基于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計探討現(xiàn)澆混凝土裂縫的控制

趙曉舟

摘 要：分析了建筑中現(xiàn)澆混凝土裂縫的類型，并探討了從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面來控制現(xiàn)澆混凝土裂縫的方法，希望能夠?qū)α芽p的治理起到一定的作用。

關(guān)鍵詞：混凝土裂縫；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)構(gòu)件；裂縫控制

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.082

在建筑中，混凝土裂縫屬于一個普遍問題，其產(chǎn)生的原因有很多種。在建筑工程中，一旦產(chǎn)生裂縫，就會造成安全隱患，因此，需要分析裂縫形成的原因，然后加以控制。

1 混凝土裂縫的分類

1.1 收縮裂縫

收縮裂縫主要由混凝土收縮產(chǎn)生，例如自身收縮、塑性收縮、干燥收縮等。在現(xiàn)實建筑工程中，收縮裂縫主要有以下三種表現(xiàn)形式：①混凝土在硬化的過程中，體積會隨著水分的蒸發(fā)而縮小，而板塊的四周因為有支座的控制，不能隨意改變。由于混凝土收縮會引起板塊的控制力變大，所以會在壓力相對集中的部位產(chǎn)生裂縫。②在拆模的時候，混凝土的強度沒有達到規(guī)定的數(shù)值，混凝土還沒有達到最終凝固的效果，使得混凝土樓板發(fā)生彈性變形。混凝土早期的強度偏低，在承受彎、壓、拉應(yīng)力的時候，就會出現(xiàn)一些裂縫。③在施工的過程中，沒有及時采取有效措施保護混凝土結(jié)構(gòu)，加上各工種交叉施工，施工人員在板上行走較為頻繁，而板上層的鋼筋又軟又細，造成鋼筋彎曲變形、下沉，混凝土保護層被破壞，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。

1.2 溫度裂縫

溫度是導(dǎo)致混凝土硬化最為明顯的原因，主要表現(xiàn)在混凝土自身密度小，不易散發(fā)熱量，向混凝土澆水的時候，混凝土遇水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生熱，熱量大量積累在混凝土內(nèi)部散發(fā)不出去，從而在混凝土表面形成了不同的溫度區(qū)域。不同的溫度相互作用就形成了一種力量，混凝土模型形成后，混凝土的外部溫度會快速降低，混凝土內(nèi)部的最高溫度與熱量散發(fā)后的使用溫度或最低溫度之間的差值較大，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫。溫度裂縫的走向一般沒有規(guī)律，大面積的結(jié)構(gòu)裂縫通?？v橫交錯，而由于高溫膨脹引發(fā)的溫度裂縫大多中間粗、兩端細，冷縮裂縫的變化不太明顯。

1.3 鋼筋銹蝕裂縫

在混凝土中，鋼筋可能會因某些原因出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象，并且這些銹蝕會出現(xiàn)膨脹的情況，從而導(dǎo)致混凝土開裂。這不僅降低了混凝土與鋼筋之間的黏合力，還降低了混凝土的整體結(jié)構(gòu)功能，造成其耐久性不斷下降。

1.4 受力裂縫

受力裂縫是指由于混凝土的結(jié)構(gòu)受到外力的影響而造成的裂縫。在一定程度上，一般的混凝土及構(gòu)件是允許裂縫存在的，但構(gòu)件可能會因施工質(zhì)量差、荷載過大、設(shè)計錯誤等原因?qū)е逻@些裂縫不斷擴大，超過規(guī)定的要求。

1.5 地基不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫

地基沉降不均勻也會導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。由不均勻的沉降造成的裂縫大多屬于貫穿性裂縫，其走向與沉降情況有一定的關(guān)系，通常表現(xiàn)為垂直或者呈現(xiàn)30°～45°方向不斷發(fā)展。

2 控制裂縫產(chǎn)生的方法

2.1 選用新型材料

建筑材料是建筑建造的基本物質(zhì)，正確運用材料，合理地發(fā)揮材料自身的受力特性，也是建筑新結(jié)構(gòu)形態(tài)的源泉。新型的建筑用鋼、高強和超高強的混凝土在國內(nèi)外高層和超高層建筑中得到了廣泛使用，這不僅大大減少了建筑材料的用量和建筑物的截面面積，增加了建筑的使用面積，還降低了建筑的制造成本和自重載荷。目前，碳纖維、鋼纖維和化學(xué)短纖維等新型材料也不斷進入到建筑領(lǐng)域，玻璃結(jié)構(gòu)的材料、復(fù)合木材料、膜材料和紙結(jié)構(gòu)材料等有效地推動了建筑結(jié)構(gòu)的變革。

2.2 選擇地基基礎(chǔ)類型

在選擇地基基礎(chǔ)方案的時候，通常會優(yōu)先考慮使用淺基礎(chǔ)，將持力層設(shè)置于天然的土層上方。上部結(jié)構(gòu)的荷載情況和層數(shù)是選擇地理基礎(chǔ)類型要注重考慮的因素，層數(shù)越多，荷載越大，總體剛度和基礎(chǔ)承載能力也就越大。另外，上部結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式也會直接影響到基礎(chǔ)形式的選擇，因為不同的上部結(jié)構(gòu)，其不均勻程度不同，對地基變形的敏感程度也不同。

2.3 變形縫的設(shè)置

2.3.1 沉降縫的設(shè)置

應(yīng)在建筑的下列部位設(shè)置沉降縫：地基土自身的壓縮性有著明顯的差異位置，例如平面形狀比較復(fù)雜的建筑的轉(zhuǎn)折位置、荷載差異或高度差異的位置、建筑基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)類型不同的位置、過長的鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)位置、磚石承重結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)奈恢谩⒕植康叵率疫吘壱约暗鼗A(chǔ)的不同處理方法位置。

2.3.2 伸縮縫的設(shè)置

當(dāng)排架結(jié)構(gòu)所有的柱高小于8 m時，應(yīng)適當(dāng)縮短伸縮縫之間的距離。在氣候較為干燥、夏季比較炎熱且暴雨頻繁出現(xiàn)或經(jīng)常處在高溫天氣作用下的地區(qū)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)適當(dāng)縮短伸縮縫之間的距離。伸縮縫之間的距離還應(yīng)該考慮施工條件這一因素，在必要的時候，例如材料收縮比較大或室內(nèi)結(jié)構(gòu)由于施工在外暴露的時間比較長時，應(yīng)適當(dāng)縮短伸縮縫之間的距離。

2.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計的問題

2.4.1 增加有效寬度

增加抗彎結(jié)構(gòu)體系中的有效寬度，調(diào)整結(jié)構(gòu)中的抗側(cè)剛度。加大寬度能夠直接增加抵抗力臂，從而減小建筑抗傾覆力。根據(jù)材料力學(xué)基礎(chǔ)知識可知，同樣的面積和抗傾覆力，不同的形狀能夠獲得不一樣的幾何特征。根據(jù)該原理，在加大寬度之后，整個建筑的結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度就能提高。

2.4.2 剪力墻超筋的情況

剪力墻的暗柱超筋，在軟件中設(shè)定的暗柱，其最大配筋率為4%，并且各個規(guī)范按照邊緣構(gòu)件給出了剪力墻主筋自身的配筋面積，而沒有最大的配筋率。因此，等程序出現(xiàn)剪力墻超筋情況的警告信息時，應(yīng)該酌情考慮。一般情況下，出現(xiàn)剪力墻的連梁超筋表明在水平的地震力作用下，抗剪的承載力不足。

2.4.3 柱的軸壓比計算

軟件在考慮地震作用下柱自身的軸壓比的時候，使用的是在地震的組合作用下柱軸力的設(shè)計值，軟件在不涉及地震作用下的柱軸壓比的時候，使用的是非地震作用下的相關(guān)柱軸力的設(shè)計值。