谈谈建筑结构设计中控制裂缝的对策

谈谈建筑结构设计中控制裂缝的对策

关键词:建筑结构设计;控制裂缝;对策

引言

根据大量的工程实践和对近代工程材料的微观研究,混凝土结构建筑的裂缝是不可避免的,其危害程度是可以控制的,可以通过各种方法,使裂缝产生的影响,满足规范和正常使用的要求。

1、建筑结构设计中裂缝类型

实际上,建筑钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多。甚至多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因.其中最常见的是混凝土早期裂缝.混凝土早期裂缝有以下几种:

1.1塑性沉降裂缝

此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板)而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后O.5小时至3小时之间.混凝土尚处在塑性状态,混凝土表面消失水光时立即产生.沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。

1.2塑性收缩裂缝

此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表面出现,产生的原因主要是混凝土浇注后3、4小时左右表面没有被覆盖.特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩,此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。

1.3温度应力裂缝

此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发.造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力.表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝士的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。

2、建筑结构设计产生裂缝原因分析

建筑主体结构主要是由不同性质的材料所组成,它们共同承受着荷载作用,在浇筑过程中混凝土表现其塑性,其自身就存在一些微裂缝,随着温度而变形、收缩,约束以及粘结应力共同作用导致混凝土内部拉应力的产生,当超出混凝土所能承受的极限抗拉强度的时候,会使得微裂缝扩大成裂缝。据有关资料显示,裂缝产生的原因主要分两大类如下:

2.1原材料裂缝

原材料质量引起的裂缝主要是由于混凝土采用材料质量不合格。这些原材料主要是指水泥、沙、水以及骨料等。在建筑施工中如果砂石的含泥量超过了规定的标准,就是使得混凝土的强度和抗渗性有所降低,最终导致混凝土干燥室产生网状裂缝,由此可见,原材料的选择工作是及其重要的环节,要严格进行材料的筛选,这样才能保证原材料能够符合质量标准,实现建筑整体质量水平的提高。

2.2由变形、变化引起的裂缝

包括由于结构因温度、湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构在受到内部和外部的变化而产生变形,当变形受到约束和限制时产生内应力,应力超过一定数值后产生裂缝,裂缝出现后变形得到释放,内应力松弛。调查表明,在混凝土结构中,占裂缝总数80%以上的都是由于不均匀沉降、混凝土凝结过程中的体积收缩以及温度变化差异带来的胀缩不均匀等非外力因素造成的裂缝。由变形引起的占约80%,由荷载引起的占20%,因此控制钢筋混凝土结构裂缝的关键在于解决变形所引起的开裂。

2.3结构设计引起裂缝的分析

由荷载引起的裂缝,可以通过结构计算来控制,由于形变引起的裂缝,通过构造设计可以进行控制。但是在结构计算过程中,假设的力学模型与实际结构的受力状态是不完全相同的,这样内力计算结果与实际不符,这些常规计算模型之外的内力往往引起结构裂缝。而由于计算疏忽漏掉的装修荷载等导致结构开裂,这就需要通过结构加固,来实现结构的安全使用。结构设计时对角部抗裂验算不准确也会导致角部斜裂缝出现。

3、控制裂缝产生的有效措施

针对以上提出的裂缝产生机理及其影响因素,提出了以下工程结构设计方面的解决性对策,具体如下:

3.1材料运用要规范

首先,工程结构设计中,所选用的混凝土,既要满足防水要求,也要满足工程的承载力要求,其强度不可以过高,一般情况下,最好采用C25-C35混凝土。其次,在结构设计中,可以采用粉煤灰,使得混凝土的和易性得到改善,同时,还可以减少水泥用量。第三,对于水泥品种的选择,最好采用收缩性小的水泥材料,并且可以适当地掺加一些外加剂,使得水灰比降低,严格控制内外温度,加强对整个结构的保温和保水养护。

3.2简化结构体系

在建筑工程结构设计中,要根据工程要求和实际情况,加强对结构设计的简化处理,采用现代概念设计理念,加强对复杂体系的分析,通过合理、科学的现代设计方法,避免裂缝的产生。与此同时,还要综合考虑到受力和变形作用,合理计算配筋,尤其是对于裂缝控制的薄弱环节,一定要做好防范处理,进而控制好结构体系对裂缝的有效预防。

3.3结构形状要规则

在布置结构的形状时,要尽量做到规则,确保整个结构应有的刚度,如果在设计中,结构布置不规则,那么其上下结构所承受的刚度不会统一,从而造成不同程度的变形,尤其是是刚度控制薄弱的环节,极易发生开裂的现象,为此,要进行结构设计时,结构的形状一定要保证其规则性,从而避免裂缝的产生。

3.34尺寸设计要合理

在进行结构设计时,尺寸设计也预防裂缝产生的主要环节。正如上文中以们提到,一旦结构的尺寸过长,那么其所产生的温差应力也会增大,最终出现裂缝。因此,需要设计人员在设计,结合工程实际要求,合理控制结构的尺寸,全面考虑结构应力与长度的关系,既要满足设计的规范和要求,也要避免裂缝现象的产生。

结束语

综上所述,建筑结构中的裂缝虽然在大多数不可避免,但要是设计人员在结构设计中采取措施是可以有效控制的,这就需要设计过程中可以防患于未然,针对可能出现的裂缝要全面、细致分析其原因,并且在严格遵守设计规范的前提下提出一些有创造性的设计方案,一定要把裂缝控制在设计所要求的范围内。

参考文献

[1]赵丙生.探讨建筑结构设计出现裂缝的原因及对策[J].房地产导刊,2017.

[2]徐益成.建筑工程结构设计中的裂缝问题探究[J].城市建设理论研究,2016.

[3]王勇.刍议建筑结构设计中的裂缝问题及控制对策[J].门窗,2015.

[4]王书元.刍议建筑结构设计中的裂缝问题及控制对策[J].城市建设理论研究,2015.

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