筋时加以考虑,那些结构容易出现裂缝的部位,适当的采取措施进行预防。
3.2要设计适当的结构尺寸
温差及材料的变形都会导致钢筋混凝土结构开裂,当结构尺寸过长,因温差及材料的变形所引起的应力就会越大,此时建筑的墙体与楼板横向容易裂缝,經统计发现结构的应力与其长度呈非线性关系,因此在设计时必须要保证结构的尺寸,满足设计规范要求,用来减少结构裂缝的出现。
3.3结构的形状及布置要尽量规则
结构的形状及布置不规则时,由于各方向上结构的刚度不一,因此产生的变形也不尽相同,在结构的刚度薄弱处易形成裂缝。因此在设计时,应尽量保证结构形状、结构布置的规则性。
4、墙体温度裂缝在设计中的对策
4.1在设计时,需要注意对楼房高度进行调整,尽量使屋面的标高一致。对于错层的房屋宜在错层部位所有纵横墙相交处设置墙构造柱。
4.2设置圈梁可以有效的抵抗温度裂缝。圈梁与构造柱相连接,形成约束各片墙体的纵向和横向框格,使墙体保持一个整体的箱形结构,改善了砌体的受力性能,提高了砌体的抗裂能力。屋面圈梁宜沿每道墙体设置,避免采用半圈梁引起应力集中,其余各层圈梁按规范要求设置。
4.3使用微膨胀混凝土结构可以提高结构抵抗温度裂缝的能力。只要微膨胀混凝土配合比合适,施工养护的好,使用微膨胀混凝土可以避免屋面板温度裂缝的产生,以避免或减轻屋面板温度裂缝的产生。另外,在设计中,我们必须谨慎地处理超长建筑混凝土中加入微膨胀剂这个问题。通常情况下,由于加入微膨胀剂后混凝土的膨胀率有很大的离散性,所以往往很难在计算上解决微膨胀剂添加量与伸缩缝设置间距的定量关系,所以,在实际应用中,采用了微膨胀剂后,仍然要结合其他措施(如后浇带、加强带等),并进行适当的验算,才能超出规范的限值加大伸缩缝的间距。
结束语
综上所述,建筑结构出现裂缝是一个普遍性的现象,也长期困扰着技术人员。裂缝在大多工程中虽然不可避免,但却可以控制。虽然它们的成因比较复杂,影响因素也多,但是,我们也完全可以通过针对成因、预防为主、加强设计施工的管理等方面的综合考虑,并严格遵守相关的设计规范和准则,以减少裂缝的产生,从而确保结构的安全、避免不必要的损失。因此,做好钢筋混凝土结构设计中的裂缝控制工作,是我们长期而重要的任务。在设计阶段很好控制裂缝,才能保证建筑结构的各种性能良好。
参考文献
[1]孙艳红.混凝土结构构件裂缝成因剖析[J].山西建筑,2010(02)
[2]李国胜.建筑结构裂缝及加固疑难问题的处理-附实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2006
关键词:建筑结构;设计;裂缝;措施
中图分类号: TU2 文献标识码: A 文章编号:
引言:
混凝土现已广泛应用于各种工程建设当中,早在1903年混凝土施工技术就传人我国,随着我国建筑业的快速发展,已从原有的地面区域发展到空中和地下,施工技术不断提升。虽然混凝土产生的裂缝问题虽然专家证明无可避免的,但是影响建筑物的整体性能及抗震性能和渗漏不可小觑,从设计阶段就要很好控制裂缝问题。
一、建筑结构产生裂缝原因分析
1、由外荷载(静、动荷载)引起的裂缝和次应力引起的裂缝;
2、由变形、变化引起的裂缝:包括由于结构因温度、湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构在受到内部和外部的变化而产生变形,当变形受到约束和限制时产生内应力,应力超过一定数值后产生裂缝,裂缝出现后变形得到释放,内应力松弛。调查表明,在混凝土结构中,占裂缝总数80%以上的都是由于不均匀沉降、混凝土凝结过程中的体积收缩以及温度变化差异带来的胀缩不均匀等非外力因素造成的裂缝。
由变形引起的占约80%,由荷载引起的占20%,因此控制钢筋混凝土结构裂缝的关键在于解决变形所引起的开裂。
二、结构设计引起裂缝的分析
由荷载引起的裂缝,可以通过结构计算来控制,由于形变引起的裂缝,通过构造设计可以进行控制。但是在结构计算过程中,假设的力学模型与实际结构的受力状态是不完全相同的,这样内力计算结果与实际不符,这些常规计算模型之外的内力往往引起结构裂缝。而由于计算疏忽漏掉的装修荷载等导致结构开裂,这就需要通过结构加固,来实现结构的安全使用。结构设计时对角部抗裂验算不准确也会导致角部斜裂缝出现。
三、结构设计中控制裂缝的措施
在工程的结构设计期间,要尽量使结构的计算模型和实际施工的状态相符合,另一方面,也要采取与之对应的结构措施,从而保证结构的裂缝范围比规定设定的最大裂缝范围小。具体措施及步骤如下。在保证建筑平面的造型符合使用要求的基础上,尽量使平面造型变得简单。因为一旦平面造型过于复杂,就容易出现使结构发生扭曲的附加力,从而导致裂缝的产生。对建筑物的长高比例要严格控制。比例越小的建筑物,它的刚度就越大,对不均匀沉降的适应能力也就更强。要认真调整建筑物各部分承重结构的受力情况,以使结构的荷载承受力均匀,避免受力过于集中。如果地基受力不均匀,就容易导致地基的结构变形,造成裂缝的产生。这就要求在进行设计的时候,调整好地基的埋藏深度,根据地基强度的不同使用合适的垫层厚度,以缓解地基的不均匀沉降量,加强了地基的刚度。
1、针对墙体温度差异引起的裂缝的措施
首先在土建工程的设计过程中,要充分注意调整楼高和屋面的高度,使两者尽量一致;其次,要科学合理的设置圈梁,使它能有效的抵抗温度差异引起的裂变;第三,要科学使用微膨胀混凝土并结合浇带和加强带的使用,减轻屋面板温度裂缝的产生;第四,在设计时要提升顶层砌体砂浆的强度,砂浆的强度不低于M5.20,砖强度不低于MU11,砖砌体的厚度不低于245mm;第五,要减小屋体和墙体的温差,就要在设计时按照国家规定采用隔热保温的设施,比如在墙体内加隔热板或者设置架空层,使得屋体和墙体的温度尽量一致,差距不是太大;第六,要保证屋体和墙体的温度差异不是太大,在设计时要在屋面上设置多个纵横向的分仓缝,进而将屋面分割成很多个独立的单元,纵向深约12m的时候可以在屋脊的地方设置一道分仓缝,仓缝宽约22mm,多采用沥青麻丝和油膏设置。
1.1不断的强化设计质量控制观念
在进行土建工程设计时,混凝土的结构设计要严格按照国家规定的设计标准和深度进行设计,要满足相关的设计规范、设计规程等。同时,还要满足建设单位在建设过程中对结构改动的最可能的范围设计或者是对设计等级的要求。例如对于抗渗要求比较高的土建工程来说,对建筑裂缝的设计控制既要满足在科学的容许挠度之内,又要严格的控制裂缝的深度和宽度。在土建设计的过程中,要充分考虑建设施工过程中的外部环境和内部环境对裂缝的影响。在比较容易发生裂缝的地方要适当的增加配置钢筋,增强这些部位的抗压强度。
1.2设计人员要深入基层,相互沟通
设计工作人员要深入基层,充分了解建设单位、施工单位和监理单位对于设计图纸的具体要求和建议,对需要加强改进的地方虚心接受他们的意见和建议。同时,设计人员还要掌握有关土建工程产生裂缝的相关知识。
1.3应对混凝土楼板产生裂缝的措施
首先要保障混凝土结构整体的刚度硬度,尽量防止房屋的不均匀下沉所引起的内部应力;其次,在使用钢筋方面,在设计时要注意尽量的使用直径较细的钢筋,对于任意发生裂缝的部位,要使用热轧带肋钢筋,楼板的分布筋和构造筋要使用变形钢筋;第三,对于建筑的外墙角,要放置放射筋,而配筋的长度大于2.1m,放射筋多于8根,间距要小于105mm。
2、大体积混凝土的防治控制措施
首先通过温度控制来防止产生裂缝,或者争取将裂缝控制在某一界限内,然后再综合以其他措施辅助。设计和施工部门则应该最大限度的利用有限的财力物力,达到降低温度收缩和应力、应变,同时提高混凝土抗拉强度、极限拉伸,从而到达到预防大体积混凝土工程中裂缝的出现。
3、钢筋混凝土结构的裂缝控制在结构设计方面的对策
3.1简化结构体系
从实际情况出发,进行合理简化复杂的结构体系,运用概念设计理念,对被忽略的而又实际存在变形,以及受力要在计算配筋时加以考虑,那些结构容易出现裂缝的部位,适当的采取措施进行预防。
3.2要设计适当的结构尺寸
温差及材料的变形都会导致钢筋混凝土结构开裂,当结构尺寸过长,因温差及材料的变形所引起的应力就会越大,此时建筑的墙体与楼板横向容易裂缝,經统计发现结构的应力与其长度呈非线性关系,因此在设计时必须要保证结构的尺寸,满足设计规范要求,用来减少结构裂缝的出现。
3.3结构的形状及布置要尽量规则
结构的形状及布置不规则时,由于各方向上结构的刚度不一,因此产生的变形也不尽相同,在结构的刚度薄弱处易形成裂缝。因此在设计时,应尽量保证结构形状、结构布置的规则性。
4、墙体温度裂缝在设计中的对策
4.1在设计时,需要注意对楼房高度进行调整,尽量使屋面的标高一致。对于错层的房屋宜在错层部位所有纵横墙相交处设置墙构造柱。
4.2设置圈梁可以有效的抵抗温度裂缝。圈梁与构造柱相连接,形成约束各片墙体的纵向和横向框格,使墙体保持一个整体的箱形结构,改善了砌体的受力性能,提高了砌体的抗裂能力。屋面圈梁宜沿每道墙体设置,避免采用半圈梁引起应力集中,其余各层圈梁按规范要求设置。
4.3使用微膨胀混凝土结构可以提高结构抵抗温度裂缝的能力。只要微膨胀混凝土配合比合适,施工养护的好,使用微膨胀混凝土可以避免屋面板温度裂缝的产生,以避免或减轻屋面板温度裂缝的产生。另外,在设计中,我们必须谨慎地处理超长建筑混凝土中加入微膨胀剂这个问题。通常情况下,由于加入微膨胀剂后混凝土的膨胀率有很大的离散性,所以往往很难在计算上解决微膨胀剂添加量与伸缩缝设置间距的定量关系,所以,在实际应用中,采用了微膨胀剂后,仍然要结合其他措施(如后浇带、加强带等),并进行适当的验算,才能超出规范的限值加大伸缩缝的间距。
结束语
综上所述,建筑结构出现裂缝是一个普遍性的现象,也长期困扰着技术人员。裂缝在大多工程中虽然不可避免,但却可以控制。虽然它们的成因比较复杂,影响因素也多,但是,我们也完全可以通过针对成因、预防为主、加强设计施工的管理等方面的综合考虑,并严格遵守相关的设计规范和准则,以减少裂缝的产生,从而确保结构的安全、避免不必要的损失。因此,做好钢筋混凝土结构设计中的裂缝控制工作,是我们长期而重要的任务。在设计阶段很好控制裂缝,才能保证建筑结构的各种性能良好。
参考文献
[1]孙艳红.混凝土结构构件裂缝成因剖析[J].山西建筑,2010(02)
[2]李国胜.建筑结构裂缝及加固疑难问题的处理-附实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2006