摘要:在建筑工程中,混凝土裂缝与建筑结构设计密切相关,数据表示建筑结构设计对工程造价的影响可达75%以上,对工程质量的影响达45%以上。而目前我国65%以上的建筑在投入使用后的2年内都会出现不同程度的渗漏,这与建筑裂缝有着直接的关系,因此在建筑结构设计中加强裂缝控制十分重要。
关键词:建筑结构设计;裂缝;原因;措施
引言
当前国内建筑业在飞速发展,人们越来越重视建筑的质量,特别是建筑施工及使用中的结构裂缝的问题。在建筑中使用最广泛的材料是混凝土,由于混凝土建筑物结构的设计和其他特性,混凝土材料容易受到外界的影响,会导致建筑物结构出现裂缝,这些裂缝对建筑物的稳定性和安全性具有重大影响,甚至会影响到用户的人身安全。因此,为了提高整个建筑物的安全性和质量水平,相关施工人员需要处理好这些裂缝问题,做好预防。为了充分保证对裂缝问题的有效控制,建筑工程设计和施工应从合理的设计、实际施工条件、所用地质环境和建筑材料等方面入手,做好预防与控制。
1建筑结构设计研究的现实意义
建筑设计中包含了较多内容,而建筑结构设计是其中一个最关键的部分,建筑结构设计结果直接影响到建筑空间使用、建筑使用安全性等。虽然国家行业规范中对建筑结构设计给出了相关要求,但是不同地区在地质水文条件、气候环境等方面存在差异,因而建筑结构设计应以具体项目所在地的实际情况为准。通过对建筑结构设计研究分析,能够在当前建筑结构设计的基础上,进一步对建筑结构设计中部分问题予以优化处理,通过对建筑结构的不断调整与优化设计,可使得建筑结构体系更加简洁、减少设计中可能出现的材料浪费问题,通过结构设计的调整同样可促进施工工艺的发展与优化,减少建筑结构设计与施工中的能耗,符合现代建筑节能降耗设计理念,实现建筑材料资源的高效使用。
2建筑结构设计裂缝成因
2.1温度因素
依据相关调查数据分析表明,我国当前使用混凝土材料的过程中,其线性膨胀系数大小为1×10－5/℃,当混凝土材料内外温度较大差距是,经常会产生外部应力的改变,若应力大小不断上涨伴随而来的就是控应力,且控应力大小若超过混凝土的整体抗拉极限强度,裂缝也就随之产生。通过实际分析混凝土结构构件当中的摩擦系数、外部环境温度和建筑结构的尺寸等因素,从中了解到,若外部环境的温度不断上升,则混凝土结构中所含有的水分也会因蒸发而流失,从而引起混凝土浇筑坍落度太低,进而使混凝土结构出现收缩裂缝等问题,并且若是外界没有补充水分,裂缝问题会表现的更加明显。
2.2塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝通常在施工过程中形成,在混凝土浇筑过程中,混凝土暴露在外,并受到高温和强风等外部因素的影响,使混凝土材料更容易膨胀和收缩。当混凝土材料表现出塑性状态时,混凝土中的水含量进一步减少,混凝土材料硬化,并且在建筑物表面上形成塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝是随机分布的,彼此之间几乎平行,且裂缝之间的距离最小为几厘米,最大为几十厘米,这些裂缝最初往往很浅,逐渐发展成贯通裂缝。预防措施包括严格控制混凝土的水胶比、水泥量和砂粉量,并且必须采取措施以确保高温、强风和干燥天气下的施工质量。
2.3混凝土温度不符合施工标准
我国大部分地区夏季炎热潮湿、冬季寒冷干燥,温差相对较大,混凝土材料极易出现热胀冷缩的现象,若在结构设计环节忽视了对气候、温度等因素的考量,将无法对混凝土施工进行合理的规划,从而造成混凝土加速凝固,使得建筑产生不同程度的裂缝。
3对于建筑结构裂缝的有效对策
3.1重视建筑物的保温隔热性能
一般情况下,由于混凝土结构受到了温度应力的影响,很容易造成建筑物出现裂缝,因此,为避免出现此类情况,主要有2类解决措施。(1)在进行混凝土养护的过程中,可使用覆盖膜、浇水等方式保持混凝土散热的均匀性,不至于散热过快。(2)重视对建筑物的保温隔热性能的设计,如在进行墙体设计时,可以针对外墙设计隔热层、针对屋面设计保温层等,以确保实现建筑物的保温隔热效果,从而防止混凝土结构受到温度应力的影响而产生裂缝。
3.2优化结构设计
设计人员应在建筑结构设计中重点优化结构设计,充分考虑建筑物结构的刚度和地基不均匀沉降的问题,避免实际荷载力超出设计范围。这就需要设计师在进行具体设计时,准确计算并分析建筑物的荷载能力,对可能发生的混凝土裂缝情况进行较为精准的预判,从而有效提高结构设计的合理性与科学性。另外需要将双向双层钢筋材料应用于结构设计中,一般需要在阳光照射处、拐角处、东西单元跨度等部位有效应用到此类材料。需要注意的是,要确保每一墙角处的放射钢筋数量不少于8根,长度均需高于2.1m,从而促使混凝土与反射钢筋能够共同应对裂缝应力的作用,以此来对建筑结构裂缝进行有效控制。企业应积极采用先进管理技术对结构设计环节进行严格的管理,促使建设资源得以合理利用。比如可引进BIM技术针对以上结构设计的运算过程进行三维建模,为设计人员提供多种设计方案的组合方式,促使其迅速发现结构设计中存在的问题,从而为建筑结构优化提供保障。
3.3严格控制建筑施工质量
建筑工程中混凝土施工质量直接关系到建筑体的安全性和稳定性。以此,在建筑施工过程中,施工团队对于混凝土施工技术要不断提高技术层次,对于施工人员要严格按照相关施工标准执行工作。当建筑施工工作在一些温度较高的环境下时,施工人员应采用分层浇筑施工,且分层浇筑不能大于50cm,利用浇筑面自身的散热功能降低外部环境高温所造成的不良影响。此外,还可运用物理降温,比如埋设水管,通过这种方式不但保证了混凝土结构的施工温度,还维持了混凝土结构的湿润度,加强了建筑结构的抗裂能力。在进行混凝土材料的浇筑时,建筑施工人员必须要时刻考虑到钢筋混凝土结构的施工位置因素,要充分保证混凝土浇筑施工不会扰动到钢筋结构,从而有效保证整个建筑混凝土结构的稳定性。例如,建筑结构大多用混凝土构成,应将建筑结构的梁和楼板的混凝土强度保持一致,最好选用中级。当建筑结构的梁、板混凝土强度低于墙、柱的强度等级时,节点核心区域的混凝土强度要与墙、柱混凝土材料保持一致。当建筑结构的底板混凝土强度低于梁、柱和墙的混凝土等级时,便将节点核心区域的混凝土前度大小来进行必要的调整,从而提高建筑结构的抗开裂能力。
结语
建筑结构设计中需要结合实际情况合理设施基础系梁,同时重视建筑结构中的抗震设计,注重对薄弱层的有效处理与应对,板块设计中应尽可能减小开洞面积,对于开洞面积较大的则需要合理设置参数并予以验算,保证建筑结构设计的合理性、安全性与经济性。
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