研究建筑結構設計中形成裂縫的原因和解決方案論文
摘要：目前， 在建筑結構中使用最為廣泛的材料為鋼筋混凝土。但是， 在這些鋼筋混凝土建起的建筑結構中裂縫現象依舊較為常見(jiàn)， 這對整個(gè)建筑物的穩定性能和安全性都產(chǎn)生了巨大的影響， 它所埋下的安全隱患直接影響了人們的人身安全。因此， 對于建筑結構設計裂縫的控制處理工作需要得到行業(yè)相關(guān)人員的廣泛關(guān)注。本文就建筑結構設計裂縫的成因以及裂縫類(lèi)型進(jìn)行分析， 討論建筑結構設計裂縫的控制措施。
關(guān)鍵詞：建筑結構； 裂縫成因； 裂縫控制措施；
1、引言
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展， 建筑行業(yè)發(fā)展得越來(lái)越好， 越來(lái)越多的建筑工程投入建設。目前， 我國在建筑結構中應用最為廣泛的材料是混凝土。因混凝土結構的建筑在設計上以及其他方面的特點(diǎn)， 且混凝土材料受外界影響較大， 因此， 就有可能會(huì )產(chǎn)生建筑結構的裂縫， 這些裂縫對建筑整體的穩定性和安全性會(huì )產(chǎn)生巨大的影響， 進(jìn)而影響到人們的人身財產(chǎn)安全。因此， 相關(guān)人員必須對這些裂縫進(jìn)行處理， 以提高整個(gè)建筑的安全性和質(zhì)量。接下來(lái)， 本文就對這些裂縫的類(lèi)型以及成因進(jìn)行分析。
2、裂縫的類(lèi)型
2.1 塑性沉降裂縫
在實(shí)際情況中， 建筑的鋼筋和模板等因素都會(huì )對混凝土骨料的沉降造成影響， 在這種影響下， 就會(huì )形成塑性沉降裂縫。此外， 施工的質(zhì)量也會(huì )對塑性沉降裂縫的形成產(chǎn)生影響， 如果在實(shí)際施工過(guò)程中對于模板沒(méi)有進(jìn)行正常規范的綁扎操作， 也有一定的幾率會(huì )使建筑結構出現塑性沉降裂縫。塑性沉降裂縫中部較寬， 兩端較窄， 呈梭型， 常出現在結構的變截面處、梁板交界處、梁柱交界處及板肋交界處等， 裂縫深度通�？蛇_鋼筋表面。這種裂縫應當控制水灰比、砂率和塌落度不要過(guò)大；對截面相差過(guò)大的構件， 要先澆筑較深的部位， 靜止1~1.5h后， 待沉降穩定后再與上部薄截面同時(shí)澆筑， 最后， 保護層厚度不要過(guò)薄。
2.2 塑性收縮裂縫
塑性收縮裂縫一般是在施工過(guò)程中形成。由于在進(jìn)行混凝土的澆筑過(guò)程中， 處于一個(gè)暴露的狀態(tài)， 受到外部因素的影響， 比如高溫或者大風(fēng)天氣等等， 易使得混凝土材料發(fā)生熱脹冷縮等， 當混凝土材料呈現出塑性狀態(tài)后， 混凝土中的水分會(huì )進(jìn)一步減少， 混凝土材料變硬， 塑性收縮裂縫就此在建筑物的表面形成。塑性收縮裂縫呈不規則多邊形分布， 或者大致呈互相平行狀分布。裂縫之間的距離最小的有幾厘米， 最大的有十幾厘米。這些裂縫剛開(kāi)始都是很淺的， 逐漸會(huì )發(fā)展成為貫穿性裂縫。其預防措施有嚴格控制混凝土的水膠比、水泥用量和粉砂用量；在高溫、大風(fēng)及干燥天氣下施工應采取措施保證質(zhì)量。
2.3 溫度應力裂縫
溫度應力裂縫顧名思義， 其主要影響因素為溫度。在實(shí)際的混凝土澆筑施工過(guò)程中， 常常需要一個(gè)較長(cháng)的施工期， 在這段時(shí)間內， 由于晝夜溫差以及室內外溫差較大且混凝土結構的表面散熱較快， 就會(huì )對澆筑產(chǎn)生影響。當溫差產(chǎn)生的表面拉應力超過(guò)混凝土所能承受的拉應力強度就極易形成溫度應力裂縫， 這種裂縫看上去并不明顯， 但其實(shí)際對建筑物的穩定性和安全性影響依舊不容小覷。溫度應力裂縫主要表現為不同深度的表面裂縫， 要防止混凝土內外溫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過(guò)冷， 以減少新老混凝土間的約束。
2.4 其他裂縫
這些裂縫可能與施工者的施工質(zhì)量、施工的工藝或者是施工材料本身的質(zhì)量與性質(zhì)有關(guān)。這些方面如果不達標， 就極易形成相應的裂縫， 對建筑物的質(zhì)量影響巨大。
3、裂縫成因分析
3.1 荷載因素
鋼筋混凝土結構在建成后， 需要考慮到來(lái)自機構構建和來(lái)自整個(gè)建筑系統的荷載。這些外荷載會(huì )對鋼筋混凝土結構帶來(lái)壓力， 如果長(cháng)期處在一個(gè)高于設計標準的荷載值， 就會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的積累產(chǎn)生荷載裂縫， 這主要和動(dòng)、靜荷載和次應力息息相關(guān)。
3.2 溫度因素
據調查研究， 我國現在使用的混凝土的線(xiàn)性膨脹系數表示為1×10-5/℃。當混凝土內外溫差較大時(shí)， 會(huì )產(chǎn)生壓應力， 繼而產(chǎn)生拉應力， 當拉應力大小超過(guò)混凝土的抗壓極限強度時(shí)， 就會(huì )產(chǎn)生裂縫。下面這個(gè)式子便可以說(shuō)明溫度應力與構件的關(guān)系：amax=0.5t LLyl.構件中間的最大溫度便是a表示組件之間的摩擦系數為t LL;l表示構件長(cháng)度。而影響到組間摩擦系數的還有水分， 但隨著(zhù)溫度的升高， 混凝土結構內部水分就會(huì )大量蒸發(fā)， 這就致使塑性收縮裂縫加速形成， 如果在外界沒(méi)有補充水分的條件下， 情況就會(huì )變得更糟。
3.3 施工質(zhì)量因素
施工質(zhì)量因素對于裂縫的形成也有很大的影響。主要涉及到的施工環(huán)節是混凝土澆筑。在混凝土澆筑過(guò)程中， 要考慮到溫度等因素， 需要對混凝土結構及時(shí)補充水分。另一方面， 要根據設計圖紙上標注的最大荷載控制好澆筑的量， 嚴格按照設計要求進(jìn)行澆筑。另一方面， 在對模板進(jìn)行綁扎時(shí)， 也要做得規范些， 如果綁扎的不牢， 也會(huì )導致裂縫的產(chǎn)生。
3.4 原材料質(zhì)量因素
原材料質(zhì)量是另一個(gè)關(guān)鍵因素�；炷敛牧系乃疅峄�、稠性等等性質(zhì)都會(huì )影響到是否會(huì )產(chǎn)生裂縫。原材料質(zhì)量好， 可以增強其自身硬度， 對于荷載以及拉應力的承受效果也就更好， 因此， 原材料質(zhì)量因素在裂縫的產(chǎn)生問(wèn)題上影響重大。
4、裂縫控制措施
4.1 嚴把設計關(guān)
在設計時(shí)， 要統籌考慮多種可能遇到的因素。另一方面， 應當重點(diǎn)考慮建筑物混凝土結構的整體剛度， 以提升整個(gè)建筑的荷載能力。此外， 還需要考慮到建筑物可能發(fā)生的不均勻沉降問(wèn)題。當不均勻沉降發(fā)生時(shí)， 會(huì )產(chǎn)生相應的壓應力與拉應力， 且會(huì )導致建筑結構在溫度應力的抵抗上能力下降， 因此， 在對建筑的設計時(shí)需要準確的計算建筑的荷載能力并對可能發(fā)生的意外以及不可控因素進(jìn)行預判， 增加設計的科學(xué)性與合理性。
4.2 嚴把選材關(guān)
在選材時(shí)， 要對混凝土材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴格把控。在一般情況下， 對于大體積的混凝土應采用水熱化值低的粉煤灰水泥或者礦渣水泥。同時(shí)， 為了能進(jìn)一步改善水泥漿的稠度， 提高混凝土的拉伸度， 可以適量添加鹽水防裂劑等外加劑。除此之外， 還應當嚴格按照國家標準， 根據適宜的砂率進(jìn)行骨料的選擇和優(yōu)化處理。相關(guān)的管理人員需要對選購的材料進(jìn)行核查， 要保證好材料的質(zhì)量。
4.3 嚴把施工關(guān)
施工環(huán)節的好壞對于建筑的質(zhì)量有很大的影響。因此， 需要提高施工技術(shù)， 并對施工人員的施工規范以及施工質(zhì)量進(jìn)行監督。在混凝土的澆筑過(guò)程中， 也要考慮到氣溫、風(fēng)速等因素， 當面對高溫環(huán)境時(shí)， 施工人員應當選擇分層澆筑的方法， 借助澆筑面自身的散熱功能削弱高溫帶來(lái)的影響。此外， 可以埋設水管， 這樣既能進(jìn)行物理降溫， 又可以保持混凝土結構的水分， 一舉兩得。在澆筑過(guò)程中， 施工人員還應該考慮到鋼筋結構的位置問(wèn)題， 要保證鋼筋結構不受混凝土澆筑工作的影響， 使得整個(gè)建筑的穩定性得到提升。例如， 建筑結構通常屬于大體積混凝土， 建筑結構的梁和樓板的混凝土強度應當保持一致， 宜選用中級。在建筑結構的墻和柱的混凝土等級高于梁和板時(shí)， 節點(diǎn)核心區的混凝土強度的等級應當與柱和墻保持一致， 在梁和柱混凝土強度等級不同的情況下節點(diǎn)的做法見(jiàn)圖1.現澆梁與樓板的混凝土強度等級應當保持一致性。在柱和墻的混凝土強度等級大于梁和板的混凝土強度時(shí)， 節點(diǎn)核心區的混凝土強度等級應與柱和墻相同， 梁和柱混凝土強度等級不同時(shí)節點(diǎn)的做法見(jiàn)圖1.
4.4 預應力與結構設計
在最近幾年的現場(chǎng)狀況來(lái)看， 預應力結構設計應考慮到建筑物的幾何結構的尺寸、預應力筋的用量以及預應力結構抗裂程度要求。在一般情況下， 在設計時(shí)取梁長(cháng)的1/15, 在現有設計與施工水平下， 一般用1/18~1/20, 既可以減少用鋼量， 還能減少結構自重。例如， 建筑結構的平面布置， 應當確保建筑結構平面布置的規則性， 避免平面布置形狀出現突變的情況。在平面存在凹口時(shí)， 應當在凹口部位的邊緣設置拉梁， 凹口周邊的樓板應當適當的加厚并且對配筋進(jìn)行強化， 樓板的負筋應當拉通。此外還應該按照相關(guān)規范和要求對建筑結構的長(cháng)度進(jìn)行控制， 在建筑結構的長(cháng)度超過(guò)相關(guān)規范規定的數值時(shí)， 地下部位設置后澆帶， 地上應設置膨脹加強帶。后澆帶通常設置在梁和樓板的1/3寬的位置， 寬度應當在800~1000mm范圍內。加強帶寬度一般為2000mm, 帶兩側布置密孔鋼絲網(wǎng)， 以此將帶內混凝土與帶外混凝土分隔開(kāi)， 鋼絲網(wǎng)垂直布置于上下層 （或內外層） 鋼筋之間， 并用鋼筋加固。膨脹加強帶帶內增設15%水平溫度鋼筋， 水平溫度鋼筋均勻布置在上下層， 內摻12%的膨脹混凝土后， 且混凝土強度等級提高一級。后澆帶及加強帶的設置應當將梁、墻和板完全的分開(kāi)， 鋼筋仍然應該連續的配置。在房屋長(cháng)度超過(guò)規定的的數值比較大的情況下， 應當進(jìn)行變形縫的設置。在建筑物群房和主樓的高度相差比較大的情況下， 需要在主樓和群房之間進(jìn)行沉降縫或者是后澆帶的設置， 這樣能夠有效的避免或者減少因為基礎沉降而導致的裂縫的產(chǎn)生。
5、結語(yǔ)
由于建筑物和人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)， 因此， 建筑物質(zhì)量的高低直接影響了人們的生命與安全財產(chǎn)的保障度。建筑結構的裂縫作為建筑物質(zhì)量與安全性能的一大重要威脅， 需要我們采取相應的措施， 統籌考量可能引發(fā)裂縫的因素， 對其加以控制。在建筑施工設計環(huán)節， 提高設計的科學(xué)性與合理性， 對一些標準參數有一個(gè)較好的估量。此外， 在建筑施工過(guò)程中， 要加強管理， 提高施工的質(zhì)量， 在選材與施工工藝的選擇上把好關(guān)�？偠灾�， 相關(guān)施工單位應該根據裂縫的不同類(lèi)型， 采取與之相對應的合理解決方案， 把安全隱患降到最低， 保障好人們的人身安全。
參考文獻
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