建筑工程结构设计中的裂缝问题探究

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  摘要:加强建筑物的整体质量在最大限度保证人民的生命安全中起到了关键作用。尤其是近几年来,伴随着我国地质灾害的频发,人们对于建筑物的质量有了更高的要求。而且,目前许多相关专业人员经过许多年的努力一直想解决如何在建筑结构的设计中控制裂缝的出现,进而进一步确保建筑的整体质量。该文主要是论述了建筑结构设计中可能会出现的裂缝类型以及产生裂缝的原因,并提出了控制建筑物结构设计中裂缝出现的措施。
  关键词:建筑工程;裂缝;结构设计;控制措施
  中图分类号:TU198文献标识码: A
  
  
  引言
  裂缝的出现对建筑结构整体使用性能有着极其严重的影响。所以,从业人员必须施工前要充分考虑所有引起混凝土的结构裂缝方方面面,从实践过程中找出问题,并致力于寻求问题的解决方式,预防混凝土结构裂缝的出现。对施工后,出现的裂缝问题,采取各种有效补救措施,确保混凝土的结构稳定、安全。
  一、建筑工程结构设计中裂缝的主要成因
  1、设计方面的因素
  现浇板裂缝发生的部位最常见的是在房屋两端阳角处出现45°斜裂缝,其原因主要是整浇板均为双向连续板。设计人员为了简化计算,设计为四边简支板来计算,支座负筋仅配置构造钢筋,这样板底配筋足够对安全无问题,但支座负筋远少于按实际连续双向板受力计算的配筋需要。因此现浇板在周边支座的约束下受内力及温度胀缩双重影响下,在板角处引起斜向裂缝,虽然45°斜向裂缝对结构安全使用无重大影响,但常造成雨水渗漏等不良现象。因此建议对阳角处现浇板负筋不应用分离式配筋,应改为沿房间全长配置,并在45°裂缝处成直角加入放射附加钢筋,凡采取这种做法的基本不再发生45°斜裂缝,防治效果显著。
  2、混凝土原材料因素
  (1)近几年来泵送商品砼获得广泛推广、应用,水泥用量增加、水灰比增加、砂率增加、骨料粒径减小、用水量增加、多种外加剂及掺加料种类繁多,甚至有许多外加剂在使用后都导致砼自身的收缩及水化热的增加,加速裂缝的产生。
  (2)企业为追求低成本而忽视了砼的质量,导致砼性能的下降也是造成裂缝产生的又一原因。因此在选用原材料方面一定要选用干缩值较小,早期强度较高的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,严格控制水灰比,减少水泥及水的用量。
  (3)砼的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在砼配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂,减少水泥用量。
  (4)泵送砼应保证现场砼浇捣时的坍落度。因此现浇板施工中原材料的选用是预防裂缝出现的重要关键。
  3、结构裂缝
  随着现代建筑工程施工工艺及水平的提升,现浇楼板已逐渐取代预制多孔板,现浇楼板的楼面优点在于其承载能力一般都能满足设计强度的要求而且整体性较好。但若用现浇楼板代替预制多孔板时,会增大楼板的刚度,造成原有墙体的相对刚度的降低,从而有可能导致在墙体刚度较薄弱的部位或者一些墙体的截面突变部位产生裂缝。例如墙角是应力较为集中的位置,就比较容易出现裂缝。
  4、温度应力造成的裂缝
  此类裂缝的形成主要是由于混凝土浇筑完成后,难以将聚积于混凝土内部的水泥水化热散发出去,混凝土内部温度相对较高,而混凝土外表由于与外界接触,其表面温度会因外界环境的影响热量散发较快,从而导致混凝土内外部分的温差较大,造成混凝土表面产生拉应力,而内部则出现压应力。而混凝土由于刚完成浇筑不久,龄期较短,其抗拉强度不足,从而造成表面拉应力大于混凝土自身极限抗拉强度,在混凝土表面出现温度裂缝。
  二、建筑工程结构设计中的裂缝控制措施
  1、做好施工前的设计和准备工作
  当结构没有足够的变形余地时,结构设计中可以适当配置构造钢筋,避免裂缝的产生;在板底钢筋绑扎后,应及时穿插线管,做到不留或少留尾巴,从而有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。混凝土工人在浇筑时,对裂缝容易发生的部位和负弯矩筋区域,应铺设临时活动跳板,尽可能避免上层钢筋重新踩踏造成变形,扩大接触面,分散应力。在建筑结构设计中,应处理好处于约束状态下的结构设计。设计中尽可能避免结构断面突变所产生的应力集中,若因结构或造型方面原因等不可避免时,应充分考虑采取构造配筋等加强措施,积极采用补偿收缩混凝土技术,尽可能科学严谨地安排好各工种交叉作业顺序[1]。
  2、原材料选用中的预防
  原材料是建筑质量的基础。只有选择质量好的水泥才能制成优质的混凝土,因此不可为了降低成本而选择廉价水泥。另外用于做配合比的水泥一定要做水泥净浆安定性试验。对于安定性不良的水泥,严禁用于拌制混凝土。用于配置混凝土的砂、石骨料宜选用空隙率较小,级配良好的材料,可用几种颗粒不同的骨料进行级配的优化,选取密实度较好、便于施工浇筑的级配为最佳级配。同时,严格控制砂、石的含泥量,杜绝含泥量过大的砂、石骨料进入拌合现场,应指派专人对砂、石骨料用干净水边用边洗,这样既可控制骨料温度过高,又能控制含泥量[2]。
  3、现浇混凝土楼板裂缝的控制措施
  (1)在结构设计时必须保证混凝土结构的整体刚度满足规范要求,以免结构的不均匀沉降造成在混凝土结构内部出现拉应力及剪应力,进而减弱结构内部抵抗温度应力的能力。
  (2)在建筑的外墙角位置上应布设放射筋,并且保证每个墙角布设的放射筋都在七根以上,配筋长度必须大于2m,配筋范围则不得小于楼板跨度的三分之一,各个钢筋之间的间距则不得大于0.1m。通过在建筑外墙角布设放射筋的办法能够满足应力的要求,使得现浇混凝土楼板的裂缝应力作用范围与放射筋作用范围一致,进而减少并控制裂缝的形成。
  4、温度裂缝的预防控制措施
  在建筑工程的结构设计中,应优先选用建筑平面布置规则、结构受力简单合理的结构布置,不宜设置太多的凹凸,以免产生温度应力集中进而造成裂缝。建筑的长高比应符合设计规范要求。在砌体结构中建筑纵墙应尽量少设门窗,并且门洞和窗洞不宜开设过大,保证砖墙具有足够的抗剪面积,从而提高其自身的抗剪能力,同时还可减少在门窗部位的应力集中现象。温度裂缝的形成主要是由于砖墙本身、圈梁、屋面板的温度变形以及相互间的温差所引起的,其屋面板保温层的效果好坏会对顶层砖墙的裂缝程度产生直接影响。因此,屋面保温层的设计一定要满足热工要求,尤其是其施工工法及保温材料的性能要与规范符合,并可适当加大保温层的厚度,保证保温效果。
  从建筑的结构方面考虑,所有的纵墙、横墙的顶层均应设置圈梁,以增强其整体性及抵抗温度裂缝的能力。在设计圈梁时,顶层圈梁尤其是纵向圈梁的高度应尽量小些,以减少砖墙与圈梁之间的相互约束,进而降低由于屋面板变形对墙体产生的水平推力;提高顶层墙体的砂浆砌筑强度是抵抗温度裂缝有效且经济的方法,顶层砂浆强度不宜小于M5.0,砖体的强度则不宜小于MU10,并且砖砌体的厚度不宜小于240mm;降低墙体与屋盖之间的温差是防止温度裂缝的关键,所以,可在屋面设计时采取设置架空层等隔热保温措施[3]。
  结束语
  因此,为了保证建筑工程的顺利进行,建设合格的高质量的工程,以确保工程建设实现最大化的经济效益和社会效益,就必须解决建筑施工中的裂缝问题。这就需要建筑施工企业对施工的在各方面予以重视,以此来避免建筑施工中裂缝的出现或把裂缝控制在许可的范围之内。高质量地完成建筑施工,保证建筑质量,维护企业形象,提高企业的经济效益。
  参考文献
  [1]施焱.浅析建筑工程结构设计中的裂缝问题[J].门窗,2013,11:180.
  [2]陈智才.关于建筑工程结构设计中的裂缝问题探析[J].中国新技术新产品,2013,03:93-94.
  [3]张华锋.建筑工程结构设计中的裂缝问题分析[J].城市理論研究,2013,(3):93-94.
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