工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝处理的探讨

发表时间:2021/1/20   来源:《基层建设》2020年第26期   作者:孙春英
[导读] 摘要:长期以来,工业建筑的结构设计选型就是建筑设计师的头等大事,然而随着越来越多的混凝土施工技术的出现,越来越多的建筑工程人员认识到,进行良好的工业建筑设计的选型研究,并且要保持一定的建筑混凝土强度的关键是提高工程质量,同时也需要确保健全的施工建设,尤其是对于大型公用性设施而言。
        山东大齐石油化工设计有限公司  山东淄博  255400
        摘要:长期以来,工业建筑的结构设计选型就是建筑设计师的头等大事,然而随着越来越多的混凝土施工技术的出现,越来越多的建筑工程人员认识到,进行良好的工业建筑设计的选型研究,并且要保持一定的建筑混凝土强度的关键是提高工程质量,同时也需要确保健全的施工建设,尤其是对于大型公用性设施而言。为了防止建筑结构混凝土出现裂缝,需要采用有效的方式来延长混凝土的使用寿命,例如添加混凝土保护层等。一个传统的混凝土结构可以根据不同的施工环境进行适当的修改,以便具有较大的灵活性。不过,也有很多施工单位不能提高对于混凝土裂缝的认识,从而不能采取必要的施工方案来防范混凝土出现裂缝。因此,需要针对当前建筑结构工程中出现的混凝土裂缝进行分析,以确保建筑结构工程建设的顺利施工,保证施工质量,最大程度上提高施工企业的利益。
        关键词:工业结构;选型;混凝土裂缝;处理措施
        一、工业建筑结构设计选型分析
        1.1结构型式的选择
        在进行工业建筑结构设计选型时,需综合考虑多种因素,如横向跨度、接触物料属性以及结构区不均匀沉降、柱高度、主要构件环境类别等等。在选型时,应当对建筑的各项信息有全面准确的了解,明确建筑规模、建筑用途、施工区域地理环境状况、建筑结构特征、建筑受力情况等,在此基础上选择合适的结构型式、砌体结构,确保结构受力均匀,结构足够稳定。在确定好结构体系后,即可进行柱、梁、基础等构件的设计,要根据结构类型合理确定梁、柱尺寸,同时确定好混凝土强度等级,明确混凝土的耐久性要求,以保证最终的设计与施工质量。
        1.2模架选择
        在选择建筑模架时,根据梁的跨度,选择模架类型、尺寸。一般情况下,为保证整个建筑结构的稳定性和可靠性,会选择将全跨模架应用于建筑工程。在设计阶段,也需明确模架拆除要求(如在具体施工过程中需要等到混凝土强度达到设计强度的80%才能拆除模架)。在设计阶段,需根据以往经验提前处理好一些细节问题。如针对混凝土裂缝问题,应在设计阶段就对各项工艺进行规范,提出具体的施工要求与裂缝预防措施,有效减少或避免混凝土裂缝的发生。除此之外,在选型以及设计阶段,需要通过适当提高结构构件强度来达到预防或控制混凝土裂缝的目的。可根据建筑结构、建筑规模、建筑受力情况适当调整构件配筋或是构件截面,增强结构的抗弯强度,从而减少裂缝的产生。当建筑结构自身重量较大或结构尺寸较长时,可提前于相应位置设置必要的伸缩缝,利用伸缩缝起到延缓、过渡作用,减小作用在混凝土结构上的荷载,从而降低混凝土裂缝发生概率。
        1.3结构功能
        在建筑结构设计、选型阶段,应先做好结构的功能设计,做好建筑结构整体功能与外观的设计与规划,做好结构材料与强度设计,从而为后续的施工建设打好基础。具体来说,在进行建筑结构设计选型时,首先应当根据建筑受力情况对结构的使用寿命进行考虑,设计出功能最大化、实用性与创新性兼具的建筑结构形式。在进行建筑结构设计选型时,需要根据相关资料准确计算出建筑结构正常使用极限状态以及承载力极限状态。一般情况下,若建筑结构为混凝土结构,那么施工环境、建筑功能将是影响混凝土裂缝宽度的两大重要因素。
        如果混凝土性能质量不是十分优良,在构件内力达到设计强度的30%时,便有可能出现裂缝。在此情况下设计人员应尽可能在结构设计选型阶段便对裂缝宽度进行控制,如保证裂缝最大宽度不超过0.1mm,以此保证建筑结构承载状况良好,保证建筑结构足够安全稳定。
        二、建筑结构混凝土裂缝的成因
        自混凝土建筑技术被广泛地应用于建筑结构工程,混凝土的裂缝是广大工程人员所不得不面对的一个重要问题,经过建筑工程界人员孜孜不倦的努力,现已分析出导致混凝土裂缝的原因为以下几种。
        2.1因空气潮湿而引发的混凝土裂缝。

建筑物所处环境的空气的湿度会直接影响混凝土的抗拉强度和抗应变能力。
        2.2因设计因素引发的裂缝,在混凝土施工中,经常会出现由于混凝土中各种原料配比不合理,严重违反施工标准,使混凝土的表面或者内部应力分配不均匀而出现裂缝。另外,还有施工人员采取不恰当的施工方案,强行提高建筑构件的抗应力强度,往往会导致建筑构件内部断裂,最终导致裂缝的出现。
        2.3因施工材料而引发的混凝土裂缝,混凝土的水灰配比一般都在一个合适的范围内,一旦超出这个范围,就会极易产生裂缝从而出现建筑事故。并且,混凝土所使用的水必须纯净,无污染,如果施工人员不注意使用了一些渗入杂质的水来配置混凝土,就会直接影响混凝土的收缩率,从而引发裂缝。
        2.4因温度因素引发的混凝土裂缝,温度对于材料的性能具有巨大的影响。在目前所知的各种材料中,几乎每种材料都或多或少的有热胀冷缩的效应。由于混凝土中有水等对于温度敏感的物质,因此,施工温度的不同会大大影响混凝土的建造水平。施工温度一旦超过混凝土的承受范围,就会使混凝土结构产生强烈的塑形变形,混凝土收缩增大,最终引发裂缝。
        2.5因地基沉降而引发的裂缝,由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,地质勘察精度不够、试验资料不准。在没有充分掌握地质情况就设计、施工,这是造成地基不均匀沉降的主要原因。造成地基开裂的主要原因就是不均匀沉降。裂缝的大小、外形、方向决定于地基变形的情况,由于地基变形造成的应力相对较大,使得裂缝一般是贯穿性的。
        三、建筑结构混凝土裂缝的处理措施
        尽管混凝土会因各种原因引发裂缝,但是只要施工人员从施工的各项流程对其进行严密的控制,就可以对建筑结构混凝土的裂缝实现有效的处理,避免因裂缝而导致建筑事故的发生。为此笔者总结了混凝土裂缝处理措施,供大家参考交流。
        3.1从源头上控制混凝土的裂缝。即采用配比合理,水灰比在合理范围内的混凝土,尽量采用泥少水少的原则,减少水泥的用量,每立方米混凝土的水泥量应控制在400kg左右。如果有条件的话可以使用减水剂等附加剂来减少水分,以降低混凝土因为空气湿度和温度的变化而使混凝土的承载性能下降。
        3.2从施工技术上来处理混凝土的裂缝。施工人员应该明确混凝土施工的各项环节,设计好合理的施工方案。尤其是施工人员应当做好地基的定期检查与维护工作。避免因地基的沉降作用加剧混凝土的裂缝。在混凝土的浇筑方面,施工人员应该合理控制浇筑时间,做到心中有数。
        3.3混凝土养护,施工中混凝土开裂的一个更重要的原因就是养护没有到位。在混凝土放热高峰以后,混凝土需要实行洒水养护,在养护期间应注意温度变化,以保证混凝土温差控制在恰当的范围内。混凝土表面覆盖薄膜、秸秆袋,减少混凝土的内外温差,提供混凝土的养护湿度。在炎热、寒冷和干燥的天气,干缩裂缝很容易产生,应该特别留意保湿。
        四、结语
        综上所述,为确保工业建筑施工质量,在进行建筑结构设计选型时,需充分考虑建筑用途、建筑所处地理环境、建筑材料性能质量等各项因素选择最为合适的结构类型,以保证最终的施工建设质量。而对于混凝土裂缝问题,应当根据相关研究与实践经验找出混凝土裂缝产生原因,在此基础上采取相应防控措施。如增加配筋率、控制水灰比、缩小温差、加强养护等,以此提升混凝土施工质量,最大限度减少或避免混凝土裂缝的产生。
        参考文献:
        [1]万仁华.浅谈工业建筑结构设计选型发展趋势[J].江西建材,2019(10):44+46.
        [2]邢焕森.分析工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝处理[J].中外企业家,2019(17):138.
        [3]刘涛.工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝的处理[J].住宅与房地产,2017(23):108.
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