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摘要:现代建筑多是采用混凝土结构,裂缝的存在无法完全避免,如何对裂缝进行有效控制和处理是工程技术人员需要深入研究的课题。裂缝的存在会对建筑结构的稳定性和安全性产生威胁,也会影响到建筑工程的质量,而想要对裂缝问题进行解决,必须了解其类型和成因,针对裂缝的性质,采取切实可行的应对策略
关键词:建筑结构;设计;裂缝
引言
随着社会的不断进步与发展,建筑工程项目日益增多,社会各方对工程的质量要求也越来越严格,而建筑结构设计作为建筑的灵魂,首当其冲被给予更多的关注。尽管近年来建筑结构设计水平有所提高,但是结构建设中仍然存在诸多问题,而结构裂缝问题最为普遍,也最为困扰设计人员。结构裂缝直接影响到建筑的安全性能以及人们的使用满意度、舒适度,并跟企业的经济效益和社会形象密切关联。如何在建筑结构设计中采取有效的控制手段,消除或降低建筑结构的裂缝隐患,由此也成为了设计人员研究的重要课题。
1建筑工程结构裂缝的危害
导致建筑结构裂缝的原因很多,依据我国现行建筑规范要求,在建筑结构中允许出现与其拉应力垂直方向的裂缝,并根据裂缝的宽度做了有害及无害的限量规定。而有害裂缝将严重影响建筑结构物的耐久性和适用性。主要体现在以下几方面:
1.1对建筑结构承载力及安全性能造成影响
尽管对于一些受弯构件楼板,受弯区裂缝不可避免存在,但是其对建筑结构承载力的影响不容忽视,尤其是随着时间发展,裂缝截面位置中轴会发生一定程度上移和裂缝加宽,加之装饰装修和使用过程中的进一步增加荷载,都使得建筑物强度和刚度性能降低,导致建筑结构整体承载力下降,安全受到威胁。
1.2对建筑结构防水性能造成影响
砼裂缝一旦发生在建筑结构防水区域,渗漏水问题对建筑物的影响是巨大的。首先,渗漏水作用会进一步促进裂缝的发展;其次,长期渗漏水会水解破坏混凝土结构物,造成混凝土碳化,进而降低混凝土对钢筋的保护作用,促成钢筋锈蚀加快,影响结构的耐久性和使用寿命。
2建筑结构出现裂缝的主要原因
建筑结构产生裂缝的原因可能是多方面的,即可能是受温度变化影响,也可能是构件自身的收缩变形导致,抑或是建筑材料质量不达标或者是建筑结构设计不合理。但无论是受哪种因素影响,都应该将裂缝的产生控制在一定范围内,以保证建筑整体质量和各项性能。以下将主要就设计原因导致的裂缝问题进行浅析。
2.1对构件承载力分析不足
建筑结构设计中,需要对结构物中各受力构件所有载荷及钢筋配置进行科学、清晰计算,如计算失误,则可能导致构件因承载力小于载荷力而产生裂缝。以框架梁为例,若受弯构件正截面承载力不足会造成跨梁中下部和连续梁支座附近上部竖向裂缝;而斜截面承载力不足则会导致支座周围斜向裂缝等。
2.2对构件物理性能考虑不足
设计中应充分考虑构件的收缩变形等物理性能,若对此考虑不足,则可能由于结构刚性过大而导致砼结构物外表开裂。而这些都需要建筑结构设计人员在设计时即采取有效的阻裂措施,提前进行规避。
2.3设计中对抗裂构造钢筋设置数量不足
抗裂构造钢筋在钢筋混凝土结构中,对作用力可以起到很好的维护、拉结、分布作用,有利于控制混凝土裂缝,增加混凝土结构延性。但是如果在设计中,对于抗裂构造钢筋设置数量不足,则不能充分发挥出抗裂构造钢筋的作用。如钢筋混凝土现浇板,可因构造钢筋设置不合理而在板角上表面产生裂缝等。
2.4未能因地制宜,设计时忽略了建筑物的基础不均匀沉降
不同的建筑物,在形式,整体刚度,地基条件都方面都存在差异,设计前如不能因地制宜的勘察结构物所属实际环境,将基础不均匀沉降因素考虑在实际设计方案中,极大可能会导致结构物产生沉降裂缝,严重威胁建筑物的安全性能和使用性能。
2.5设计与施工脱离
消除建筑中不同材料间的裂缝重在预防,应坚持设计与施工相互结合的原则。但实际中,部分设计人员闭门造车,单纯了为了设计而设计,忽略了实际施工的可操作性及施工中技术及材料的应用,导致设计与施工脱离甚至背离,设计对施工的指导作用被削弱甚至是给出错误的指导。譬如,部分设计人员认为,混凝土强度等级即代表了其抗裂性能,在设计中盲目使用高强度等级混凝土,致使水泥用量增加,增大了混凝土的收缩量,提高了混凝土结构物产生开裂的机率。
3建筑结构裂缝施工解决方案
3.1防止开裂的措施
1)应力裂缝的产生受到设计质量的强烈影响。因此,在施工过程中,应加强监测,确保施工质量得到充分保证。关于建材原料的质量,只有水泥的质量和稳定性以及细砂的沉积物浓度得到有效的保证,才能确保混凝土的强度符合设计要求和规定,有效防止开裂。另外,关于模具的塌陷问题,应该严格控制模具质量,以便在满足混凝土运输和放置要求的基础上最小化模具的坍塌影响。将混凝土放入模具后,应快速完成振动,并在某些关键位置振动两次。
2)在施工过程中应选择好的材料。在选择混凝土和水泥时,应根据特定结构的要求和规定进行,以确保所选混凝土达到所需的强度。此外,应确保外加剂和混凝土外加剂的适用性,还原剂和抗裂剂能够显著提高混凝土的抗裂性并改善水泥浆的粘度。
3.2防止温度应力裂缝的措施
1)在治理裂缝工作的实施中,预防应该是主要方面:规划和选材。施工应根据实际情况进行,并进行全面规划。应根据施工项目所在的区域选择屋面保温层,以充分保证保温层的施工质量,以减少屋顶与屋面之间的温差。进行砌筑并避免温差过大,防止结构扩张和收缩的出现。同时,伸缩缝应按照有关要求和规定进行布置和设计,以进一步减弱因温度变化引起的墙体变形。
2)在施工过程中,除了要进行较长的凝固时间外,在选择水泥时应该充分重视水热化问题,且在混凝土搅拌过程中,在炎热的夏季天气应使用低温水混合。一旦混凝土达到初始强度,应严格控制水分和温度固化条件,以确保充分保证混凝土表面的温度和湿度,并完全避免表面裂缝的形成。当加入混合物时,应合理控制剂量。
3.3防止地基不平衡的措施
1)应对建筑工程中的软地基和不平整地基进行处理。在进行设计工作之前,应进行地质勘探,并据此整理地质报告,作为绘制设计图纸的参考依据。对于一些复杂的地基,在地基开挖工作完成后,应加强基础较弱部分的加工工作。在加强地基基础施工时,应与上层建筑相关联,系统地考虑各个方面,以确定地基结构符合设计要求,并确保系统的效率、成本效益和完整性。在上部结构方面,可以改变建筑物的形状,应用柔性和轻质结构以进一步增强建筑物的整体刚性。
2)对建筑物的地基部分进行区域划分,以便进行自由沉降活动,有效地避免裂缝的形成。在确定沉降间隙的宽度时,应按照有关要求和规定进行,以确保其科学性和合理性。同时,应注意确保沉降物不包括在沉降缝中,以免损害建筑物部分的自由沉降。在门槛位置,还应安装钢筋混凝土梁,以避免主干变形和垂直裂缝的形成。
3.4规范结构受力设计
建筑结构设计中,应该加强受力平衡的控制。建筑结构受力设计中,应以建筑整体为原则,维护结构受力的规范性。建筑设计师应熟悉掌握结构的基本受力原理,保持受力分析与受力图的一致性,明确建筑结构的内外效应。建筑结构受力设计中,需要注重强度、刚度及稳定性,例如:某20层办公楼结构设计中,设计师提高了构件抵抗力学破坏和抵御变形的能力,通过构件消除受力不足造成的结构裂缝,促使构件在外力干扰的作用下,保持原有平衡的状态,由此即可规范建筑结构的受力平衡,预防受力不平衡引起的深度裂缝。
结语
结构物裂缝问题在建筑结构中十分常见,其诱因具有多样性特点。而设计作为建筑的灵魂,也是项目开展的起始,必须充分考虑建筑的外部环境与结构特点,从源头对可能存在的裂缝问题进行最大程度的规避,从根本上确保建筑结构物的美观性、舒适性和安全性,延长建筑寿命,促进企业长期可持续发展和维护社会和谐稳定。
参考文献:
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[2]邱欣涛,黎峰.桥梁结构设计中现浇混凝土裂缝的控制[J].交通世界,2017(26):119-120