建筑结构设计裂缝成因及控制措施研究

发表时间:2020/7/15   来源:《建筑实践》2020年第6期   作者:周峰
[导读] 钢筋混凝土裂缝是导致建筑结构设计裂缝的主要病因

         摘要:钢筋混凝土裂缝是导致建筑结构设计裂缝的主要病因,对建筑物整体结构的稳定性、安全性等产生巨大影响。通常情况,结构设计与裂缝之间关系紧密,为有效的控制建筑结构裂缝,应结合实际工程施工技术,就结构设计要点综合分析,加强结构设计方案的论证与优化,制定可靠、高效的裂缝控制策略。本文以文献对比法和案例分析法,首先对某建筑工程项目进行简要概述,对钢筋混凝土结构材料的混凝土等级及防裂缝渗漏等级进行分析,提出导致建筑结构设计裂缝的原因,针对性分析控制裂缝产生的措施,供参考。
         关键词:建筑结构设计;裂缝;成因;控制措施
         0引言
         建筑工程裂缝类型较多,主要包含有塑性沉降裂缝、塑性收缩裂缝和温度应力裂缝等,其中塑性沉降裂缝主要是由于钢筋和模板结构对混凝土骨料沉降造成影响后导致的,而塑性收缩裂缝则是由于在施工环境中,混凝土结构暴露,加上外部其他因素影响,如高温、大风等恶劣天气,使得混凝土结构热胀冷缩等物理现象导致的。其次,与建筑施工工艺、施工质量及施工材料本身性质等有关,因此要加强建筑结构设计,依据实际项目施工要求,做好裂缝预防及控制解决方案。
         1工程概况
         本工程位于某道路500号园区东北角新规划科研区,园区位于某地区科技创新集聚区,是当地区城市科创中心重要承载区。
         本项目园区总建设用地面积43963.4m2,新建一栋17层科研楼,总建筑面积30000m2(其中地上约26190.2m2,地下约3809.80m2)。本项目钢筋混凝土结构主要材料见下表1。
表1 钢筋混凝土结构主要材料统计

钢筋种类      钢筋结构主要选择使用HPB300级和HRB400级两种。整体建筑的抗震等级设计为一、二、三等级,其中包含有斜撑构件,纵向受力的普通钢筋结构的抗拉强度中的实际测量值与屈服强度的实测比值应大于1.25。
         2裂缝成因
         2.1荷载因素
         钢筋混凝土结构建设后,需要对其承受的荷载进行分析,如外部荷载,会对钢筋混凝土结构带来系统的压力,如果处于长期的高负荷荷载设计值,则会随着时间的累加,导致钢筋混凝土结构产生裂缝,这主要与动、静荷载和次应力的产生紧密关联。
         2.2温度因素
         钢筋混凝土结构容易受到外界环境温度的影响,进而导致产生热胀冷缩物理现象,经分析,我国混凝土材料线性膨胀系数为1.0×10-5/℃,因此当混凝土结构受到外界环境温度变化的影响后,会产生热胀冷缩的现象,先产生压应力,然后生成拉应力,当拉应力大小超过混凝土材料的抗压极限强度时,就会产生裂缝。
         2.3施工因素
         对于建筑结构裂缝产生影响最大的便是施工中的安全管理,如建筑工程施工的过程中,施工材料的数量与质量之间是否符合相关设计规范要求,在实际施工流程中都要对符合的设计要求进行确定,同时要按照相关设计需求对质量控制进行监督管理等。其次,施工技术人员是否关注裂缝产生,对于结构构件质量控制把控是否到位等都会影响到裂缝产生。
         此外,混凝土结构材料自身的因素也会导致出现裂缝,如在实际的硬化过程中,混凝土结构内部会产生较多的热量,由于混凝土结构自身的传热性能较差,很难将温度通过内部传递的方式进行散发,这样就会导致内外结构温差较大,进而产生压力差,裂缝产生。同时,混凝土自身形体的变化也是导致裂缝产生的重要因素,或者在混凝土沉降不均过程中,都会导致结构裂缝产生。
         3建筑结构设计裂缝控制措施
         针对本项目来说,建筑结构使用功能中对于建筑物的防渗、放裂缝等功能要求较高,工程裂缝的产生部位主要位于地下室外墙板、顶板等位置,因此如何通过针对性的结构设计及施工技术科学合理控制裂缝的产生具有重要意义。
         3.1地下室底板裂缝控制施工技术
         首先要做好混凝土原材料的控制。依据结构设计中的级配抗渗混凝土及总混凝土土方量等,对原有的结构材料质量进行控制,在供应商的选择上,应以就近原则为主,供应商应具备基本的资质要求,做到混凝土原材料的统一采购、统一计量与级配等。
         其次,混凝土的浇捣控制。以本项目工程为例,要首先对基础底板结构混凝土的浇捣进行周密安排与组织,并针对施工计划的要求,合理划分后浇带的位置等,进而确保每一段混凝土都能够连续性顺利振捣充分。
         3.2板墙混凝土材料质量控制措施
         施工之前,要与业主、设计单位、施工单位和设计单位进行四方会审,对供应商进行考察,从而保证混凝土材料的供应质量,满足室内外墙板施工的要求。
         将征得结构设计同意,采用R60替代R28龄期进行配合比设计,以控制每立方米混凝土中水泥用量,减少水泥导致的内外温差过大的现象,预防和控制墙板结构裂缝的产生。将征得结构设计同意,掺用适量比例外掺剂,如粉煤灰,为降低和减少水泥用量,实现混凝土结构材料的和易性,避免混凝土水化热的增加,及时的控制混凝土温升峰值得到及时的控制。对混凝土添加剂的掺量按设计要求定,以进一步达到降低水化热,减少混凝土收缩和混凝土收水泌水,对混凝土裂缝进行有效的控制。
         3.3墙板混凝土密实性施工质量控制措施
         对墙板混凝土密实性施工进行周密的组织和控制,要保证混凝土结构能够一次性振捣完成,并确保施工进度、混凝土供应能力满足施工需求。经计算每次浇捣采用足够的泵车,需要依据混凝土供应商与施工现场的距离,确定混凝土材料运送的车辆数量。浇捣板墙混凝土采取分层分皮进行浇捣,一次到顶的方法,提高混凝土振捣的密实性。每一层厚度控制在500mm以下,每层振捣时,上下层振捣搭接50-100mm,每点振捣时间不少于30s。
         此外,还应注重配筋设计。其中,屋面配筋最好选择使用双层双向配筋模式,楼板阴阳角的位置可对放射型钢筋增加,并依据钢筋最佳配比进行设计。同时在温度控制的过程中,可适当增加水泥和高增塑剂的使用量,防止混凝土结构内部温度差的变化,混凝土使用的过程中也需要充分振捣。
         4结束语
         综上所述,建筑结构设计中裂缝的产生因素较多,如温度、混凝土施工技术应用、外界环境、荷载变化等,因此需要根据目标工程,针对实际施工环境等,找准影响结构裂缝的主要原因,针对性的进行裂缝控制。只有这样才能够将设计与施工紧密结合起来,强化施工裂缝控制措施。
         参考文献
         [1]王恒泰. 建筑结构设计出现裂缝的原因及对策[J]. 住宅与房地产,2018(05):60+62.
         [2]姜巍,郜志远. 建筑结构设计中的裂缝原因分析及改善措施[J]. 建材与装饰,2018(09):58-59.
         [3]吴丹. 从建筑结构设计谈混凝土结构的裂缝问题[J]. 建材与装饰,2018(14):73-74.
         [4]廖建辉,董佳竹. 建筑结构设计出现裂缝的原因及对策解析[J]. 城市建设理论研究(电子版),2019(30):25.
         [5]卢泽. 浅谈建筑结构设计中的裂缝原因及解决对策[J]. 建材与装饰,2018(50):79-80.
作者简介:姓名:周峰(1979.08.05);性别:男,民族:汉, 籍贯:山东金乡,学历:本科,毕业于天津大学;现有职称:高级工程师;研究方向:结构工程。
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