從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面加強現(xiàn)澆混凝土裂縫的有效措施

張杰

摘 要：房屋建筑結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生對結(jié)構(gòu)的安全使用以及耐久性產(chǎn)生不同程度的影響，本文結(jié)合筆者多年房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐，遵循現(xiàn)行規(guī)范，從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度詳細(xì)探討了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制措施，并從結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計方面進行了具體闡述。

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

1 引言

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在我國建筑工程中得到廣泛的采用，伴隨國內(nèi)城市化進程的加快，工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施和商品住宅建設(shè)的飛速發(fā)展，在建筑工程中遇到的混凝土裂縫問題越來越多，由于裂縫問題產(chǎn)生的糾紛也不斷增加，成為一直困擾工程設(shè)計人員的問題。根據(jù)大量的工程實踐和對近代工程材料的微觀研究，混凝土結(jié)構(gòu)建筑的裂縫是不可避免的，其危害程度是可以控制的，我們可以通過各種方法，使裂縫產(chǎn)生的影響，滿足規(guī)范和正常使用的要求。裂縫產(chǎn)生的原因與材料、設(shè)計、施工和溫度等有關(guān)，本文主要從結(jié)構(gòu)設(shè)計方面來討論，怎樣控制裂縫的發(fā)展和減小裂縫的寬度。

2 現(xiàn)澆混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫控制措施分析

在混凝土板的收縮變形一定時，雖然適當(dāng)?shù)脑黾优浣钅苡行У靥岣呋炷恋目沽研裕S著配筋的增加，約束使收縮裂縫的數(shù)量增多；當(dāng)收縮變形較大時，盲目的增加配筋將不再能保證裂縫寬度滿足裂縫控制的要求，只會起到相反的作用。當(dāng)采用“抗”的原則控制裂縫代價過高，或是不起作用時，應(yīng)采取“放”的原則，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定，合理的設(shè)置伸縮縫、沉降縫和滑動層。對于變形因素影響較大的結(jié)構(gòu)，采用“抗放”結(jié)合的原則，在施工時設(shè)置后澆帶，在完成大部分變形后，再對后澆帶進行澆筑，使結(jié)構(gòu)形成整體，來抵抗尚未完成的收縮和沉降變形，具體在如下幾個方面進行：

（1）混凝土結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制中起著重要作用，設(shè)計的思路可通過概念設(shè)計來實現(xiàn)，發(fā)揮和利用結(jié)構(gòu)總體體系與各基本構(gòu)件之間的關(guān)系，能迅速、有效地對總體結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較和選擇。結(jié)構(gòu)工程師在項目中的任務(wù)就是用整體概念來設(shè)計總體結(jié)構(gòu)體系。同時，基本結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)性能又在整體結(jié)構(gòu)中起著重要作用，通過概念設(shè)計和創(chuàng)新，可獲得受力明確、抗裂性能良好、造價較低的結(jié)構(gòu)總體方案。

（2）設(shè)計概念概念設(shè)計可以創(chuàng)造一個性能良好、安全和經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)總體方案。設(shè)計概念，是指在施工圖階段，對工程結(jié)構(gòu)計算所需的材料性能、力學(xué)知識和結(jié)構(gòu)分析方面，必須有一個正確的概念，這對實現(xiàn)總體設(shè)計方案，確保施工圖設(shè)計質(zhì)量是至關(guān)重要的。

A.結(jié)構(gòu)電算中的設(shè)計概念現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)分析都借助于計算機，不論什么樣的結(jié)構(gòu)型式，在電算過程中，除了數(shù)據(jù)檢查和計算結(jié)果的電算判斷外，結(jié)構(gòu)計算的程序選擇和應(yīng)用分析，也是非常重要的人為判斷環(huán)節(jié)。程序選擇是指判別程序的計算原理及適用范圍是否符合實際工程設(shè)計的情況。應(yīng)用分析是指判別結(jié)構(gòu)周期、變形、內(nèi)力和配筋的計算是否正確及滿足有關(guān)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。這些判斷均與設(shè)計概念是否正確密切相關(guān)。

B.結(jié)構(gòu)計算方法結(jié)構(gòu)的計算模型要進行必要的簡化，簡化程度與計算程序有關(guān)。簡化模型要盡量符合真實受力情況，包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的空間布置、荷載的分布、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度、形式、約束、連接、位移變形特征等，實際結(jié)構(gòu)的簡化模型應(yīng)與軟件假定的力學(xué)模型相符。

3 房屋構(gòu)造設(shè)計中的裂縫控制的具體措施

長期以來，設(shè)計和構(gòu)造一直是控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要措施，設(shè)計構(gòu)造對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的影響主要體現(xiàn)在設(shè)計、配筋和構(gòu)造縫設(shè)置3個方面，在設(shè)計中要控制建筑物的凸凹尺寸和體量大小，盡量使建筑物形狀規(guī)則、剛度均勻和構(gòu)件連續(xù)，從而減小溫度變形和應(yīng)力集中。對高低相差較大和地基土層相差過大的建筑，要合理進行空間布置和設(shè)置沉降縫；在構(gòu)件的特殊部位合理設(shè)置構(gòu)造鋼筋，可以分散裂縫和減小構(gòu)件裂縫的寬度，從“抗”的原則來控制裂縫；合理的設(shè)置變形縫和沉降縫，放”的原則來控制裂縫。

3.1 結(jié)構(gòu)裂縫控制常見的設(shè)計構(gòu)造措施

（1）結(jié)構(gòu)的平面布置建筑平面布置宜規(guī)則，避免平面形狀突變，平面有凹口時，宜在凹口處邊緣設(shè)置拉梁，凹口周邊的樓板應(yīng)適當(dāng)加厚并加強配筋，樓板負(fù)筋宜拉通。要嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范控制房屋的長度，當(dāng)長度超過規(guī)范規(guī)定數(shù)值不大時，可在中部設(shè)置收縮后澆帶。后澆帶一般設(shè)置間距為30m，位置在梁和樓板的1/3跨處，寬度800mm～1000mm。后澆帶應(yīng)將梁、墻和板完全分開，鋼筋仍宜連續(xù)配置。當(dāng)房屋長度超出規(guī)范規(guī)定數(shù)值較大時，宜設(shè)變形縫。

（2）混凝土構(gòu)件厚度考慮鋼筋錨固和耐久性等因素，對現(xiàn)澆構(gòu)件的最小厚度，應(yīng)加以限制，對現(xiàn)澆板板厚宜取≥L/30～L/35（L為板的計算跨度），一般民用建筑不宜小于100mm（還應(yīng)考慮到樓板內(nèi)暗埋管線直徑的影響），根據(jù)工程實踐，板厚較薄時宜出現(xiàn)收縮裂縫，對不同的構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)規(guī)范規(guī)定限制其最小厚度。

（3）混凝土強度等級選用混凝土強度等級越高，水泥用量就越多，水灰比越大，出現(xiàn)裂縫的可能性更大。現(xiàn)澆板因其平面尺寸較大，一般現(xiàn)澆樓板的強度等級不宜大于C30，現(xiàn)澆梁與樓板的的混凝土強度等級宜一致。當(dāng)柱和墻的混凝土強度等級高于梁和板時，節(jié)點核心區(qū)的混凝土強度等級應(yīng)與柱和墻相同，梁和柱混凝土強度等級不同時節(jié)點的做法。

（4）配筋設(shè)計適當(dāng)?shù)奶岣邩?gòu)件的配筋率，對控制構(gòu)件的裂縫寬度很有效。在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010.2002）中，對受拉鋼筋的最小配筋率作出了明確規(guī)定：0.2和45ft/fy中的較大值。對梁和板等不同構(gòu)件，規(guī)范對其配筋率和鋼筋間距都有明確規(guī)定，對板的受力鋼筋的配置，宜選用直徑較小間距較密為原則，這樣可以相對減小構(gòu)件裂縫。所以嚴(yán)格按規(guī)范的規(guī)定進行構(gòu)造配筋和設(shè)置間距（包括受力和構(gòu)造配筋），對混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制起至關(guān)重要的作用。建筑的屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)宜≤1.0W/（m2·K），屋面板的結(jié)構(gòu)配筋宜采用雙層雙向配筋，對板面無負(fù)筋的區(qū)域，可以將板的支座負(fù)筋拉通，也可以在板無負(fù)筋的區(qū)蟛噬曬己置雙向鋼筋網(wǎng)，與板負(fù)筋搭接。

（5）管線和洞口布置當(dāng)樓板中有預(yù)埋管線時，應(yīng)在管線的上面布置鋼絲網(wǎng)片，板中的預(yù)埋管線直徑不得大于板厚的l/3，且不應(yīng)超過50mm，管壁至樓板上下邊緣的凈距不應(yīng)小于25mm，板中預(yù)埋的管線在交叉時，應(yīng)采用線盒，不應(yīng)將管線交叉疊放在一起。當(dāng)樓板上有開洞時，洞口周邊必需做必要的加強措施，洞口尺寸≤300mm時，板內(nèi)鋼筋應(yīng)從洞口繞過，不得切斷；當(dāng)300mm洞口尺寸≤1000mm時的配筋構(gòu)造；當(dāng)洞口尺寸1000mm時，應(yīng)在洞口邊增設(shè)邊梁。當(dāng)剪力墻的洞口尺寸≤800mm時，為防止剪力墻的小洞口角裂，應(yīng)沿洞口周邊進行水平筋和縱向鋼筋的補強，并加設(shè)斜筋，配筋構(gòu)造；當(dāng)剪力墻的洞口尺寸800mm時，應(yīng)在洞口兩側(cè)配置邊緣構(gòu)件，洞口上下邊緣宜配置構(gòu)造縱向鋼筋。當(dāng)在梁腰上預(yù)留孔洞時，應(yīng)盡可能布置在拉力和剪力較小的部位，梁跨中的2/3范圍內(nèi)，梁高中間的1/3范圍內(nèi)，且洞口周邊增設(shè)箍筋和斜筋，配筋構(gòu)造。

4 結(jié)語

綜上所述，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要靈活的運用“抗”和“放”原則，才能有效的控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。對建筑物進行合理的平面布局和空間布置，充分的考慮結(jié)構(gòu)外荷載和次應(yīng)力效應(yīng)，通過正確的受力分析，采取合理的設(shè)計構(gòu)造措施，才能保證結(jié)構(gòu)裂縫寬度滿足裂縫控制的要求，達(dá)到控制和減少裂縫的目的。

參考文獻：

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