淺析房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制策略

蘇文喜

淺析房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制策略

蘇文喜

在房屋建筑中，現(xiàn)澆混凝土裂縫問題一直是困擾著人們的復(fù)雜的問題，造成房屋建筑現(xiàn)澆混凝土裂縫的原因有很多種，對混凝土裂縫進(jìn)行控制必須要從其產(chǎn)生的原因下手。本文主要結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面入手，闡述了現(xiàn)澆混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和控制策略。

建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；現(xiàn)澆；混凝土；裂縫

引言

在房屋建筑工程中，混凝土已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于工程建設(shè)中。隨著對房屋建筑要求的不斷提高，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也在不斷的提高，對現(xiàn)澆混凝土裂縫的關(guān)注也越來越多。一旦建筑物產(chǎn)生裂縫，就會(huì)使得整個(gè)建筑物的使用性能和使用壽命受到影響，所以做好混凝土裂縫的控制變得十分重要。

1 房屋建筑現(xiàn)澆混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

根據(jù)現(xiàn)澆混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，可以分成兩類：①由外荷載因其的裂縫和次應(yīng)力引起的裂縫；②由變形引起的裂縫。主要包含因?yàn)闇囟茸兓穸茸兓?、收縮、膨脹、不均勻沉降等原因產(chǎn)生的裂縫。它的主要特征是建筑結(jié)構(gòu)在受到內(nèi)部和外部的變化之后產(chǎn)生的變形。當(dāng)變形受到約束和限制的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)力值超過一定數(shù)值之后就會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

1.1 溫度應(yīng)力的原因

溫度應(yīng)力是造成建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫產(chǎn)生的一個(gè)重要原因之一。由于混凝土澆筑工作剛完成，混凝土內(nèi)部內(nèi)部的熱量不能夠及時(shí)的散發(fā)出去，造成混凝土內(nèi)部的溫度比外部溫度高很多，這樣一來，由于溫差的緣故，混凝土外部出現(xiàn)了一定的拉應(yīng)力的同時(shí)，混凝土內(nèi)部也產(chǎn)生了壓應(yīng)力，對于剛澆筑完成的混凝土來說，育齡期時(shí)間不長，混凝土的抗拉強(qiáng)度也會(huì)相應(yīng)變低，在大多數(shù)情況下，混凝土本身的承受力的最大值也不能夠滿足拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的共同作用，這樣一來，混凝土表面就會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫。

1.2 塑性變形造成裂縫產(chǎn)生

混凝土在硬化之前，都處于塑性狀態(tài)，同時(shí)，上部建筑在均勻沉降過程中也會(huì)存在一定程度的阻礙，這樣一來，結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)裂縫。在實(shí)際施工中，混凝土的表面積會(huì)在一定程度下變大，同時(shí)鋼筋直徑和骨料的尺寸超出施工要求規(guī)定的范圍，都會(huì)造成混凝土水平收縮過程中的障礙。塑性變形造成的裂縫之間間隔通常在0.6mm左右，而且裂縫之間是相互平行的。

1.3 結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生

隨著新技術(shù)和新材料在建筑行業(yè)中的應(yīng)用于普及，原始的預(yù)制多孔板已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前建筑施工的要求，同時(shí)現(xiàn)澆板在施工中得到了廣泛的應(yīng)用。雖然現(xiàn)澆板的使用，大大提高了整個(gè)建筑物的承載負(fù)荷能力，但是，建筑物的整體剛度也會(huì)在一定程度上增大，這樣一來，在原有墻體的剛度跟現(xiàn)澆板剛度之間不能夠達(dá)到很好的協(xié)調(diào)的時(shí)候，墻體的截面就會(huì)出現(xiàn)形變或者裂縫。

1.4 應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生

一般來說，混凝土結(jié)構(gòu)的徐變收縮往往會(huì)造成盈利裂縫的產(chǎn)生。自身收縮、塑性收縮、干燥收縮是建筑工程施工中比較常見的裂縫形式。當(dāng)施工人員完成對建筑物整體的澆筑施工后，建筑物在一定時(shí)期之內(nèi)會(huì)出現(xiàn)硬化，在硬化的這個(gè)階段，建筑物內(nèi)部的水汽會(huì)蒸發(fā)，這樣一來，建筑物的體積會(huì)不斷縮小，在這個(gè)過程中，支座會(huì)制約建筑物的收縮程度，在這個(gè)基礎(chǔ)上，建筑物的收縮跟支座的制約之間不斷碰撞，混凝土板極易出現(xiàn)斷裂的情況，同時(shí)，斷裂形成的裂縫往往會(huì)出現(xiàn)在混凝土板的中間部位。此外，混凝土的凝固過程尚未完成的情況下，混凝土承受超過其負(fù)載能力的荷重，也會(huì)造成裂縫的出現(xiàn)。

經(jīng)過相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)中，80%以上的裂縫產(chǎn)生的原因都是因?yàn)榛炷聊Y(jié)過程中的溫度變化、體積收縮等原因帶來的脹縮不均勻以及不均勻沉降等非外力因素。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制策略

在房屋建筑設(shè)計(jì)中，不僅要滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，還需要根據(jù)建筑所在地區(qū)的地震烈度等級(jí)、建筑物的平面尺寸、地基基礎(chǔ)情況、規(guī)模、體量等情況進(jìn)行綜合考慮，對混凝土結(jié)構(gòu)采取有效的設(shè)計(jì)措施，對混凝土的裂縫進(jìn)行有效的控制。

2.1 做好房屋建筑結(jié)構(gòu)布置

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一方面不僅要重視平面布置和受力簡單合理的結(jié)構(gòu)布置，盡量少選擇或者不選擇凹凸結(jié)構(gòu)過多的設(shè)置，這樣能夠有效地減緩溫度應(yīng)力過于集中情況下而裂縫的出現(xiàn)；另一方面，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的要求和規(guī)則來設(shè)計(jì)建筑的長高，尤其是要保證建筑物的長度在溫度作用下伸縮的變化范圍之內(nèi)，這樣一來，當(dāng)溫度發(fā)生變化的情況下，墻體具有一定程度的靈活性，大大減少溫差過大產(chǎn)生裂縫的情形。

2.2 嚴(yán)格建筑工程結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)和選材

建筑材料尺寸不合理，在收到溫差影響情況下，很容易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的情況，因此，在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要明確結(jié)構(gòu)尺寸的合理，同時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)方案能夠體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)受力明確，同時(shí)，選材過程中要盡量選擇變性差異比較相近的材料，這樣能夠很大程度上減少材料變形造成的結(jié)構(gòu)裂縫。

2.3 設(shè)置附加筋

墻體垂直裂縫多出現(xiàn)在墻體的中部，因墻體受到底板鋼筋約束易產(chǎn)生應(yīng)力集中。經(jīng)驗(yàn)表明，宜在墻體中部的1000mm范圍內(nèi)加密水平筋的間距（50～100mm），形成一道“暗梁”。另外，墻體與柱子連接部位，也容易出現(xiàn)垂直裂縫，這是由于墻與柱的配筋率相差較大，收縮應(yīng)力不一致而產(chǎn)生的。相應(yīng)的辦法是用直徑準(zhǔn)8～10mm，長1500mm的附加筋，插入柱內(nèi)約150mm，其余部分伸入墻內(nèi)。增加量為原同向配筋率的10～15%。梁兩側(cè)腰筋的間距不宜大于200mm。對于結(jié)構(gòu)開口部，結(jié)構(gòu)截面變化處和結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位等，應(yīng)增設(shè)附加筋，這對控制裂縫有利。

2.4 應(yīng)用鋼纖維混凝土

鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復(fù)合材料。在實(shí)際施工中，通過設(shè)置適量的鋼纖維在混凝土梁的底部位置，能夠極大程度的提高混凝土的抗裂能力。鋼纖維的應(yīng)用，能夠緩解鋼筋混凝土裂縫的應(yīng)力集中的情況，對裂縫的向下發(fā)展起到了一定的抑制作用，同時(shí)鋼纖維還有助于混凝土構(gòu)件經(jīng)受的鋼筋應(yīng)力，這樣一來，裂縫間混凝土的整體受力性得到加強(qiáng)，同時(shí)，整個(gè)建筑工程構(gòu)件的剛度也會(huì)變大。如福建漳龍高速公路烏石山隧道處于構(gòu)造剝蝕中低山區(qū)，地形復(fù)雜，隧道區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育以斷裂為主，裂隙彼此貫通，多處形成密集裂隙帶，尤其是在隧道出口550m范圍內(nèi)，層間破碎帶更加發(fā)育，對該段隧道的影響更加顯著。在隧道進(jìn)洞50m后拱頂出現(xiàn)較大沉降，多次發(fā)生塌方。最后決定以鋼纖維噴射混凝土支護(hù)取代鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，隨后顯示支護(hù)沉降變形較小，在多次爆破作用下裂縫僅出現(xiàn)3～5mm，安全通過塌方區(qū)。隨著其鋼纖維生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步和基礎(chǔ)理論的不斷完善，鋼纖維混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓寬，發(fā)展前景未可限量。

3 結(jié)語

裂縫的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了建筑物的使用安全性和使用壽命，因此，在建筑施工設(shè)計(jì)中嚴(yán)格避免裂縫的產(chǎn)生對于建筑物的安全性和延長使用壽命具有十分重要的意義。上文通過對造成建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行初步分析，并就這些原因提出相關(guān)的解決措施。在實(shí)際施工過程中，要充分結(jié)合建筑工程的地質(zhì)水文環(huán)境以及建筑物的結(jié)構(gòu)形式來進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)，制定出具有針對性的控制裂縫的方案設(shè)計(jì)，同時(shí)，施工過程中要嚴(yán)格按照方案設(shè)計(jì)中的要求和規(guī)則來進(jìn)行施工，加強(qiáng)對施工過程的監(jiān)督，從多方面入手，有效的減少建筑工程裂縫的出現(xiàn)，給建筑工程的質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)的保障。

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TU755.6

A

1004-7344（2016）15-0319-02

2016-5-10

蘇文喜（1976-），男，工程師，大學(xué)本科，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面工作。