工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型及混凝土裂縫處理的探討

咸豐強(qiáng)

【摘要】本文結(jié)合實(shí)際，對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型需要考慮的問題進(jìn)行分析論述，并對工業(yè)建筑中混凝土裂縫成因與具體的防治、處理措施展開探究，希望能為相關(guān)工作提供幫助。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)結(jié)構(gòu);選型;混凝土裂縫;處理措施

1.工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型分析

1.1結(jié)構(gòu)型式的選擇

在進(jìn)行工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型時(shí)，需綜合考慮多種因素，如橫向跨度、接觸物料屬性以及結(jié)構(gòu)區(qū)不均勻沉降、柱高度、主要構(gòu)件環(huán)境類別等等。在選型時(shí)，應(yīng)當(dāng)對建筑的各項(xiàng)信息有全面準(zhǔn)確的了解，明確建筑規(guī)模、建筑用途、施工區(qū)域地理環(huán)境狀況、建筑結(jié)構(gòu)特征、建筑受力情況等，在此基礎(chǔ)上選擇合適的結(jié)構(gòu)型式、砌體結(jié)構(gòu)，確保結(jié)構(gòu)受力均勻，結(jié)構(gòu)足夠穩(wěn)定。在確定好結(jié)構(gòu)體系后，即可進(jìn)行柱、梁、基礎(chǔ)等構(gòu)件的設(shè)計(jì)，要根據(jù)結(jié)構(gòu)類型合理確定梁、柱尺寸，同時(shí)確定好混凝土強(qiáng)度等級，明確混凝土的耐久性要求，以保證最終的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量。

1.2 模架選擇

在選擇建筑模架時(shí)，根據(jù)梁的跨度，選擇模架類型、尺寸。一般情況下，為保證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，會(huì)選擇將全跨模架應(yīng)用于建筑工程。在設(shè)計(jì)階段，也需明確模架拆除要求（如在具體施工過程中需要等到混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%才能拆除模架）。在設(shè)計(jì)階段，需根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)提前處理好一些細(xì)節(jié)問題。如針對混凝土裂縫問題，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段就對各項(xiàng)工藝進(jìn)行規(guī)范，提出具體的施工要求與裂縫預(yù)防措施，有效減少或避免混凝土裂縫的發(fā)生。除此之外，在選型以及設(shè)計(jì)階段，需要通過適當(dāng)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度來達(dá)到預(yù)防或控制混凝土裂縫的目的?？筛鶕?jù)建筑結(jié)構(gòu)、建筑規(guī)模、建筑受力情況適當(dāng)調(diào)整構(gòu)件配筋或是構(gòu)件截面，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗彎強(qiáng)度，從而減少裂縫的產(chǎn)生。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)自身重量較大或結(jié)構(gòu)尺寸較長時(shí)，可提前于相應(yīng)位置設(shè)置必要的伸縮縫，利用伸縮縫起到延緩、過渡作用，減小作用在混凝土結(jié)構(gòu)上的荷載，從而降低混凝土裂縫發(fā)生概率[1]。

1.3結(jié)構(gòu)功能

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選型階段，應(yīng)先做好結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)，做好建筑結(jié)構(gòu)整體功能與外觀的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，做好結(jié)構(gòu)材料與強(qiáng)度設(shè)計(jì)，從而為后續(xù)的施工建設(shè)打好基礎(chǔ)。具體來說，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑受力情況對結(jié)構(gòu)的使用壽命進(jìn)行考慮，設(shè)計(jì)出功能最大化、實(shí)用性與創(chuàng)新性兼具的建筑結(jié)構(gòu)形式。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型時(shí)，需要根據(jù)相關(guān)資料準(zhǔn)確計(jì)算出建筑結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)以及承載力極限狀態(tài)。一般情況下，若建筑結(jié)構(gòu)為混凝土結(jié)構(gòu)，那么施工環(huán)境、建筑功能將是影響混凝土裂縫寬度的兩大重要因素。如果混凝土性能質(zhì)量不是十分優(yōu)良，在構(gòu)件內(nèi)力達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%時(shí)，便有可能出現(xiàn)裂縫。在此情況下設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡可能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型階段便對裂縫寬度進(jìn)行控制，如保證裂縫最大寬度不超過0.1mm，以此保證建筑結(jié)構(gòu)承載狀況良好，保證建筑結(jié)構(gòu)足夠安全穩(wěn)定。

2.工業(yè)建筑混凝土裂縫處理

2.1混凝土裂縫產(chǎn)生原因與整體控制思路

相關(guān)研究與實(shí)踐表明，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要原因有外部荷載、結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力以及結(jié)構(gòu)變形。當(dāng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足時(shí)，外部荷載作用于結(jié)構(gòu)就容易產(chǎn)生裂縫，溫差過大時(shí)也會(huì)引發(fā)裂縫。在地震等強(qiáng)大的外力影響下，建筑結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生裂縫。為此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工階段，就需通過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度或是增強(qiáng)構(gòu)件布置的規(guī)則性來達(dá)到控制與預(yù)防混凝土裂縫的目的。例如，如果建筑裂縫是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足導(dǎo)致，那么在工程設(shè)計(jì)階段就應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)的最佳強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)合理確定混凝土等級以及鋼筋類型。在工程設(shè)計(jì)階段，需要根據(jù)受壓公式計(jì)算出斜裂縫的大體尺寸以及出現(xiàn)位置。在計(jì)算外荷載時(shí)，先選取一個(gè)放大系數(shù)，如1.5，然后再進(jìn)行計(jì)算，避免荷載在特殊情況下變大而出現(xiàn)預(yù)想之外的結(jié)構(gòu)裂縫。如果混凝土裂縫是因溫差產(chǎn)生，那么在施工階段，尤其是混凝土澆筑施工中就可通過一些控溫措施來防止裂縫的產(chǎn)生。如在施工階段密切關(guān)注溫度、天氣變化，根據(jù)溫度變化選擇最佳的施工時(shí)間，避免在極炎熱或極寒冷的情況下施工。如果確定外界溫度超過30攝氏度，就應(yīng)暫且擱置混凝土施工計(jì)劃，等到外界溫度相對適宜時(shí)再進(jìn)行施工。針對地震作用引發(fā)的裂縫問題，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增大荷載取值系數(shù)，在抗震設(shè)防的地區(qū)，應(yīng)按照抗震設(shè)防等級確定荷載取值。此外，可在保持原有結(jié)構(gòu)形式不變的情況下采取相應(yīng)的加固措施，如在結(jié)構(gòu)梁設(shè)置輔助立柱等，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高結(jié)構(gòu)抗震性能[2]。

2.2混凝土裂縫處理細(xì)則

2.2.1結(jié)構(gòu)的整體剛度控制

增強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體剛度控制有利于提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高各構(gòu)件的抗裂性與承載力，從而減少或避免裂縫的發(fā)生。而加強(qiáng)建筑形體以及構(gòu)件規(guī)則性控制則有利于提升結(jié)構(gòu)整體的變形協(xié)調(diào)能力，最終達(dá)到減少或避免混凝土裂縫的目的。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要考慮建筑的功能要求，另一方面還需考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗裂要求。要能根據(jù)具體要求設(shè)置剪力墻、適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)支撐或是對局部構(gòu)件面積進(jìn)行調(diào)整，通過這些增強(qiáng)與鞏固措施提升整體的設(shè)計(jì)與施工效果，有效防范混凝土裂縫的出現(xiàn)。

2.2.2加強(qiáng)力學(xué)裂縫控制

當(dāng)前，常見的力學(xué)裂縫控制措施有填充法以及表面處理法。填充法就是指當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)寬度、面積較大的裂縫時(shí)，選擇合適的填充材料對其進(jìn)行填充處理，通過填充消除裂縫，確保整個(gè)建筑的安全穩(wěn)定。表面處理法是指當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)面積、寬度較小的裂縫時(shí)，可通過對表面的抹平處理來達(dá)到消除混凝土裂縫的目的。此外，如果混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)危害性較小的裂縫，如非膨脹性裂紋、沒有引發(fā)漏水現(xiàn)象，裂紋深度較淺，此時(shí)就可應(yīng)用涂片法消除裂縫，確保建筑內(nèi)外部品質(zhì)良好。

2.2.3優(yōu)化混凝土材料選擇

材料是影響工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的坍落度、骨料粒度以及砂率、水泥含泥量等都會(huì)影響混合料的極限承載性能、抗裂性能，是決定混凝土結(jié)構(gòu)是否會(huì)出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵因素。因此要想有效減少或避免混凝土裂縫的發(fā)生，就必須做好材料的選擇。要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范與要求合理控制混凝土水灰比，降低雜質(zhì)含量以及泥土含量，對骨料粒度做適量增加，對坍落度進(jìn)行控制，從各個(gè)方面提升混凝土質(zhì)量，從而提升混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。在具體的施工活動(dòng)中，需將建筑材料的水灰比控制在0.24～0.28之間，以確保材料強(qiáng)度達(dá)到要求。另外，混凝土強(qiáng)度與水灰比之間存在密切聯(lián)系，兩者中任意數(shù)值發(fā)生變化都會(huì)引起另一方的變動(dòng)，因此在配制過程中需按照相關(guān)比例關(guān)系對兩項(xiàng)數(shù)值做相應(yīng)調(diào)整。此外，在混合料、摻合料的選用方面，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)選用一些收縮性較小、加熱空間較小的材料，將混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的概率降到最小[3]。

在工程施工期間，要做好材料管理工作。具體如原材料進(jìn)場后，對原材料的品種、規(guī)格、數(shù)量以及質(zhì)量證明書等進(jìn)行驗(yàn)收核查，并按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定取樣和復(fù)驗(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn)合格的原材料方可進(jìn)場。對于檢驗(yàn)不合格的原材料，按有關(guān)規(guī)定清除出場。及時(shí)建立“原材料管理臺(tái)賬”， 且填寫應(yīng)正確、真實(shí)、齊全。

2.2.4加強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量控制

在混凝土施工期間，要加強(qiáng)施工過程管理，堅(jiān)持落實(shí)技術(shù)和測量復(fù)核制?，F(xiàn)場工程測量堅(jiān)持閉合復(fù)核和換手復(fù)核制，測量放樣資料必須由主管工程師審核后方能交付施工。在進(jìn)行混凝土的澆筑施工時(shí)，要組織班組進(jìn)行技術(shù)交底，對工程中的鋼筋、支架進(jìn)行全面檢查，確保各項(xiàng)條件符合施工要求后再進(jìn)行后續(xù)施工。澆筑過程中，要嚴(yán)格控制混凝土傾落高度，以保證混凝土澆筑質(zhì)量。一般情況下，為降低施工難度同時(shí)保證施工質(zhì)量，會(huì)采用分層澆筑的方法施工。除了分層施工法外，也可采用分段施工的方法，按照由兩端到中間的順序分段澆筑，中間留出膨脹加強(qiáng)帶。在大體積混凝土澆筑施工中，斜面分層法也是一項(xiàng)比較科學(xué)有效的施工方法，合理利用這一方法有利于減少或避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。值得注意的是，在采用斜面分層法施工時(shí)，斜面坡度應(yīng)當(dāng)小于1/3。在對混凝土進(jìn)行振搗處理時(shí)，施工人員手握住振搗棒的軟軸膠管，快速插入到砼內(nèi)部，在內(nèi)部振動(dòng)中，要進(jìn)行上下略微抽動(dòng)，直至到砼面不再出現(xiàn)氣泡，沒有顯著下沉和表面泛漿等水平為準(zhǔn)。

混凝土澆筑完成后，應(yīng)組建專門的養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍開展混凝土養(yǎng)護(hù)工作，在混凝土施工結(jié)束后及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，防止混凝土出現(xiàn)干裂問題。并密切觀察混凝土變化，根據(jù)混凝土的膨脹收縮情況以及外界溫濕度變化進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，以提升工程施工水平。在具體的施工活動(dòng)中，工作人員可根據(jù)具體養(yǎng)護(hù)要求采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方式，如及時(shí)給作業(yè)面覆蓋土工布或草席，并定時(shí)、定期進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，避免混凝土水分迅速蒸發(fā)或內(nèi)外溫差過大導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。在進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)，灑水的頻率、次數(shù)以及每次灑水量都需根據(jù)施工區(qū)域內(nèi)濕度、溫度等條件做具體確定。

3.結(jié)語

綜上所述，為確保工業(yè)建筑施工質(zhì)量，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型時(shí)，需充分考慮建筑用途、建筑所處地理環(huán)境、建筑材料性能質(zhì)量等各項(xiàng)因素選擇最為合適的結(jié)構(gòu)類型，以保證最終的施工建設(shè)質(zhì)量。而對于混凝土裂縫問題，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相關(guān)研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)找出混凝土裂縫產(chǎn)生原因，在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)防控措施。如增加配筋率、控制水灰比、縮小溫差、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等，以此提升混凝土施工質(zhì)量，最大限度減少或避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

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[2]邢煥森.分析工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型及混凝土裂縫處理[J].中外企業(yè)家，2019（17）：138.

[3]劉濤.工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型及混凝土裂縫的處理[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（23）：108.

（作者單位：北京廣誠環(huán)境科技有限公司）

【中圖分類號】TU528.064

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）09-0120-02