建筑结构设计裂缝成因及控制措施分析

发表时间:2021/5/7   来源:《基层建设》2020年第34期   作者:李孝雨
[导读] 摘要:在现代建筑中,混凝土建筑较为常见,能够为人们提供舒适的居住场所。
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        摘要:在现代建筑中,混凝土建筑较为常见,能够为人们提供舒适的居住场所。但在结构设计中,裂缝的预防与控制成为了一大设计难题,且会直接影响到建筑结构的稳定性与建筑物使用的安全性。为此,本文以建筑结构设计中的裂缝为研究重点,对其成因与控制措施进行分析。
        关键词:建筑结构设计;裂缝成因;控制措施
        在建筑技术的推动下,混凝土已经成为当代建筑结构中最为常用的一种材料。这主要是因为混凝土这种建筑材料,在建筑结构设计以及多个领域当中,不会受到外界因素过多的干扰。即便如此,在建筑结构设计中,混凝土建筑仍旧存在一定的缺陷,突出表现为建筑结构裂缝,这会直接影响到建筑物实际使用中的安全与稳定,甚至会威胁到使用者的生命财产安全。为此,对裂缝实施高效的预防与控制措施,是极为必要的。
        1成因分析
        1.1荷载因素
        荷载是建筑结构设计中重点考虑的因素之一,这主要是因为荷载的作用力会在无形中对建筑结构施加压力。若建筑结构所承载的荷载已经明显超过建筑系统总体的荷载,长此以往,就会产生荷载裂缝。这一现象与动、静荷载存在直接的联系,且与次应力密切相关[1]。
        1.2设计因素
        设计不仅是建筑结构施工的首要环节,同时也是塑造建筑结构与轮廓外形的关键时期。在此期间,若设计人员没有根据工程及荷载要求,开展裂缝的防止设计,缺乏与建筑材料方面的专业知识,这就会增加结构裂缝发生的可能性。
        1.3施工因素
        在施工环节,施工材料的质量与施工人员的操作均会影响到建筑结构是否会发生裂缝。例如,若混凝土质量未达到有关标准,就会影响到混凝土结构构件与模板的抗拉极限强度,形成裂缝[2]。同时,若施工人员未能依据相关要求施工,再加上缺乏有效的监督,其施工操作就会产生较大的偏差,进而就会导致建筑结构产生裂缝,或者会加重裂缝的严重程度。
        1.4混凝土因素
        (1)温度变化。在硬化过程中,混凝土内部会散发出大量的热量。但由于其导热性偏弱,热量就无法及时的散发出来。而外部的混凝土,其散热性能却十分良好,这就会导致混凝土的内外部产生较大的温度差,并形成相应的应力。当混凝土外部的拉力超过其实际的承载范围时,裂缝就会随之产生。
        (2)形体变化。对于钢筋混凝土结构来讲,不管是其钢筋直径大,还是混凝土体积大,这均会影响到混凝土的塑性效果[3]。尤其是会影响到不同方向的收缩速度,这就会导致沉降环节中的混凝土,频频发生不均匀的情况下,进而形成裂缝。
        2控制措施
        2.1强化混凝土材料管控
        在建筑结构设计中,管控混凝土材料的质量能够有效降低裂缝的发生率。为此,强化混凝土材料的管控尤为重要。首先,要控制施工中的混凝土材料质量,保证施工中任何环节的混凝土质量均能够达到相关标准要求,以免后期施工中因混凝土而引发一系列的质量问题。其次,对于混凝土材料的管控工作来讲,由于混凝土材料本身就十分的复杂,因此其总体管控难度就较大[4]。为此,就需要对混凝土的原材料质量进行细致的审查,充分发挥每种原材料在浇筑过程中的优势与作用,在提升混凝土结构质量的同时,预防裂缝的产生。
        2.2优化结构的平面布置
        建筑结构设计一定要参照与结合工程的结构平面布置要求,以此来从容应对各种突变状况。当结构平面存在较多的坑洼,就要结合实际,在相应区域的边缘位置处设置好拉梁,对周围楼板实施加厚操作,保证配筋设置的可行性[5]。

与此同时,在具体的处理操作中,要依据现存的规范与施工要求,管控好结构的长度。若结构长度与现实条件相匹配,就要在地下与上部分别设置后浇带与膨胀加强带,以此来防止裂缝的形成。
        2.3合理设计配筋
        对于跨度较大的梁板来说,配筋的设计非常关键,且需要充分结合裂缝的现实状况。其中,屋面板要选择双层双向的通长配筋。正常来讲,变形应力多集中在楼板的阴阳角处,因此就要在此处增加放射钢筋,并依据直径间的间距原理来设置屋面板的配筋,科学缩小构件裂缝,加强结构裂缝的控制。同时,作为一种复合材料,混凝土是由砂石、水泥和水按比配成的。在长期使用中,受化学与物理等因素的作用下,通过硬化,就会形成一种多孔复合材料。另外,在初始温度条件下,混凝土就会因自身的收缩应力,导致其内部产生较多的微裂纹,在外力的作用下会逐步的增大。通过持续性的膨胀,混凝土宏观裂缝会形成劈裂。而针对已经实施加固处理的钢筋混凝土,其裂缝是不会在瞬间遭到损坏的,因此就可以有效控制裂缝的宽度。为此,要通过配筋设计来控制裂缝的形成与延伸。
        2.4控制混凝土浇筑施工技术
        首先,针对薄弱区域,要进行振捣。这是因为在混凝土的分层浇筑作业中,每层的厚度都要进行控制。在多数情况下,厚度不可超过50cm,以便混凝土内部的热量可以及时的挥发出来,进而保证每层温度的均匀性。同时,混凝土的浇筑操作大多是由两边向中间进行的,此种浇筑方式可以有效控制混凝土的密度,强化浇筑施工管理。但在浇筑作业之前,一定要准确检测混凝土表面的温度,避免温度增加,产生裂缝[6]。另外,也要注意如下几点问题:第一,要确定好支模的尺寸与标高,检查钢筋的性能,确保二者能够满足建筑施工的条件;第二,要及时清除现场的施工杂物,以免对混凝土浇筑作业造成不良影响;第三,在浇筑环节中,要控制好注水时间,以及间隔时间,防止因浇水不当而产生裂缝。在必要时,可强化垂直裂缝的控制。
        4.5预防与控制温度裂缝的措施
        (1)混凝土施工的有序开展,离不开水泥的合理应用,并且要求水泥的应用操作一定要与建筑工程的实际相符。这是因为水泥在水化过程中,会散失大量的热量,其内部热量就会凝聚,进而在混凝土结构中发挥着尤为关键的作用,也会在一定程度上增加温度应力。但若将水泥应用于土木工程施工中,为了避免混凝土内部温度的身高,就可以用其他材料,替代水泥,发挥其应有的功效。另外,添加适量的高增塑剂也可以避免混凝土内部温度的升高。
        (2)正视温度控制技术在混凝土浇筑中的应用效果。在浇筑期间,受外部环境的变化,混凝土内部的温度也会随之改变。为此,在实际作业中,就要创造恰当的温度条件,尽量缩短在高温环境下的作业时长,避免因温度变化而产生裂缝。
        结束语
        虽然裂缝在混凝土建筑结构设计中是不可规避的一个问题,但在实际设计活动中,只要设计人员能够正确认识并充分考虑到裂缝的成因,结合建筑结构的已存条件,就可以给出有效预防建筑裂缝的应对方案与控制措施。同时,在对建筑项目实施维护的过程中,一定要减少认为因素对养护效果的影响,并且要正视建筑结构设计中的裂缝问题,以此来预防与减少结构裂缝的发生,提高建筑结构设计水平。
        参考文献
        [1]韩仕安.民用建筑混凝土结构裂缝成因及修补措施探讨[J].写真地理, 2021,(1):186.
        [2]姜祥胤.建筑混凝土结构出现裂缝原因及解决对策[J].写真地理,2021, (8):108.
        [3]郭建荣.建筑混凝土结构裂缝的主要影响因素及施工处理技术[J].建材与装饰,2021,17(3):37-38.
        [4]李国安.建筑结构设计裂缝成因及解决办法探讨[J].中国建筑金属结构,2021,(1):70-71.
        [5]鄢栋梁.建筑工程施工中混凝土结构与砌体结构的裂缝防治途径[J].大众标准化,2020,(7):14-15.
        [6]余恕国.建筑结构设计中现浇混凝土裂缝的控制对策[J].装饰装修天地,2020,(19):155.
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