建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫控制措施的研究

文/方智銘 北京世紀(jì)千府國(guó)際工程設(shè)計(jì)有限公司 北京 100089

伴隨建筑行業(yè)的持續(xù)進(jìn)步，民眾生活條件的大幅改善，其愈加關(guān)注工程建設(shè)過程中的問題，特別是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫控制問題，更是一度成為了民眾關(guān)注的焦點(diǎn)。

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，裂縫類型和成因

建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，在某一個(gè)位置產(chǎn)生裂縫，主要是因?yàn)樵谑┕せ蛘呤褂眠^程中，某一個(gè)位置所產(chǎn)生的拉應(yīng)力超出了該位置混凝土當(dāng)時(shí)的強(qiáng)度。因此，所有對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力及強(qiáng)度會(huì)帶來影響的因素都有可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，都應(yīng)納入考慮因素。本文中未特指的結(jié)構(gòu)均為混凝土結(jié)構(gòu)。

1.1 荷載因素

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自澆筑完成達(dá)到混凝土齡期至使用年限的全過程時(shí)間里，承受來自于結(jié)構(gòu)之外的荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力，這些由于荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力會(huì)在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生拉壓應(yīng)力，構(gòu)件或其局部若長(zhǎng)期處于拉壓狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)隨著時(shí)間推移而產(chǎn)生細(xì)微裂縫并逐步開展。導(dǎo)致這一原因主要是動(dòng)、靜荷載引起的結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力超出了構(gòu)件的強(qiáng)度。

1.2 溫度因素

根據(jù)混凝土規(guī)范，混凝土線性膨脹系數(shù)主要表示為1x10-5/℃。如果混凝土當(dāng)中的溫差相對(duì)較大，則有可能會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力或者拉應(yīng)力。如果應(yīng)力大小超出混凝土抗壓、拉強(qiáng)度極限，就可能會(huì)出現(xiàn)裂縫。

1.3 施工質(zhì)量因素

施工質(zhì)量對(duì)于裂縫的形成影響甚大，影響形式也多種多樣，施工質(zhì)量首先是對(duì)強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生影響，直接決定結(jié)構(gòu)的抗裂能力。其次過大的水灰比會(huì)導(dǎo)致混凝土干縮嚴(yán)重，約束條件下的干縮會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。導(dǎo)致混凝土開裂。鋼筋位置不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致受彎構(gòu)件有效受壓區(qū)高度降低，保護(hù)層厚度變大，這種情況，混凝土開裂縫后裂縫寬度一般較大?；炷翝仓笾阅苤饾u硬化和增長(zhǎng)強(qiáng)度，是水泥水化作用的結(jié)果，而水化需要一定的溫度和濕度條件。為保持水化作用的條件，一般自然養(yǎng)護(hù)條件下普通硅酸鹽水泥混凝土應(yīng)有7～14天的灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間。不合適的溫度和濕度往往導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度偏低，混凝土開裂。因此需要根據(jù)氣溫、濕度、需要澆筑的混凝土的最大尺度，來設(shè)計(jì)澆筑、降溫、保濕方案，保障施工質(zhì)量[1]。

此外，針對(duì)模板實(shí)施具體支模，綁扎期間，需要進(jìn)行嚴(yán)密、規(guī)范的操作，如果綁扎不夠牢固，會(huì)導(dǎo)致混凝土在自重作用下模板變形而產(chǎn)生裂縫。

1.4 原材料質(zhì)量

原材料是導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的另外一種因素，混凝土材料水熱化值和稠性等性質(zhì)參數(shù)指標(biāo)偏離均有可能會(huì)引發(fā)裂縫。如果使用的材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)，則能夠促使混凝土強(qiáng)度正常提升，這也就能夠降低裂縫產(chǎn)生的可能性。因此，原材料質(zhì)量因素對(duì)于裂縫的產(chǎn)生是一種重要影響因素。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫控制措施

2.1 現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫控制

第一方面，設(shè)計(jì)人員一定要確保支撐混凝土結(jié)構(gòu)的模板結(jié)構(gòu)整體剛度滿足要求，以防止因?yàn)槟０遄冃味a(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成一定剪力以及拉應(yīng)力，最終導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)所承受應(yīng)力能力下降。第二方面，在建筑外墻角位置，可以配置一定的放射筋，全部墻角內(nèi)部所設(shè)置的放射筋數(shù)量要在7根以上，同時(shí)配筋的范圍一定要超越樓板跨度的1/3、同時(shí)要求其長(zhǎng)度在2m以上。與此同時(shí)，需要確保全部鋼筋之間真實(shí)距離在0.1m以內(nèi)，通過這一方式充分滿足板角應(yīng)力需要，使現(xiàn)澆混凝土樓板抵抗裂縫產(chǎn)生的能力大于促使裂縫形成的作用或效應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)力，有效控制裂縫的產(chǎn)生。

2.2 溫度裂縫的控制

在建筑工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，建筑平面布置比較簡(jiǎn)單和規(guī)則，盡量不要出現(xiàn)過多的凹凸現(xiàn)象，這樣才能針對(duì)溫度應(yīng)力集中帶來的墻體裂縫進(jìn)行防范。經(jīng)過項(xiàng)目分析顯示，溫度裂縫主要是因?yàn)榻ㄖ迕嬉约叭α?、砌體本身溫度變形和彼此之間相互作用而導(dǎo)致的。對(duì)此，建筑物表面的保溫層存在較大影響，建筑物表面保溫層設(shè)計(jì)期間，需要保障其和熱工標(biāo)準(zhǔn)相符。同時(shí)要求保溫層面的材料性能、施工方式等一定要和標(biāo)準(zhǔn)相互適應(yīng)[2]。針對(duì)結(jié)構(gòu)層面而言，要求具有較大頂層墻體砂漿砌筑強(qiáng)度，通過這種方式來提升抗剪力減小墻體裂縫開裂的可能性。

2.3 結(jié)構(gòu)尺寸的合理設(shè)計(jì)

溫差以及材料變形均有可能導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，具體分析后發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸如果超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)因?yàn)闇夭罨蛘卟牧献冃味惺茌^大應(yīng)力，導(dǎo)致建筑的墻體以及樓板產(chǎn)生水平裂縫。經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力以及結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度等均屬于非線性關(guān)系，因此需以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行具體應(yīng)力變形分析設(shè)計(jì)，根據(jù)分析結(jié)果，提出允許偏差，保證結(jié)構(gòu)尺寸與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在允許偏差范圍內(nèi)，以規(guī)范化的防止結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)[3]。

2.4 控制混凝土裂縫

在鋼筋混凝土梁底位置，適當(dāng)增設(shè)鋼纖維，使其和鋼筋混凝土梁當(dāng)中的鋼筋共同作用防范裂縫的形成，這樣能夠有效加大抗裂性，使其和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)能夠達(dá)到一致，并且還能夠和《混凝推結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》所提的抗裂要求相符。針對(duì)鋼筋纖維混凝土梁而言，所摻入的鋼纖維主要摻入率大約為1%-1.5%之間，鋼纖維擁有極強(qiáng)的防裂縫性能，對(duì)于鋼纖維混凝土構(gòu)件來說，其基本使用性能和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，性能更好，出現(xiàn)這一情況的主要原因是因?yàn)殇摾w維通過粘結(jié)力，來為混凝土機(jī)體裂縫尖端應(yīng)力提供了一定的反向應(yīng)力場(chǎng)，這就能夠有效避免裂縫的進(jìn)一步加劇，在具體的荷載作用下導(dǎo)致裂縫開展受阻，這和沒有出現(xiàn)裂縫的混凝土之間形成了截面拉力，導(dǎo)致鋼筋應(yīng)力縮減，對(duì)裂縫的形成起到抑制作用。

表1 樁身裂縫控制等級(jí)和最大裂縫寬度限值

結(jié)語(yǔ)：

當(dāng)前，城市化建設(shè)的發(fā)展，建筑項(xiàng)目不斷增多，建筑項(xiàng)目實(shí)施過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些質(zhì)量通病，這對(duì)建筑項(xiàng)目的后期使用以及美觀性均帶來不良影響。尤其是裂縫問題，這一問題的存在，嚴(yán)重影響建筑項(xiàng)目整體質(zhì)量，因此相應(yīng)技術(shù)人員一定要科學(xué)防范建筑裂縫的出現(xiàn)。