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摘要:混凝土结构在建筑结构设计中得到了广泛的应用,然而却存在着结构裂缝问题,使得建筑物难以得到正常使用,缺乏应有的耐久性。不仅会降低工程质量还会为人们带来一定的威胁。因此需要对其加大重视,本文对建筑结构设计中裂缝形成的原因进行了分析并提出了控制措施,希望能够为相关企业和人员提供一定帮助。
关键词:建筑结构设计;裂缝形成原因;控制措施
随着我国城市建设,混凝土结构得到了广泛的应用。但混凝土工程当前存在着的结构裂缝问题,影响到建筑物的正常使用功能和耐久性。大量的研究和实验结果表明,混凝土结构裂缝是很难避免的,这与材料本身的特性及结构的受力变形机理密切相关。所以要满足建筑的需求和结构的需要,结构设计就是要把混凝土裂缝控制在合理的范围内。
一、建筑结构设计中裂缝形成的原因分析
(一)混凝土水化热
建筑裂缝问题主要体现在混凝土结构裂缝上,而对于混凝土结构裂缝而言,混凝土水化热是造成该问题的重要原因,混凝土在搅拌的过程中,水泥与水会发生水化热反应,释放大量的热,通常混凝土在搅拌的过程中,会逐渐将该热量发散出来,防止混凝土内部出现热应力。但是在现在的建筑混凝土施工过程中,为了提高混凝土施工的效率,通常会向其中添加大量的添加剂,使得混凝土迅速硬化,但是由于时间过短,使得由于水化热反应而产生的热量无法及时释放出来,在混凝土结构内部大量集中造成结构膨胀,然后在内外温差的作用下就会出现裂缝。这种水化热造成的裂缝,对于一些大体积的混凝土结构而言是十分常见的。
(二)温度应力因素
使用建筑物期间,砼结构受外部环境条件下温度变化影响,极易形成热胀冷缩现象,结构变形在受约束作用之后,应力便会形成。如果温度变形,其受相邻结构的约束作用,则属外部约束作用。若梁变形,其会受柱约束作用,楼板变形实际收梁柱约束作用等。温度变形会因其内部不均匀的热量所影响,在其内部质点间形成约束作用,即为内部约束作用。这种约束作用,导致温度变形缺乏自由性,结构温度的应力超出砼抗拉性强度状况下,砼结构裂缝问题便会出现。外部约束作用力通常形成在严寒或者炎热地区,内部约束作用力则通常形成在日温差相对较大一些山区。
(三)材料选择因素
建材正确选用,对建筑裂缝问题可起到避免作用,形成建筑裂缝因素极具复杂性,湿度、温度、环境条件等均会对建工质量好坏与否产生直接影响,建材控制,对于裂缝控制可起到防范的作用,以伸缩性、塑限性、环境、温度等为主视角来分析,建材选用,对于建筑裂缝预防作用较为突出,可保证总工程质量。
(四)地基变形引起的混凝土结构裂缝
在基础设计过程中,对于其中一些可塑、软塑地基可满足承载不大的建筑物,短期使用也不会有沉降的影响,但是经过长时问的软基脱水固结,也会造成建筑物不均匀沉降而产生开裂。此外,有些建筑地基是换填处理的,也会在长时问的填土固结变形中产生不均匀沉降而导致上部混凝土结构开裂。
(五)地基变形引起的混凝土结构裂缝
在基础设计过程中,对于其中一些可塑、软塑地基可满足承载不大的建筑物,短期使用也不会有沉降的影响,但是经过长时问的软基脱水固结,也会造成建筑物不均匀沉降而产生开裂。此外,有些建筑地基是换填处理的,也会在长时问的填土固结变形中产生不均匀沉降而导致上部混凝土结构开裂[1]。
(六)荷载裂缝
荷载裂缝和非荷载裂缝对比突出了裂缝承受的巨大压力,也表现了其作为建筑中结构的重要性。而在现代的建筑荷载标注中,大部分向西方建筑学习,而现实中建筑荷载预估值普遍偏低,且混凝土结构的使用频率又相对高,其反差导致了行业制定的标准无法与实际建筑对应,最终导致了荷载裂缝广泛存在于大部分建设。而为了敷衍质检,而照搬行业所制定的荷载标注。没有考虑我国的混凝土使用情况。其结果就是产品结构抗裂性没有达到标准,甚至较差,这一问题多出现高层建筑中[2]。
二、建筑结构设计中裂缝的控制措施
(一)提高建筑结构设计人员整体素质
设计人员在进行图纸的设计时,应该将施工过程的注意事项进行明确,这也是制定施工方案的前提和基础。施工方案是由设计人员来制定的,所以施工人员的素质对一项建筑工程来说是尤为重要的,其与建筑的施工质量同处于工程的核心位置,应该引起足够的重视。另外,施工人员的责任意识也是施工中的重要关键点,万万不可忽视。在具体的施工中,有必要对施工人员进行定期的考核,以便使其专业能够得到最大限度的保证。还要及时倾听他们的心声,包括工作中遇到的问题和创新思想,使其充分认识到自身存在的价值和意义,增强工作的积极性。那些素质低下,缺乏责任心的施工人员应辞掉,让整个施工队伍更为专业、健康的发展。
(二)控制施工过程中的混凝土浇筑程序
在建筑结构设计时,需要严格控制好混凝土的浇筑施工环节,尤其是要注意相关的事项,浇筑的顺序和手法都要由专业人员进行指导和操作,避免因为浇筑的错误导致质量降低,尤其是不标准的浇筑技术会导致裂缝的出现。在浇筑施工的过程中,要注意这一技术的技巧性,尤其是要保证施工人员的素质,施工的过程要有专门的人员进行监督,日常培训中也要注意浇筑技术的培训,重点是要保证施工中浇筑的可靠性。对于结构设计人员,可以聘请专家教授或者是外出培训的方式,由于这一专业的学习需要一定的时间和技巧,尤其是不同的设计人员水平不同,这就要结合个人情况进行分析,比如一些比较有潜力的设计人员应该重点培养,使其成为企业中的设计专家,这样不仅有利于提高建筑设计质量,还能在今后的企业发展过程中提出更多的建议,促进企业的经济发展。
(三)加强混凝土结构设计工作
混凝土结构设计直接影响着建筑物的整体质量,因此,必须强化混凝土结构设计工作。首先,确保钢筋混凝土施工质量合格,建筑间隙之间应该留出适当的收缩缝隙。随着社会的快速发展,我国的建筑行业也取得了较高的成就。如果建筑裂缝问题不能得到合理的解决,就会直接影响我国建筑行业的发展。建筑裂缝问题和混凝土质量,各个环节的具体施工等都有着紧密联系。因此,必须要提升钢筋混凝土的施工质量,在建筑的间隙中间,留出合适的收缩缝隙,才能使裂缝问题降到最低,从而减少对工程的威胁。设计过程当中应该严格按照相关标准科学合理的布置建筑结构,然后根据建筑自身的特征,制定有针对性的防裂缝措施。施工过程当中,应该加强沙、水泥以及石子等材料的配置工作,保证混凝土的原材料质量合格,才能使建筑结构的刚度和整体性得到保证,减轻由于混凝土浇筑的时候不均匀的振捣而引发的应力,最终降低裂缝的产生。其次,混凝土具有较强的收缩性,设计过程当中必须要根据混凝土设计标准制定相应的伸缩缝来降低因为结构体型较大,热胀冷缩变形而引起的裂缝[3]。
(四)完善结构设计,增加抗裂构造措施
在混凝土结构设计中,采用量多的小直径配筋比量少的大直径配筋更有利于抗裂。此外,在一些容易受到温度影响的楼板中,要采用双层双向配筋或配置抗温度变形钢筋网片;在水电等其它专业开洞、穿线管等减弱结构受力的地方,增设构造配筋或增加结构厚度;在容易产生变形集中的板角加设加强筋;预应力梁及大梁侧边板厚度适当增加且双层配筋等。增加构造性配筋,虽然会增加建设成本,但对于控制建筑结构开裂会有明显的效益。
(五)设置混凝土后浇带
后浇带,是解决不能设置伸缩缝时的一种解决方式。后浇带一般设计为,在楼层结构剪力较小处留置1米左右宽度的梁板混凝土,在相邻混凝土完成浇筑一段时间以后,才采用微膨胀混凝土进行浇筑。设置后浇带能够有效地解决不适宜设置伸缩缝的结构混凝土,浇筑和固化过程的伸缩变形而产生裂缝问题。甚至,后浇带能解决建筑前期固结敏感土质上的沉降差问题。但是,后浇带无法解决后期使用过程中,混凝土温度变形和结构不均匀沉降变形产生裂缝的问题。
结束语:
在进行建筑结构设计的过程中定要考虑很多方面,如果混凝土结构有问题出现,会引发裂缝问题。因此技术人员一定要把控好质量关,在施工中做好质量检查,按照图纸操作,对于可能出现裂缝的原因要充分的掌握并运用所掌握的知识进行解决,以促进建筑工程结构的安全与稳定。
参考文献:
[1]万钦河, 邹丽娟. 建筑结构设计中裂缝产生原因及控制措施[J]. 中国房地产业, 2020, 000(004):P.195-195.
[2]宓小萌. 建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析[J]. 建筑技术开发, 2019(21):9-10.
[3]滕飞. 建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析[J]. 建材发展导向, 2019, 017(008):150.