建筑结构设计中控制裂缝的措施研究 王颢棋

发表时间:2021/6/22   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:王颢棋
[导读] 摘要:随着我国国民经济的显著提高,促使建筑行业得以迅猛发展。
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        摘要:随着我国国民经济的显著提高,促使建筑行业得以迅猛发展。当前人们更加关注建筑的质量问题。建筑裂缝影响建筑质量的常见问题,建筑结构中的裂缝问题会给建筑带来安全隐患,影响建筑的质量。基于此,本文从实际出发,对引起建筑结构裂缝的原因以及具体的控制措施进行详细的分析与探讨,以供参考。
        关键词:建筑结构设计;裂缝;类型;措施
        引言
        建筑结构细节设计体现了建筑的整体设计质量,而建筑出现裂缝不仅会影响建筑结构细节设计的质量,还会直接影响建筑的美观性,同时带来安全隐患,因此,有必要对建筑结构的裂缝问题进行详细分析。
        一、混凝土建筑裂缝类型
        钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因,其中最常见的是混凝土早期裂缝,混凝土早期裂缝有以下几种:
        (1)塑性沉降裂缝
        塑性沉降裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板)而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3小时之间,混凝土尚处在塑性状态,混凝土表面消失水光时立即产生,沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。
        (2)塑性收缩裂缝
        塑性收缩裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表面出现,产生的原因主要是混凝土浇注后3~4小时左右表面没有被覆盖,特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩,此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。
        (3)温度应力裂缝
        温度应力裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。
        二、引发建筑裂缝的因素
        (1)施工不规范,施工图不合理
        施工不规范,施工图设计不合理都会引起建筑结构裂缝。首先,如果进行建筑结构设计时,结构的尺寸、型式等选择不合理,会导致结构受力不合理,从而影响结构的强度,引起建筑结构裂缝;其次,不规范施工也会引起建筑裂缝。例如,在施工过程中没有充分搅拌混凝土,或没有采取有效措施对混凝土结构进行养护,都会导致混凝土结构产生裂缝。
        (2)温度造成的建筑裂缝
        在引发建筑裂缝的诸多影响因素中,温度是主要影响因素之一。外部温度过高或焊接施工以及混凝土产生水化热时,均会使建筑结构发生较大的冷热交替变化,从而出现局部膨胀,当膨胀产生的结构应变大于结构材料能承受的最大应变时,就会导致建筑出现裂缝。需要注意的是,不同原因产生的裂缝有不同的特点,例如,热胀冷缩引发的裂缝往往会出现在杆件表面;焊接引发的裂缝通常出现在焊接区域周围;较大的水化热导致结构裂缝平行于梁板结构的短边出现裂缝。因此,应根据具体情况对不同类型的建筑裂缝进行特殊处理。
        (3)混凝土结构裂缝
        混凝土结构裂缝也是一种常见的建筑裂缝,混凝土结构在外界因素的作用下产生的收缩、徐变等都会导致混凝土结构裂缝。

另外,其抗压强度也是影响建筑混凝土结构质量的重要因素。
        (4)沉降造成的建筑裂缝
        沉降裂缝的出现会给整个建筑带来毁灭性的影响,在所有类型的建筑裂缝中,沉降裂缝的危害程度是最严重的,也非常难以补救。造成建筑沉降的原因是多方面的,例如,建筑地基的压实度不够、地基土质较差等,均会造成较大的建筑沉降。
        三、控制建筑裂缝的措施
        (1)控制材料质量
        建筑质量在很大程度上取决于材料的质量,多数建筑出现裂缝均是因为施工材料的质量不合格或对材料应用不规范造成。因此,企业应针对原材料质量进行严格的监管,在企业中制定并应用建筑工程全流程原材料管理制度,对结构设计阶段所用材料进行严格的管理。并要求设计人员在进行结构设计时按照有关标准罗列材料采购清单,同时引入监理单位对材料选定和采购环节进行有效监管,确保原材料符合工程施工的质量标准,从而有效降低产生混凝土裂缝的概率。例如,要确保钢筋构件的质量,确保锚固钢筋等材料的质量符合规范要求。另外,施工时,对建筑材料进行加工时,要保证加工后各项性能指标均符合规范要求,如保证控制混凝土的强度;建筑需要用到混凝土构件的厚度应达到规定的标准厚度,避免因为板厚不达标而引起收缩裂缝。
        (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。
        (3)优化抗震性设计
        建筑的设计过程中,尤其要重视建筑结构的抗震设计,全面收集当地地震灾害的发生概率、地震强度等相关数据,可以通过建立仿真模型,然后对模型加载地震荷载,根据模型数据测算建筑基础结构需要达到的强度,确定建筑结构的形式、尺寸等内容,从而确保建筑质量。
        (4)重视技术交底与结构保养设计
        设计人员在进行建筑结构设计时,需要对施工区域的环境、气候、天气等因素进行考量,避免在高温、寒冷、大风天气下进行混凝土施工,使得混凝土材料中的含水率因高温蒸发、低温大风凝结而迅速降低。这需要设计部门在完成结构设计后,对施工团队技术人员进行详细的技术交底,避免在实际施工过程中,由于不合理操作造成混凝土表面干燥,导致裂缝产生。另外,设计师应尽量选用低水化热的水泥材料,适当减少水泥的使用率,以此来降低混凝土热量、减缓水分蒸发的速度,并通过在混凝土浇筑时加强养护的方式,降低温度应力裂缝出现的概率。
        四、结语
        综上所述,建筑结构出现裂缝不仅会影响建筑质量,还会给建筑增加许多安全隐患,对居住者的生命财产安全造成威胁。因此,相关建筑单位应在在明确裂缝出现原因的基础上,从材料、建筑结构、建筑构件等方面优化建筑结构设计,提升建筑的稳固性与耐久性,降低裂缝发生概率,最终保证建筑工程的整体质量。
        参考文献
        [1]何文斌.建筑结构设计中裂缝形成的原因及控制措施分析[J].居舍, 2019(24):50.
        [2]张学兵.建筑结构设计中的裂缝控制措施探讨[J].四川水泥,2018 (11):74.
        作者简介
        王颢棋(1991年7月3日),男,汉族,辽宁省丹东市人,学历:本科,研究方向:建筑学。
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