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【摘要】近年来,结构裂缝问题是中国建筑施工中普遍存在的现象,它深刻的影响着项目工程地整体质量,所以必须尽可能的避免发生、产生这样的现象。相对应的措施可以是多种多样的,但是如果要想实现有效处理裂缝的问题,必须仔细科学的分析混凝土裂缝产生的多样化的原因,比如设计、材料、施工、温度等等,根据这些不同的原因,分析结构设计,寻找并掌握处理裂缝的措施。
【关键字】建筑结构设计,裂缝原因,控制措施分析
中图分类号: TU318文献标识码: A 文章编号:
一.前言
从长期的建筑施工状况看,我国的建筑施工普遍存在着各种结构裂缝问题,其对于整个项目工程质量有着重要的影响。为了避免这一现象的发生,需要采取多项措施进行处理,这样才能保证裂缝有效处理。造成混凝土裂缝产生的原因是多方面的,主要有材料、设计、施工和温度等。此次研究从结构设计方面进行分析,以掌握好裂缝处理的有效策略。
二.建筑结构设计裂缝的原因
1.外荷载(静、动荷载)引起的裂缝和次应力引起的裂缝;
2.变形变化引起的裂缝 :包括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。
三.建筑结构设计裂缝的控制措施分析
1.墙体温度裂缝在设计中的措施
设计不当,在温度变化的影响下.房屋顶层产生裂缝的现象较为普遍,影响了房屋的正常使用,减少了房屋的使用寿命。由于长时间阳光辐射,屋面板的温度比墙体的温度高很多。但即使在温度相同的条件下,钢筋混凝土的线膨胀系数也为砖砌体的两倍,因此屋盖的膨胀变形远大于墙体,两者变形不协调,结果屋面板的变形对墙体产生很大的水平推力,从而使墙体与屋面的接触面受剪。应加强以下措施的实施:
(一)在设计时,应注意调整楼房高度,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。
(二)设置圈梁是抵抗温度裂缝的有效办法。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。
(三)使用微膨胀混凝土可提高结构抵抗温度裂缝的能力。只要微膨胀混凝土的配合比合适,施工养护好,使用微膨胀混凝土可以避免或减轻屋面板温度裂缝的产生。另外,在设计中,一定要慎重处理超长建筑混凝土中加入微膨胀剂的问题。通常,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。
2.现浇混凝土楼板产生裂缝的措施
(一)厚度设计
钢筋的耐久性和锚固也是设计的过程中需要给与很好地把握的内容,对应于现浇构件的厚度的最小值,需要给与严格的限制,最好控制在L/30—L/35之上,所谓L,其指的是板的计算跨度,对于民用建筑而言,通常需要控制在100mm及其以下。观察目前多数的施工作业,可以发现如果通常不要控制在以上。从当前的状况看,如果板厚较薄,收缩裂缝就会产生,所以,施工人员需要根据构建的具体情况,给予处理,从而实现建筑指标处于有效的范围之内。
(二)平面的相关布置
规则状态的保持是建筑平面设计时必须要做的工作,这个工作能够避免出现异常变化的平面。一旦出现平面凹口,拉梁需要被添加到凹口处边缘,对于凹口周围的楼板来讲,厚度必须要增大,配筋必须要添设。控制房屋长度需要严格相关的标准,并按照这些标准执行,一旦长度在较小的范围内超出标准,对中部进行设置收缩,而后给予浇带。后浇带相互之间应该保持30米的距离,防止在梁和楼板1/3跨处,宽度应该保持在900毫米左右。进行彻底的分开操作后,要保持墙、梁、钢筋和板之间良好的搭配和协调。如果长度较大范围的超出标准,变形缝必须要添加进去。如果主楼与群房之间具有较大的高差值,后浇带或者沉降缝需要设置在中间部位,从而减小因为基础沉降的发生而产生裂缝。
外露的有关构件,如果水平长度长于12米,伸缩缝需要添加,但是必须设置小于12m的间距,比如檐口、挂板、雨棚、栏板等。一旦房屋的长度在40m之外,楼板中部就需要设置相应的后浇带,从而实现温度和混凝土收缩应力产生的影响的降低。对于砖混结构,断开浇筑单元分户墙下的楼板,只是切断钢筋,但是不能够断开圈梁。
(三)选用合适强度等级的混凝土
如果混凝土具有较高等级的强度,就需要使用更多的水泥量,相应的水灰所占比例也会更大,最终带来裂缝发生比例的提升因为现浇板具有较大的平面尺寸,所以其对应的强度等级应在C30之内,楼板与浇梁混凝土应保持一致的强度等级。一旦墙和柱对应的混凝土强度比板和梁的混凝土强度等级要高的时候,柱和墙的混凝土强度等级需要与节点核心区一致。
(四)布置洞口和管线
如果管线被预置入楼板中,鋼丝网片就应该布置在管线的上面,预埋板中的管线直径需要小于等于整个板厚的二分之一,但是应该不能超过50mm,楼板上下边缘与管壁之间的净距离应该大于等于25mm,如果预埋于板中的管线有交叉存在的情形,线盒就需要采用,管线是不能够进行交叉重叠的放置的。对楼板进行开洞的时候,必须要加强洞口周边必要的和必需的加强措施,如果洞口尺寸在300mm以内,板内钢筋不得进行切断操作,而应该从洞口绕过;如果洞口尺寸大于1000mm,边梁就应增设在洞口边。
如果剪力墙洞口尺寸小于等于800mm,为避免小洞口发生角裂现象,能够和需要采取的措施就应该为沿洞口周边补强纵向钢筋和水平筋,构造配筋,加设斜筋;如果剪力墙的洞口尺寸大于800mm,在洞口两侧,进行边缘构件的配置,纵向钢筋也,配置于洞口的上下边缘。如果要预留孔洞在梁腰上,位置应尽可能选择在拉力和较小的剪力部位,梁高中部的1/3内,梁跨2/3范围内,增设洞口周边斜筋和箍筋。
(五)设计钢筋
构件裂缝宽度的有效控制对于构件配筋率的适当提高来讲意义重大。对应于板和梁这些不同的构件,其钢筋间距和配筋率在规范中也都有明确的规定,板的受力钢筋,比较适宜的选择为较小直径、较密间距条件的物品,这样构件裂缝发生的比例就可以相对的减小。总而言之,对于钢筋构造、间距设置,包括构造钢筋和受力等等,都需要按照规范严格进行,这些对于控制混凝土结构发生裂缝问题来说,作用都是重大的。屋面的传热系数最好小于等于1.0W/(m". K),双层双向钢筋是建议屋面板采用的最合适的结构钢筋,如果在板面的部分区域,没有负筋,板的支座负筋可以拉通,在无负筋的板区设置双向钢筋网,实现与板负筋之间的搭接。
如果现浇楼板的四边嵌固,需要双向约束板的收缩性能,为实现这一目的,在板4个较大的角产生的裂缝为450,在板的中部,也容易产生贯穿的裂缝,如果变形应力集中的屋面板阴阳角的位置,比较适宜增加设置的为钢筋,这些钢筋为双向双层,且间距在100mm,对应的范围是板的跨度的四分之一。
四.结束语
建筑结构设计的裂缝一直是普遍存在的问题,加强结构设计的裂缝控制对于工程的质量具有十分重要的作用。
参考文献:
[1]2020年中国工程科学和技术发展研究工程科学和技术综合专题组2020年中国科学和技术发展研究(上)2004-04-01中国会议
[2] 顾渭建; 王静; 张鏖; 李凤玲; 路静雷; 林向军; 邱鸿; 王荣民 应力在西北高烈度区超长建筑裂缝控制中的作用第十届后张预应力学术交流会论文集2008-09-01中国会议
[3] 徐琦 筑砌体结构裂缝产生原因分析及应对措施河南省第五届学术年会铁道分会场专集2009-09-23中国会议
[4] 张鑫; 李安起; 赵考重 筑结构鉴定与加固改造技术的进展第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)2010-11-05中国会议
[5] 田野; 徐昭 建筑结构检测与安全评定的探讨现代建设工程应用技术学术交流会论文集2009-03-01中国会议
[6] 倪志刚 高层巨型组合结构设计时应考虑的钢结构建造因素影响第六届海峡两岸及香港钢及组合结构技术研讨会—2010论文集2010-11-18会议
【关键字】建筑结构设计,裂缝原因,控制措施分析
中图分类号: TU318文献标识码: A 文章编号:
一.前言
从长期的建筑施工状况看,我国的建筑施工普遍存在着各种结构裂缝问题,其对于整个项目工程质量有着重要的影响。为了避免这一现象的发生,需要采取多项措施进行处理,这样才能保证裂缝有效处理。造成混凝土裂缝产生的原因是多方面的,主要有材料、设计、施工和温度等。此次研究从结构设计方面进行分析,以掌握好裂缝处理的有效策略。
二.建筑结构设计裂缝的原因
1.外荷载(静、动荷载)引起的裂缝和次应力引起的裂缝;
2.变形变化引起的裂缝 :包括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。
三.建筑结构设计裂缝的控制措施分析
1.墙体温度裂缝在设计中的措施
设计不当,在温度变化的影响下.房屋顶层产生裂缝的现象较为普遍,影响了房屋的正常使用,减少了房屋的使用寿命。由于长时间阳光辐射,屋面板的温度比墙体的温度高很多。但即使在温度相同的条件下,钢筋混凝土的线膨胀系数也为砖砌体的两倍,因此屋盖的膨胀变形远大于墙体,两者变形不协调,结果屋面板的变形对墙体产生很大的水平推力,从而使墙体与屋面的接触面受剪。应加强以下措施的实施:
(一)在设计时,应注意调整楼房高度,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。
(二)设置圈梁是抵抗温度裂缝的有效办法。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。
(三)使用微膨胀混凝土可提高结构抵抗温度裂缝的能力。只要微膨胀混凝土的配合比合适,施工养护好,使用微膨胀混凝土可以避免或减轻屋面板温度裂缝的产生。另外,在设计中,一定要慎重处理超长建筑混凝土中加入微膨胀剂的问题。通常,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。
2.现浇混凝土楼板产生裂缝的措施
(一)厚度设计
钢筋的耐久性和锚固也是设计的过程中需要给与很好地把握的内容,对应于现浇构件的厚度的最小值,需要给与严格的限制,最好控制在L/30—L/35之上,所谓L,其指的是板的计算跨度,对于民用建筑而言,通常需要控制在100mm及其以下。观察目前多数的施工作业,可以发现如果通常不要控制在以上。从当前的状况看,如果板厚较薄,收缩裂缝就会产生,所以,施工人员需要根据构建的具体情况,给予处理,从而实现建筑指标处于有效的范围之内。
(二)平面的相关布置
规则状态的保持是建筑平面设计时必须要做的工作,这个工作能够避免出现异常变化的平面。一旦出现平面凹口,拉梁需要被添加到凹口处边缘,对于凹口周围的楼板来讲,厚度必须要增大,配筋必须要添设。控制房屋长度需要严格相关的标准,并按照这些标准执行,一旦长度在较小的范围内超出标准,对中部进行设置收缩,而后给予浇带。后浇带相互之间应该保持30米的距离,防止在梁和楼板1/3跨处,宽度应该保持在900毫米左右。进行彻底的分开操作后,要保持墙、梁、钢筋和板之间良好的搭配和协调。如果长度较大范围的超出标准,变形缝必须要添加进去。如果主楼与群房之间具有较大的高差值,后浇带或者沉降缝需要设置在中间部位,从而减小因为基础沉降的发生而产生裂缝。
外露的有关构件,如果水平长度长于12米,伸缩缝需要添加,但是必须设置小于12m的间距,比如檐口、挂板、雨棚、栏板等。一旦房屋的长度在40m之外,楼板中部就需要设置相应的后浇带,从而实现温度和混凝土收缩应力产生的影响的降低。对于砖混结构,断开浇筑单元分户墙下的楼板,只是切断钢筋,但是不能够断开圈梁。
(三)选用合适强度等级的混凝土
如果混凝土具有较高等级的强度,就需要使用更多的水泥量,相应的水灰所占比例也会更大,最终带来裂缝发生比例的提升因为现浇板具有较大的平面尺寸,所以其对应的强度等级应在C30之内,楼板与浇梁混凝土应保持一致的强度等级。一旦墙和柱对应的混凝土强度比板和梁的混凝土强度等级要高的时候,柱和墙的混凝土强度等级需要与节点核心区一致。
(四)布置洞口和管线
如果管线被预置入楼板中,鋼丝网片就应该布置在管线的上面,预埋板中的管线直径需要小于等于整个板厚的二分之一,但是应该不能超过50mm,楼板上下边缘与管壁之间的净距离应该大于等于25mm,如果预埋于板中的管线有交叉存在的情形,线盒就需要采用,管线是不能够进行交叉重叠的放置的。对楼板进行开洞的时候,必须要加强洞口周边必要的和必需的加强措施,如果洞口尺寸在300mm以内,板内钢筋不得进行切断操作,而应该从洞口绕过;如果洞口尺寸大于1000mm,边梁就应增设在洞口边。
如果剪力墙洞口尺寸小于等于800mm,为避免小洞口发生角裂现象,能够和需要采取的措施就应该为沿洞口周边补强纵向钢筋和水平筋,构造配筋,加设斜筋;如果剪力墙的洞口尺寸大于800mm,在洞口两侧,进行边缘构件的配置,纵向钢筋也,配置于洞口的上下边缘。如果要预留孔洞在梁腰上,位置应尽可能选择在拉力和较小的剪力部位,梁高中部的1/3内,梁跨2/3范围内,增设洞口周边斜筋和箍筋。
(五)设计钢筋
构件裂缝宽度的有效控制对于构件配筋率的适当提高来讲意义重大。对应于板和梁这些不同的构件,其钢筋间距和配筋率在规范中也都有明确的规定,板的受力钢筋,比较适宜的选择为较小直径、较密间距条件的物品,这样构件裂缝发生的比例就可以相对的减小。总而言之,对于钢筋构造、间距设置,包括构造钢筋和受力等等,都需要按照规范严格进行,这些对于控制混凝土结构发生裂缝问题来说,作用都是重大的。屋面的传热系数最好小于等于1.0W/(m". K),双层双向钢筋是建议屋面板采用的最合适的结构钢筋,如果在板面的部分区域,没有负筋,板的支座负筋可以拉通,在无负筋的板区设置双向钢筋网,实现与板负筋之间的搭接。
如果现浇楼板的四边嵌固,需要双向约束板的收缩性能,为实现这一目的,在板4个较大的角产生的裂缝为450,在板的中部,也容易产生贯穿的裂缝,如果变形应力集中的屋面板阴阳角的位置,比较适宜增加设置的为钢筋,这些钢筋为双向双层,且间距在100mm,对应的范围是板的跨度的四分之一。
四.结束语
建筑结构设计的裂缝一直是普遍存在的问题,加强结构设计的裂缝控制对于工程的质量具有十分重要的作用。
参考文献:
[1]2020年中国工程科学和技术发展研究工程科学和技术综合专题组2020年中国科学和技术发展研究(上)2004-04-01中国会议
[2] 顾渭建; 王静; 张鏖; 李凤玲; 路静雷; 林向军; 邱鸿; 王荣民 应力在西北高烈度区超长建筑裂缝控制中的作用第十届后张预应力学术交流会论文集2008-09-01中国会议
[3] 徐琦 筑砌体结构裂缝产生原因分析及应对措施河南省第五届学术年会铁道分会场专集2009-09-23中国会议
[4] 张鑫; 李安起; 赵考重 筑结构鉴定与加固改造技术的进展第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)2010-11-05中国会议
[5] 田野; 徐昭 建筑结构检测与安全评定的探讨现代建设工程应用技术学术交流会论文集2009-03-01中国会议
[6] 倪志刚 高层巨型组合结构设计时应考虑的钢结构建造因素影响第六届海峡两岸及香港钢及组合结构技术研讨会—2010论文集2010-11-18会议