對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫原因及措施探討

1、<p>　　對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫原因及措施探討</p><p>　　【摘要】在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，混凝土施工是較為重要的一個環(huán)節(jié)，而混凝土裂縫的控制也是混凝土施工中至關(guān)重要的一個方面。因此，應(yīng)該全面加強混凝土的裂縫控制技術(shù)，控制力學(xué)裂縫和溫差裂縫的產(chǎn)生，當(dāng)產(chǎn)生裂縫的時候，應(yīng)該采取積極態(tài)度去進行修復(fù)，從而有效的保障混凝土的施工質(zhì)量。本文分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫原因，研究探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫的預(yù)防措施。 <

2、/p><p>　　【關(guān)鍵詞】建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；裂縫；原因；措施 </p><p>　　【 abstract 】 in the building structure design, concrete construction is an important one link, and the concrete crack control is also concrete construction

3、of one of the most important aspects. Therefore, should strengthen the concrete crack control technology, control mechanics cracks and temperature difference, when the cracks of cracks, should take positive attitude to r

4、epair, effectively guarantee the construction quality of concrete. This paper analyzes the design of the building structure </p><p>　　【 key words 】 architecture; Structure design; Crack; Reason; measures <

5、;/p><p>　　中圖分類號：TV543文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)裂縫作為一種比較常見的質(zhì)量問題,多存在于建筑結(jié)構(gòu)墻體的表面,這不但影響了建筑物的美觀, 更加威脅到了建筑結(jié)構(gòu)的使用性能與安全性能。正常使用情況下建筑結(jié)構(gòu)中細小的裂縫不會危及到人們的生命安全, 但一旦遇到地震,在地震荷載的作用下,往往容易對建筑物造成破損,影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性, 嚴重威脅用戶的使

6、用安全,為此建筑工程領(lǐng)域必須對建筑結(jié)構(gòu)裂縫問題予以高度的重視,在理論與施工實踐中加強對建筑結(jié)構(gòu)裂縫問題的分析與研究,找到預(yù)防建筑結(jié)構(gòu)裂縫問題的具體措施,加以有效控制。 </p><p>　　一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫原因 </p><p>　　通常情況下，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，裂縫的產(chǎn)生主要是針對混凝土而言的，基于此點，下面對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫形成的具體原因進行分析。 </p>&l

7、t;p>　　1、由塑性變形引發(fā)的裂縫 </p><p>　　這種類型的裂縫一般出現(xiàn)在混凝土硬化前，形成原因是混凝土在硬化前本身處于塑性狀態(tài)，由于上部結(jié)構(gòu)的均勻沉降受到一定限制，致使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，若骨料的粒徑過大或鋼筋的直徑過粗以及混凝土的表面積加大時，均會導(dǎo)致混凝土的水平收縮較之垂直方向的收縮更加困難，進而形成不規(guī)則的裂縫，這些裂縫的表現(xiàn)形式為互相平行，裂縫之間的間距一般為0.3～1.0m

8、m 左右，同時裂縫本身存在一定的深度。 </p><p><b>　　2、結(jié)構(gòu)裂縫 </b></p><p>　　隨著施工技術(shù)水平的不斷提高，在一些采用現(xiàn)澆樓板的建筑工程中，澆筑完成后的樓板承載能力基本上都能夠滿足設(shè)計要求。但如果將預(yù)制多孔板改為現(xiàn)澆樓板時，則會導(dǎo)致墻體的剛度增大，從而是原有樓板的剛度減弱，這樣有可能一些墻體的截面突變位置或是較為薄弱的地方產(chǎn)生裂縫。如

9、墻角應(yīng)力比較集中的位置等。 </p><p>　　3、由溫度應(yīng)力導(dǎo)致的裂縫 </p><p>　　形成此類裂縫的主要原因為混凝土在澆筑完成以后，由于聚積在混凝土內(nèi)部的水泥水化熱很難散發(fā)出去，從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度較高，同時混凝土表面與外界接觸時，表面的溫度因外界環(huán)境的作用散熱較快，此時便會使混凝土內(nèi)外的溫差過大，最終混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生壓應(yīng)力，而表面則會出現(xiàn)拉應(yīng)力?；炷劣捎趧倓倽仓戤?，其

10、齡期較短，抗拉強度也相對較弱，當(dāng)表面的拉應(yīng)力超過混凝土自身的極限抗拉強度時，混凝土表面便會出現(xiàn)裂縫。 </p><p><b>　　4、應(yīng)力裂縫 </b></p><p>　　形成此類裂縫的主要原因是混凝土結(jié)構(gòu)收縮徐變造成的。其中較為常見的裂縫形式包括結(jié)構(gòu)自身收縮、干燥收縮、塑性收縮以及炭化收縮。混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑完成之后，其將會進入硬化過程，在這一過程中，由于混凝土內(nèi)

11、部的水分不斷蒸發(fā)，從而使混凝土的體積逐漸縮小，進而產(chǎn)生收縮，混凝土在收縮時由于受到支座的約束，無法自由伸展，當(dāng)約束應(yīng)力達到一定程度時，勢必會導(dǎo)致現(xiàn)澆的混凝土板開裂，開裂的位置一般都出現(xiàn)在應(yīng)力較為集中的地方。此外，若混凝土未達到一定強度時便過早的拆?；蚴腔炷廖赐耆虝r便在其上施加荷載，也都會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。 </p><p>　　二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫的預(yù)防措施 </p><p>　　

12、1、 伸縮縫的設(shè)置 </p><p>　　設(shè)置伸縮縫的目的是為了使混凝土結(jié)構(gòu)在溫度變化或混凝土收縮時, 不至于因結(jié)構(gòu)體形過大, 脹縮變形積累過多而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生設(shè)計功能或耐久性方面的傷害 。 </p><p>　　在實際工程中, 有一些結(jié)構(gòu)出于建筑功能上的要求而未遵守規(guī)范的有關(guān)伸縮縫設(shè)置規(guī)定, 甚至大大超過了伸縮縫間距的限值, 卻沒有大裂縫的產(chǎn)生, 但是也有一些遵照規(guī)范規(guī)定設(shè)置卻出現(xiàn)較大裂縫

13、的結(jié)構(gòu), 可以說, 在伸縮縫設(shè)置的間距這個問題上, 或多或少地帶有一定的不確定性, 作為設(shè)計人員不能抱著一種“只要是按照規(guī)范設(shè)置, 其他問題不去考慮”的態(tài)度, 在考慮伸縮縫設(shè)置的時候一定要根據(jù)工程的實際, 具體情況具體分析, 除了嚴格在規(guī)范規(guī)定的范圍設(shè)置伸縮縫外, 當(dāng)建筑物長度接近規(guī)范值時,也應(yīng)當(dāng)盡可能地根據(jù)建筑平面的情況采取適當(dāng)?shù)钠渌胧﹣砑訌娊Y(jié)構(gòu)的抗裂能力, 如混凝土中加入添加劑( 如微膨脹劑、纖維等) ,結(jié)構(gòu)平面薄弱位置采取加厚板

14、面、增加配筋等方式予以加強。在設(shè)置伸縮縫的時候, 為了平面功能和處理立面的需要, 設(shè)計人員還往往采用設(shè)后澆帶或加強帶方式代替伸縮縫的處理。采用設(shè)后澆帶的方式對于解決混凝土早期收縮效果是比較理想的, 需要引起設(shè)計人員特別注意的是, 加強帶只能用來處理結(jié)構(gòu)平面薄弱位置的加強處理或在已設(shè)置了伸縮縫、后澆帶的前提下輔助處理結(jié)構(gòu)伸縮的問題, 不能用來替代伸縮縫、后澆帶的設(shè)置。 </p><p>　　另外, 在設(shè)計中, 一定

15、要慎重處理超長建筑混凝土中加入微膨脹劑的問題。從理論上, 只要在混凝土中加入適量的微膨脹劑, 就可以使混凝土收縮時的拉應(yīng)力不超過抗拉強度, 伸縮縫的間距可以不受限制, 但是實際上, 由于加入微膨脹劑后混凝土的膨脹率有很大的離散性, 所以往往很難在計算上解決微膨脹劑添加量與伸縮縫設(shè)置間距的定量關(guān)系, 所以, 在實際應(yīng)用中, 采用了微膨脹劑后, 仍然要結(jié)合其他措施( 如后澆帶、加強帶等) , 并進行適當(dāng)?shù)尿炈? 才能超出規(guī)范的限值加大伸縮縫

16、的間距。 </p><p>　　2、 混凝土強度等級的設(shè)計 </p><p>　　由于高強度等級混凝土的應(yīng)用越來越廣泛, 可供實際應(yīng)用的混凝土強度等級也越來越高, 這就為設(shè)計人員減少結(jié)構(gòu)柱墻的尺寸, 增加建筑平面的有效使用面積提供了越來越大的空間。 </p><p>　　但是, 隨著混凝土強度等級的提高也使混凝土中水泥的用量大大增加, 大量的研究和實驗表明“水泥用量

17、越大, 含水量越高,則混凝土收縮變形越大” 這就意味著, 混凝土收縮開裂的可能性也越大。特別是泵送混凝土, C20~ C60 泵送混凝土水泥用量一般達350 kg/ m3~ 600 kg/ m3。水泥在水化過程中會產(chǎn)生大量的熱量, 每克水泥大約放出502 J 的熱量, 如果以水泥用量350 kg/ m3~600 kg / m3 來計算, 每立方米混凝土將放出175. 7 kJ~ 301. 2 kJ的熱量, 溫差產(chǎn)生溫度應(yīng)力, 溫度越大,

18、 溫度應(yīng)力也越大。當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土的內(nèi)外約束應(yīng)力( 包括混凝土抗拉強度) 時,就會使混凝土產(chǎn)生早期裂縫。據(jù)實驗研究, 每立方米混凝土的水泥用量增減10 kg , 混凝土水化使混凝土的溫度相應(yīng)升高或降低1℃?？梢? 降低水泥用量對于解決混凝土裂縫確實可以起到非常重要的作用。國內(nèi)某大城市已經(jīng)出臺了一份5控制住宅工程鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板裂縫的技術(shù)導(dǎo)則6 , 其中對樓板混凝土強度等級的建議為：現(xiàn)澆樓板強度等級不宜大于C300 。 <

19、/p><p>　　然而, 在實際工作中, 設(shè)計人員往往按“梁板混凝土強度等級不宜與柱相差兩級以上”的原則, 在提高柱墻混凝土強度等級時,往往把梁板混凝土強度等級也隨著柱墻設(shè)計得很大, 從上面的分析可知這樣做實際上對建筑物的抗裂是很不利的。而且, 提高混凝土強度等級對梁板等以受彎為主的構(gòu)件在受力上幫助不大, 增加的水泥用量只能是白白地浪費了。經(jīng)過多年的施工實踐, 目前在處理現(xiàn)澆混凝土柱與梁板強度等級不同時, 施工上已經(jīng)

20、有了成熟又有效的工藝, 所以, 這就要求設(shè)計人員在實際的設(shè)計工作中,慎重地選擇混凝土強度等級, 使設(shè)計既經(jīng)濟又安全。 </p><p>　　3、在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用鋼纖維混凝土控制結(jié)構(gòu)裂縫 </p><p>　　近年來，鋼纖維混凝土理論有了較大的發(fā)展，已趨于成熟。但在工程實際中的應(yīng)用還有待推廣。在鋼筋混凝土梁的底部加人適當(dāng)?shù)匿摾w維，使其與鋼筋混凝土梁中的鋼筋共同抵抗開裂，可明顯提高抗裂能力；使

21、其達到設(shè)計要求，同時符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)抗裂度或裂縫寬度的規(guī)定。對于鋼筋鋼纖維混凝土梁，當(dāng)摻人鋼纖維的體積率在1.0%一1.5%， 受拉區(qū)鋼纖維混凝土層達到0.3 倍的截面高度時，鋼纖維就能很好的降低裂縫寬度。同時，受拉區(qū)鋼纖維混凝土層達到0.3 倍的梁截面高度后，彎拉性能將接近全截面鋼纖維混凝土梁。鋼筋鋼纖維混凝土構(gòu)件的正常使用性能比鋼筋混凝土構(gòu)件有明顯改善的主要原因有：鋼纖維依靠粘結(jié)力給混凝土基體裂縫尖端應(yīng)力場施加了一個

22、反向的應(yīng)力場， 緩和了混凝土基體裂縫尖端的應(yīng)力集中，阻止了裂縫的進一步發(fā)展，使荷載作用下的裂縫開展滯后，使構(gòu)件開裂較晚；跨越裂縫的鋼纖維仍能傳遞應(yīng)力，使這些鋼纖維與未裂混凝土共同承擔(dān)裂縫截面上的部分拉力， 降低了裂縫截面上的鋼筋應(yīng)力，對裂縫開展起著約束作用，提高了裂縫之間混凝土的整體性和構(gòu)件的剛度；鋼纖維增強了混凝土與縱向鋼筋間的粘結(jié)錨固力，使鋼筋的粘結(jié)滑移減小，既降低了鋼</p><p>　　由實際工程與理論計

23、算可見，當(dāng)梁受拉區(qū)適當(dāng)范圍內(nèi)加人適當(dāng)?shù)匿摾w維，保持在不改變?nèi)魏我延袟l件的情況下，梁的最大裂縫寬度降低，抗裂度提高，這種方法可以很好的應(yīng)用于人民空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計，也可以用于對抗裂度要求較高的各種混凝土結(jié)構(gòu)；同時，此方法的應(yīng)用可使一些復(fù)雜繁瑣的裂縫寬度演算、控制的措施變得簡單。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 張茂堂.淺議砌