鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)縫的設(shè)計(jì)探討

郝艷娥 蘭永強(qiáng)

作者簡介：

郝艷娥(1979- )，女，陜西西安人，講師，一級注冊結(jié)構(gòu)師，碩士，研究方向:建筑結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)。

摘要：若根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及建筑尺度、形狀、使用功能要求，在設(shè)計(jì)中提前確定結(jié)構(gòu)縫的合理位置和構(gòu)造要求，不僅可以改善混凝土結(jié)構(gòu)的受力，而且能避免或者減輕結(jié)構(gòu)裂縫等不利因素的影響。本文闡述了鋼筋混凝土房屋在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要的設(shè)縫類型及作用，然后對結(jié)構(gòu)縫的設(shè)置部位及技術(shù)要求進(jìn)行總結(jié)和探討，以便為設(shè)計(jì)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；設(shè)縫；技術(shù)分析

1.混凝土結(jié)構(gòu)房屋建筑中設(shè)縫的主要類型及作用

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010（以下簡稱《混規(guī)》）第3.2.2條規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)縫的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及建筑尺度、形狀、使用功能要求，合理確定結(jié)構(gòu)縫的位置和構(gòu)造要求；宜控制結(jié)構(gòu)縫的數(shù)量，并采取有效措施減少設(shè)縫對使用功能的不利影響[1]。為了改善混凝土結(jié)構(gòu)的受力，設(shè)計(jì)時(shí)通過設(shè)置結(jié)構(gòu)縫將結(jié)構(gòu)分割為若干相對獨(dú)立的單元。不同類型的結(jié)構(gòu)縫以消除混凝土收縮、溫度變化引起的脹縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降、剛度質(zhì)量突變、結(jié)構(gòu)防震、連續(xù)性倒塌等不利因素的影響。結(jié)構(gòu)縫主要包括伸縫、縮縫、沉降縫、防震縫、構(gòu)造縫、防止連續(xù)倒塌的分割縫等，這些都屬于永久縫；下面具體介紹常見的三種設(shè)縫類型及功能作用：（1）伸縮縫伸縮縫又稱溫度縫，是混凝土結(jié)構(gòu)中伸縫和縮縫的合稱。伸縫又稱膨脹縫，由于混凝土結(jié)構(gòu)中某些局部體積膨脹或平面尺寸過長宜與其余部分造成變形差而設(shè)置伸縫而加以隔離。一般設(shè)于屋蓋或山墻部位。縮縫又稱收縮縫，為了減小混凝土在凝固過程中體積減小或溫度下降而造成的約束應(yīng)力而設(shè)置。（2）沉降縫當(dāng)建筑物的基層土質(zhì)差別較大或者是與相鄰建筑物的高度、荷載和結(jié)構(gòu)形式差別較大時(shí)，容易造成地基或基礎(chǔ)的不均勻的沉降。為了避免或減少這種結(jié)構(gòu)沉降差異，在適當(dāng)部位設(shè)置沉降縫將建筑物劃分成若干個(gè)剛度較好的單元，以減小由此引起的約束內(nèi)力及沉降裂縫。（3）防震縫為減輕或防止相鄰結(jié)構(gòu)單元由地震作用引起的碰撞而預(yù)先設(shè)置的間隙。在適當(dāng)部分設(shè)置防震縫能將形體復(fù)雜和結(jié)構(gòu)不規(guī)則的建筑物劃分成為若干個(gè)體型簡單、結(jié)構(gòu)規(guī)則的獨(dú)立抗震單元，中間間隙可使兩側(cè)結(jié)構(gòu)完全分開距離，保證在地震作用下兩側(cè)結(jié)構(gòu)不發(fā)生碰撞。

2.設(shè)計(jì)中常見“縫”的設(shè)置方法和技術(shù)要求ピ諫杓仆賈澆錐危需在結(jié)構(gòu)適當(dāng)部位設(shè)置的縫有伸縮縫、沉降縫、防震縫，一般將這三類縫合稱為變形縫。

2.1伸縮縫的設(shè)置和技術(shù)要求:根據(jù)《混規(guī)》可確定伸縮縫的設(shè)置部位?！痘煲?guī)》第8.1.1條規(guī)定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距，可根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)類別、施工方法及環(huán)境條件確定合理的伸縮縫間距。若施工階段采用低收縮混凝土、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等有效措施來減少氣候變化的不利影響時(shí)，可將伸縮縫間距適當(dāng)增大?！痘煲?guī)》第8.1.4條規(guī)定設(shè)置伸縮縫時(shí)，框架、排架結(jié)構(gòu)的雙柱基礎(chǔ)可不斷開。這是因?yàn)榛A(chǔ)因埋在地下受氣溫變化和混凝土收縮影響小可以不設(shè)伸縮縫，但必須將基礎(chǔ)以上的建筑構(gòu)件如墻體、樓板、屋頂（木屋頂除外）等完全分開，讓建筑物沿長方向自由變形。混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的寬度應(yīng)滿足防震縫的要求。2.2沉降縫的設(shè)置和技術(shù)要求:《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011（以下簡稱《地規(guī)》）第7.3.2-1條詳細(xì)規(guī)定了建筑物設(shè)置沉降縫的具體部位，這里不再贅述。應(yīng)根據(jù)建筑物各部分的剛度差異將建筑物從基礎(chǔ)到屋頂間的構(gòu)件完全斷開，以使建筑各部分獨(dú)立沉降。沉降縫的寬度與所建房屋層數(shù)有關(guān)。若房屋層數(shù)為二~三層，則沉降縫寬度為50~80mm；若房屋層數(shù)為四~五層，則沉降縫寬度為80~120mm；若房屋層數(shù)為五層以上，則沉降縫寬度不小于120mm。沉降縫一般兼起伸縮縫的作用，其構(gòu)造與伸縮縫基本相同，但蓋縫條及調(diào)節(jié)片構(gòu)造必須注意能保證在水平方向和垂直方向自由變形。

2.3防震縫的設(shè)置和技術(shù)要求:是否設(shè)置防震縫應(yīng)按〖JP+1〗《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010（以下簡稱《抗規(guī)》）第3.4.5條和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（以下簡稱《高規(guī)》）第3.4.9條進(jìn)行判斷。目前對于體型復(fù)雜的建筑物是否設(shè)置防震縫看法不一。若設(shè)置抗震縫，可將復(fù)雜結(jié)構(gòu)平面劃分為較簡單的結(jié)構(gòu)單元，使結(jié)構(gòu)抗震分析模型較為簡單，容易估計(jì)地震作用和采用抗震措施，但需考慮扭轉(zhuǎn)地震作用，同時(shí)也會給建筑立面處理、結(jié)構(gòu)及設(shè)備設(shè)計(jì)帶來許多困難，基礎(chǔ)防水也不好處理；若不設(shè)置防震縫，結(jié)構(gòu)分析模型復(fù)雜，局部應(yīng)力、變形集中的連接處需加強(qiáng)，而且要仔細(xì)估計(jì)地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)導(dǎo)致的不利影響。設(shè)計(jì)界目前總體傾向是可設(shè)縫、可不設(shè)縫時(shí)，采取不設(shè)或少設(shè)縫。如設(shè)縫，應(yīng)從設(shè)計(jì)和施工上采取有效措施減少不利影響。ト羯柚梅勒鴟焓?！犊挂?guī)》第6.1.4條和《高規(guī)》第3.4.10-1條規(guī)定了防震縫寬度的最小值，現(xiàn)列于表1。對于防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)體系和房屋高度不同時(shí)，防震縫寬度宜按需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度來確定。

ケ1防震縫的最小寬度要求(mm)

2.4三縫之間的關(guān)系及設(shè)置原則:《高規(guī)》第3.4.11條規(guī)定：在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，伸縮縫和沉降縫應(yīng)留足夠的寬度，必須滿足防震縫寬度的要求。無抗震設(shè)防要求時(shí)，沉降縫也應(yīng)有應(yīng)有一定的寬度，防止因基礎(chǔ)傾斜而頂部碰撞的可能。三縫設(shè)置時(shí)應(yīng)遵循的原則：1）統(tǒng)籌考慮，合并設(shè)置，盡量達(dá)到“一縫多能”的作用；2）沉降縫與伸縮縫合并設(shè)置時(shí)，基礎(chǔ)應(yīng)按沉降縫要求，從基礎(chǔ)到屋頂設(shè)縫斷開；伸縮縫和防震縫合并設(shè)置可只從上部結(jié)構(gòu)斷開，基礎(chǔ)相連。3）設(shè)縫技術(shù)應(yīng)滿足建筑功能要求，比如止水防滲、保溫隔聲及安全美觀。プ苤:由于現(xiàn)代工程建筑體型復(fù)雜、使用功能多樣化、房屋高度不斷增加、水泥強(qiáng)度等級的提高以及混凝土澆筑量加大，使現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的裂縫問題比較普遍。若能在設(shè)計(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)提前合理設(shè)縫，不僅可以改善混凝土結(jié)構(gòu)的受力，而且能消除混凝土的脹縮變形、基礎(chǔ)不均勻沉降、地震作用等不利因素的影響，有效控制結(jié)構(gòu)有害裂縫的出現(xiàn)，保證工程質(zhì)量。おお

參考文獻(xiàn)：

[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

[2]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2011. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011

[3]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010