浅析建筑结构设计裂缝成因及解决办法探讨

发表时间:2021/6/28   来源:《基层建设》2021年第9期   作者:李连福 郭伟
[导读] 摘要:裂缝是建筑工程中普遍存在的一种病害,近年来市场经济不断放开,这对建筑行业而言无疑是利好消息。
        哈尔滨工程大学青岛船舶科技有限公司  山东青岛  266000
        摘要:裂缝是建筑工程中普遍存在的一种病害,近年来市场经济不断放开,这对建筑行业而言无疑是利好消息。但后经济时代的到来,无形中增加了竞争压力。建筑企业要想在复杂环境中脱颖而出,需要不断提升建筑质量。结构设计是建筑工程的重要组成部分,也是最为关键的一步。只有做好这项工作,才能避免后续麻烦。然而受多层面因素影响,结构设计成果不遂人愿,致使建筑裂缝频频出现,严重威胁建筑安全。为扭转这个局面,需要明晰裂缝类型、影响及成因,并采取有效控制措施。
        关键词:建筑结构设计;裂缝成因;解决办法
        引言
        社会经济发展水平不断提高,人们也更加关注建筑物的品质,进一步完善建筑物的功能性。因为各种因素的影响,导致建筑结构基础发生不均匀沉降的问题,增加建筑安全隐患,例如建筑物建筑结构发生沉降,可能会形成连锁效应,该区域其它建筑结构也会因此发生下沉问题,此外也会导致建筑物无法防御地震等自然灾害,影响结构适用性耐久性安全性,威胁到人们的生命财产安全。因此设计单位需要加强分析建筑结构基础不均匀沉降发生原因,提出针对性的防治对策,优化整体结构设计工作,提高建筑结构质量。
        1裂缝的主要类型
        首先是温度应力裂缝。温度应力裂缝,从字面上解读,温度是导致裂缝出现的主要原因。浇筑工程历时较长,早晚温度差别比较大,再加上混凝土自身的温度分布不均衡,这些都会对浇筑产生不利影响。当温度压力强过混凝土的承载能力后,就会有裂缝产生。从外面来看,这类裂缝不会表现得特别明显,但其破坏力却大得惊人。防止裂缝的有效手段就是利用一些手段将温度控制在合理区间。其次是塑性沉降裂缝。一般来说,这种裂缝喜欢出现在变截面或梁板交汇处,裂缝深度比较大,可触碰到钢筋。防止裂缝出现的方法有三,分别是选择合理的水灰比,合理控制砂率,科学设计坍落度。在一些工程中会出现界面差距比较大的构件,常规手段无法完全遏制裂缝,这时就需要采取特殊手段,即深层浇筑,静置一段时间,等到沉降稳定后与上面截面层一同进行浇筑施工。
        2建筑结构设计裂缝成因
        首先是地质因素。古语说的好,只有知己知彼,方能百战不殆。地质勘察作为结构设计不可缺少的一部分,其质量直接关系到设计成效。倘若地质勘察不仔细,会导致数据失真。缺少重要的设计依据,设计结果必然会出现偏差,这是导致裂缝出现的罪魁祸首。其次是环境温差过大。在现阶段的建筑工程施工中,墙体裂缝产生的主要原因是环境温差过大。在实际墙体施工过程中,有些施工人员可能会提前去除模具,导致模具的保持时间不够,墙体未得到应有时长的固定。还有一些施工人员未采取科学的保温措施,使墙体受到环境温度变化的影响而产生裂缝。尤其是高强度墙体施工中,如果现场施工人员未施加温度控制措施,墙体出现裂缝的风险会大大提高。究其原因,主要在于高强度墙体使用的是凝胶材料,这种材料会产生更高的水化热,水化热导致墙体温度升高,一旦墙体内部温度和墙体外部温度的差值达到15℃,出现裂缝的概率就会大幅提升。
        3建筑结构设计裂缝解决办法
        3.1基础设计要点
        在开展建筑天然基础设计时,需结合现场实际情况,如发现现场柱下扩展基础下的地基土质呈现出松软、松散情况。那么,在开展建筑框架结构设计时,为确保地基处于稳定状态,建议使用柱下条形基础,并适量扩大各个节点处的基础宽度,然后在条形基础的下面铺设厚度为100mm左右的垫层,铺设原材料的型号为C20混凝土。如果现场的地基基础的埋设深度超过3m,并且地基土层的承载能力较差,在进行基础设计的时候,可使用筏板或桩筏基础建设地下室,以有效支撑地基的承压负荷,大幅减少地基沉降的问题。

在开展筏板基础设计时,需要以建筑为中心,然后向四周适量扩大地下室的筏板,以提高对上部建筑的承压性能。如果筏板面筋较大,可设计适当距离的后浇带,等到完成筏板混凝土浇筑60d后,就可对后浇带进行堵封,使用的施工材料为微膨胀混凝土。
        3.2框架梁设计要点
        对于建筑而言,框架梁的作用十分重要,主要为2个方面。第一,将楼屋盖所承受的压力转移到框架柱外,减少建筑的承压负荷。第二,可以和框架柱进行刚接,形成梁柱抗侧力体系,一起发挥抗压、减震的效果。在设计梁的截面宽度时,需要大于200mm,而梁截面的高宽比例要小于4。如果梁高较小或使用扁梁时,除了需要计算承载力、受剪截面外,还要符合刚度、挠度、抗裂缝等要求。对于梁挠度的计算方式,一般是直接减去梁的合理起拱值。此外,如是现浇梁结构,需将梁受压翼缘的有利作用考虑在内。在进行建筑抗震设计时,梁端纵向受拉钢筋的配筋率需要小于2%,对于梁端截面的底面、顶面纵向钢筋截面面积的比值要按照一级大于0.6,二、三级大于0.4来进行计算;对于沿梁全长顶面和底面的设计,需要配置2根以上的纵向钢筋,并且确保钢筋的直径大于14mm,以满足抗震需求。
        3.3配筋设计的控制措施
        钢筋在混凝土结构中发挥重要作用,对其进行管理,能够提升控制水平。配筋位置不同,要求也会有所区别,如在屋面上进行配置应使用双层双向钢筋,并对热传导系数进行有效控制。一般来说,系数要低于1W/m2•K。屋面并非所有部位都有负筋,对于缺失的部分就要采取特殊处理。处理方法有两种,一是利用拉通板支座来为其负筋,二是增加双向钢筋网。在楼板阴阳角要使用放射性钢筋。在配置板筋时,要遵循两项原则,一是直径下,二是间距密。只有满足两项要求,才能缩小裂缝。例如,在某工程中选用四边嵌角结构。在收缩力的作用下,楼板中间会形成贯穿裂缝,从而让四角出现倾斜,倾斜角为45度。为避免此类问题出现,设计人员就要将使用双层双向的配筋方法,钢筋间距保持在100毫米,覆盖范围是楼板跨度的四分之一,分散阴阳角的应力,提升建筑结构的整体性能。
        3.4加强混凝土养护工作管理
        1)对掺有膨胀剂的混凝土有水养护进行严格管理,按照标准控制膨胀剂的掺量,清楚地了解膨胀剂混凝土的物理变化和化学变化,并采取科学的养护工作对其进行补偿。确保膨胀剂能够切实发挥作用,实现对墙体收缩的弥补。2)根据墙体的具体情况选择合适的保温和保湿措施,保证保温保湿材料的使用时长,确保在混凝土凝结硬化之后再对保温保湿材料进行拆除。3)保证混凝土的热量能够充分散发,以适当的速度将温度调节至和环境温度持平。如果墙体接触日光,还需施加一层隔热材料,以确保墙体不会因暴晒快速流失水分而产生裂缝。4)适当降低混凝土的水泥用量,并且选择水化热低的水泥进行墙体施工,尽可能降低水化热,减少墙体内部产生的热量。
        3.5改善建筑设计施工
        勘探和设计以及施工等环节都会引发建筑结构基础不均匀沉降问题。在设计过程中,需要综合各方面因素设置沉降缝。从基础开始分离高层建筑物为不同的沉降单元,需要设置不同的沉降缝。利用沉降缝分隔建筑的过程中,需要统一每个沉降单元的结构类型,尽量简化构造外形,保障地基受力均匀性。施工单位需要合理设置沉降缝,如果建筑物平面形状比较复杂,需要在转折部分设置沉降缝。
        结语
        总之,设计人员要从多方面考虑问题,如建筑材料如何选择、建筑平面如何布置、选取何种配筋方式、采取何种浇筑技术、如何控制温度裂缝等。只有将问题一一解决,才能打造精品工程。
        参考文献:
        [1]辜明益.论建筑结构设计中如何控制裂缝[J].住宅与房地产,2017(18):85.
        [2]王颖,周正.对建筑结构设计中控制裂缝解析[J].居业,2019(11):13-14.
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