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摘要:建筑工程的结构设计是建筑物的重中之重,关系到工程质量和投入使用后的业主安全问题,而裂缝问题又是结构设计中最常出现的问题之一。因此,可以在工程设计环节进行优化改进从而解决裂缝问题。裂缝产生的原因会因建筑材料的不同而不同,同时也受到气候环境的影响,这就需要从建筑的结构设计上入手,同时控制好施工的每一阶段,最大程度避免裂缝产生,以及连带产生的其他质量隐患,全面提升建筑的质量和安全性能。对于裂缝问题,找出其关键原因和有效解决措施,就可以从根本上改善结构设计质量。
关键词:建筑结构设计;裂缝;控制措施
1导言
建筑结构设计质量高低直接影响到建筑整体的安全性能。作为建筑工程的核心部分,混凝土结构施工工艺和技术已经越来越成熟,但是混凝土施工中产生裂缝现象依然存在。鉴于此,本文针对建筑结构设计中裂缝控制措施进行了分析,以供参考。
2建筑结构设计中裂缝原因
2.1设计问题
在初始设计阶段,如果没有合理规划工程混凝土的结构,那么将无法保证后期的施工质量。设计人员在设计图纸过程中需要严格把控施工材料的类型、参数、构件尺寸等方面,努力提高工程的稳定性。其中,混凝土裂缝是影响工程整体质量的主要因素。为此,我们应当合理设置混凝土的等级、强度,避免产生裂缝。除此之外,我们还要合理配置钢筋、建筑构件,避免给混凝土的结构质量带来负面影响。
2.2温度差异
根据裂缝的特点,不难看出墙体裂缝的产生受到温度变化的影响较大,同时也是建筑结构设计中裂缝的最常见原因,混凝土具有热胀冷缩的特性,因此温度的变化会使混凝土建造而成的墙体产生裂缝。裂缝产生的具体过程为,在建筑工程施工时,采用混凝土等材料构建而成,这些材料都会受到温湿度的影响,因此整个建筑都会随着温湿度变化而出现变形、收缩等,尤其是外墙转弯等结构薄弱区极易产生墙体裂缝。而且温度有着应力效应,当混凝土浇筑完成后,表面会随着水分的蒸发而逐渐变干、变硬,混凝土体积会缩小,导致墙体薄弱区产生裂缝
2.3材料因素
混凝土结构是当前主流,在应用过程中要对温度及形变进行控制,这样才能最大限度降低裂缝产生的概率。具体来说,混凝土浇筑完毕后,其自身会产生硬化反应。在这期间,混凝土内部会产生大量热量。由于外部温度变化幅度不大,从而导致内外温差的出现。温差越大,应力值越大,一旦超出混凝土的承受范围,就会产生裂缝。除了温度外,湿度和载荷也会对混凝土构成影响。混凝土水分缺失,会发生收缩现象。载荷持续增加,对混凝土的要求逐渐提高。当混凝土无法应付时,就会形成裂缝。
3建筑结构设计中裂缝控制措施
3.1外部温度控制
在进行混凝土浇筑作业前,首先应对混凝土材料配比进行检测,确保满足后续施工的质量要求,降低裂缝产生的概率。因温度对裂缝产生有较大影响,因此应严格控制水泥投料,水泥水化热是混凝土温度变化的主要原因,因此,施工人员应严格执行施工方案,尽量减少水泥使用频率,若必须使用水泥施工,应选择低水化热的水泥来减少制作混凝土时的搅拌散热,在搅拌混凝土之前使用冷水冲刷碎石从而减少热量产生。同时,控制温度还可采用合适的混凝土浇筑方式和时间,混凝土浇筑作业应避开炎热或严寒等极端气候进行,若必须施工则应采取相关温度控制措施。若建筑结构施工中使用了大体积混凝土,施工现场应安装冷却水管做好混凝土的养护工作,降低混凝土内应力和内外温差,降低裂缝产生概率。
3.2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。
3.3建筑物沉降变形控制
建筑结构的基础是整个建筑工程的重中之重,其设计应该参考地质勘查数据和施工方案,同一种建筑结构不能选用两种不同的基础形式。采用天然基础时,应精确计算各个基础的沉降量数据,当相邻基础的沉降量偏差超过设计规范要求和相关标准时,应及时科学的调整并重新核算,直至相邻基础沉降量达标后方可进入后续工作。采用桩基础时,应结合施工实际需要选择是否进行沉降基础验算。对于形式复杂的建筑建构,例如层数相差较大的高低层连接一体的建筑,在高低层连接处建筑物所受到荷载较大,处理不及时会出现较大的沉降偏差,撕裂建筑结构。因此,一般在两边结构沉降完成后,采用后浇带技术补充浇筑。
3.4建筑材料的控制措施
要想控制好裂缝,首要任务就是合理选材。设计人员要对材料有一个准确的认识,找到功能性和实用性的融合点。水泥钢筋是建筑工程的主要材料,设计人员要先准确计算建筑的承载力,再找到相对应的水泥,最后根据水泥标号选择适宜的钢筋。为进一步提升混凝土结构稳定性,需要适当加入增强材料。当前最为常见的增强材料有无机纤维、金属纤维,设计人员要根据实际情况进行选择。另外,设计人员对膨胀剂要有一定了解。当下应用最大广泛的膨胀剂有复合型、硫铝酸盐型、明矾型。混凝土再硬化过程中,体积一定会发生变化。这时就有了膨胀剂的用武之地,通过补充收缩体积,从而让混凝土有一个稳定的结构。另外,膨胀剂在抵消拉应力方面也有亮眼表现。当前,要想实现全面控制,还需要考量周全。在结构设计时,设计人员要清楚建筑整体强度,并注重关注浇筑环节,避免由于设计不科学,导致沉降不均匀。当沉降在可控范围内,各项应力变化就不会对混凝土结构造成重大影响。除此之外,设计人员还需注意这些方面问题。在阳光照射、建筑拐角、结构跨度等区域进行特殊处理,除了要使用双向双层钢筋,还要满足相关规范。具体来说,角度设定间距要控制在120毫米以内。跨度大于4米的地方,要让负弯钢筋保持一定距离,并在外墙部位添加放射性钢筋。每一个墙角处所放置的放射性钢筋数量要大于七根,长度要超过1.5米。在多措并举下,提升方案的科学性,从而最大程度保证建筑结构的稳定。
结束语
总之,目前城市化建设步伐加快,推动建筑业向更高水平发展。不仅建筑规模不断扩大,建筑数量还显著增加。但由于结构设计不规范,致使裂缝频频出现。不但影响体验感,降低用户满意度。还在很大程度上削弱建筑性能,埋下安全隐患。隐患一旦爆发,轻则造成财产损失,重则危及人身安全。即便是隐患不爆发,修复难度也会上升一个档次。当裂缝填补后,二度出问题的概率也会增加。要想彻底解决麻烦,需要做好结构设计工作。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。
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