論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中現(xiàn)澆混凝土裂縫的控制

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，城市化速度加快，城市對基礎(chǔ)設(shè)施和各類住宅的需求大增，在建筑工程中現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)得到了大范圍的應(yīng)用。但是在普及現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中，混凝土裂縫問題不斷出現(xiàn)，直接制約著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展。但是現(xiàn)代工程材料的發(fā)展能夠大大減小混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫的危害，使其能夠滿足建筑使用規(guī)范。本文主要探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫產(chǎn)生的原因和控制方法。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；現(xiàn)澆混凝土；裂縫控制

1 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)

在裂縫控制中，混凝土結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)有著重大影響。概念設(shè)計(jì)可以幫助快速確定設(shè)計(jì)方法，并充分利用各個(gè)基礎(chǔ)構(gòu)件與整體結(jié)構(gòu)體系的關(guān)系，快速思考和選擇總體結(jié)構(gòu)。因?yàn)榛A(chǔ)構(gòu)件的力學(xué)特性對整體建筑結(jié)構(gòu)有重大影響，可以通過概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)新來得到穩(wěn)定性和抗裂性都很好的總體結(jié)構(gòu)方案。

1.2 設(shè)計(jì)概念

與概念設(shè)計(jì)可以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)安全的總體結(jié)構(gòu)方案不同，設(shè)計(jì)概念，通過在施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中認(rèn)真把握對工程結(jié)構(gòu)計(jì)算需要的力學(xué)理論和材料特性的概念，確定優(yōu)良的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)方法[1]。

1.2.1 結(jié)構(gòu)電算法的設(shè)計(jì)概念

計(jì)算機(jī)在現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)分析中已經(jīng)不可或缺，計(jì)算結(jié)果和數(shù)據(jù)檢查都需要電算，但是應(yīng)用分析和程序選擇還需要人力進(jìn)行重要判斷。應(yīng)用分析是指判斷結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的計(jì)算是否正確。程序選擇是指對程序的原理和運(yùn)用范圍進(jìn)行判斷，比較是否符合工程設(shè)計(jì)要求。

1.2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

結(jié)構(gòu)計(jì)算的方法是通過建立模型，然后依據(jù)計(jì)算程序簡化模型，使模型適應(yīng)其實(shí)際的使用環(huán)境。結(jié)構(gòu)的荷載布置和剛度以及連接特性都是模型必須包含的。簡化模型的最終實(shí)際特性要一致于軟件模擬的模型。

1.2.3 樓面水平強(qiáng)度和整體性

結(jié)構(gòu)計(jì)算的各榀抗側(cè)力結(jié)構(gòu)分配主要包含三個(gè)方面：剛度單向協(xié)同、剛度雙向協(xié)同和受荷面積。結(jié)構(gòu)樓面的總體剛度決定了計(jì)算方法的選擇。同時(shí)，樓面剛度需要依據(jù)樓面配筋和厚度等情況進(jìn)行判斷。

2 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制分析

控制裂縫的意識(shí)必須貫穿在建筑設(shè)計(jì)和施工的整個(gè)過程中，并且采取必要的工程措施來控制裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)大。

2.1 荷載裂縫的控制分析

在工程設(shè)計(jì)施工中，必須把荷載裂縫控制在工程規(guī)范允許的最大限度內(nèi)，可以通過在設(shè)計(jì)計(jì)算和構(gòu)造上運(yùn)用“抗”原則，來抵消結(jié)構(gòu)內(nèi)部的多種荷載效應(yīng)，使其既能夠滿足承載力要求，又能夠滿足抗變形和抗裂要求[2]。

2.2 變形裂縫的控制分析

在處理由于變形而引起的裂縫，在采用“抗”原則基礎(chǔ)上還可以采用“放”原則。“抗”原則主要是通過在建筑結(jié)構(gòu)中合理的強(qiáng)化配筋來提高混凝土的整體彈性從而有效緩解混凝土結(jié)構(gòu)的變形。同時(shí)，強(qiáng)化配筋還可以提高建筑的抗裂性，如可以在屋面板角部位和橫梁側(cè)面合適的增加鋼筋數(shù)量來提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗裂性。但是“抗”原則也有相應(yīng)缺點(diǎn)。當(dāng)混凝土變形一定時(shí)，適量的增加鋼筋能夠固化結(jié)構(gòu)，但是過量的增加鋼筋卻會(huì)導(dǎo)致收縮裂縫大量產(chǎn)生；當(dāng)混凝土收縮變形過大時(shí)，過多的鋼筋不僅不能控制裂縫寬度，反而擴(kuò)大裂縫寬度。當(dāng)“抗”原則效果不好時(shí)，應(yīng)采用“放”原則。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照國家建筑規(guī)范，合理布置沉降縫、伸縮縫和滑動(dòng)層。

在一些混凝土結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致變形的因素較多并且對結(jié)構(gòu)影響很大，此時(shí)應(yīng)采取“抗放”結(jié)合的方式。通過在施工中設(shè)置后澆帶，待大部分變形完成后，對后澆帶澆灌以形成結(jié)構(gòu)整體，來抵消各種變形。

3 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制方案創(chuàng)新

控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫普遍采用設(shè)計(jì)和構(gòu)造兩種措施，其對結(jié)構(gòu)裂縫大部分表現(xiàn)在構(gòu)造縫布置和配置鋼筋等方面。在設(shè)計(jì)過程中，要主要考慮建筑結(jié)構(gòu)的尺寸 和體量，并盡力使構(gòu)件不斷續(xù)，以減少溫度對變形的影響。同時(shí)對于高度相差太大的建筑要通過布置沉降縫和鋼筋來減小裂縫寬度，綜合利用“抗”和“放”的原則來控制裂縫。

3.1 結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置

在建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置上，應(yīng)該主動(dòng)避免凹口產(chǎn)生，若出現(xiàn)凹口應(yīng)立即在四周牽引支梁，并且加厚樓板和布置鋼筋以固化平面。另外，應(yīng)該在規(guī)范范圍內(nèi)設(shè)置房屋長度，若出現(xiàn)長度過長，可通過布置收縮后澆帶和變形縫來解決。一般建筑物主樓和群房高度相差很大，此時(shí)可以通過設(shè)置后澆帶和沉降縫來縮小建筑結(jié)構(gòu)裂縫[3]。

3.2 混凝土構(gòu)件厚度

在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)該要對耐久性和鋼筋錨固進(jìn)行著重分析，從而限制現(xiàn)澆構(gòu)件所應(yīng)取得最小厚度。一般來講，現(xiàn)澆板的厚度應(yīng)該大于L/32，在考慮樓板內(nèi)部管道半徑的作用后民用建筑的相應(yīng)指標(biāo)應(yīng)該大于一百毫米。依據(jù)實(shí)踐可知，收縮裂縫一般在樓板厚度較小時(shí)出現(xiàn)，不同的構(gòu)件應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的最小厚度值。

3.3 混凝土強(qiáng)度等級

水泥總量隨著混凝土的強(qiáng)度級別的升高而增加，水灰比也相應(yīng)的增大，裂縫出現(xiàn)的可能性也越大。由于現(xiàn)澆板的平面一般來說比較大，其所用的混凝土強(qiáng)度級別最好小于C30。同時(shí)樓板和現(xiàn)澆板的混凝土所選等級應(yīng)該相同。而當(dāng)板和梁的混凝土級別小于墻和柱時(shí)，結(jié)構(gòu)核心部位所用混凝土級別應(yīng)該與墻和柱一致。

3.4 配置鋼筋設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際需要，合理增加構(gòu)件的配筋率可以有效減小裂縫寬度。在相關(guān)工程規(guī)范中，鋼筋間距和配置鋼筋比率在不同構(gòu)建中都得到了明確規(guī)定，主張采用鋼筋間距較小原則。在實(shí)際建筑工程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)工程規(guī)范來設(shè)置鋼筋間距和配置鋼筋。

在建筑結(jié)構(gòu)的樓面板應(yīng)該選用雙向雙層來配置鋼筋，特別在一些沒有鋼筋連接的部位要配置鋼筋來將樓板支起，一般是采用雙向鋼筋網(wǎng)來配置鋼筋。

3.5 洞口和管線放置

在樓板中埋放管道線路的時(shí)候還應(yīng)該在其上部部放鋼絲網(wǎng)片，同時(shí)管道線路的半徑應(yīng)該小于樓板厚度的1/3，管道邊緣與樓板的距離應(yīng)該大于26毫米，另外要在管線有重疊交叉的地方采取絕緣措施，避免直接疊放。在樓板的洞口要采取相應(yīng)的強(qiáng)化措施，洞口尺寸要小于350毫米，鋼筋不能穿過洞口，同時(shí)要在洞口周圍設(shè)置鋼筋以強(qiáng)化其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。另外在主梁中間位置的洞口，要分散布放在拉力較弱的地方，同時(shí)也需要在洞口旁邊增加傾斜鋼筋來箍住洞口。

4 結(jié)語

總而言之，在現(xiàn)澆混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，需要充分考慮次應(yīng)力效應(yīng)和荷載效應(yīng)，合理利用“抗”和“放”原則， 充分考慮建筑物的空間和平面結(jié)構(gòu)，才能有效減少結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。另外通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不斷創(chuàng)新和工程材料的探索，積極采用各種結(jié)構(gòu)方案來控制裂縫以使其滿足規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 羅國強(qiáng).略論混凝土與砌體結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)[J].中國建材，2011（3）.