建筑结构设计中混凝土裂缝防治对策
徐强
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徐强,. 建筑结构设计中混凝土裂缝防治对策[J]. 中国设计,2024.9. DOI:10.12721/ccn.2024.157330.
摘要:
房屋建筑结构设计是指在满足功能、经济、美观等要求的前提下,对建筑物的结构系统进行设计,包括结构形式、结构材料、结构尺寸、节点形式等方面的设计。它是建筑工程中的重要组成部分,直接关系到建筑物的安全性、稳定性和使用寿命。而现浇混凝土裂缝则是建筑结构设计中最常见并必须解决的问题之一,需要引起从业者的重视。
关键词: 房屋建筑结构设计现浇混凝土裂缝控制
DOI:10.12721/ccn.2024.157330
基金资助:

引言

现浇混凝土结构裂缝是常见问题,不仅对建筑物的使用性能有较大影响,严重时还对建筑物的结构安全造成威胁,甚至引发事故,给人们的生命财产造成很大损失。所以,在房屋建筑结构设计和施工过程中,应充分关注现浇混凝土的裂缝问题,并采取相应的对策,对其进行合理的预防与控制。

1 现浇混凝土裂缝概述

现浇混凝土结构中的裂缝控制是指控制混凝土结构中裂缝的发生,以确保结构的耐久性和安全性。混凝土结构构件的裂缝控制水平如表1所示。现浇混凝土结构裂缝控制的意义:(1)提高建筑物的安全性和耐久性,延长其使用寿命。(2) 确保建设工程的质量和安全。(3)提高建筑工程的经济效益和社会效益。现浇混凝土裂缝控制方法:(1)施工单位应制订具体的施工方案,严格按照方案进行施工,以确保工程质量。(2)施工单位应采用合理、有效的方法,对混凝土结构进行裂缝控制,包括但不限于设置伸缩缝、后浇带等。(3)施工单位应对混凝土结构进行定期检查,及时发现和解决混凝土结构中的裂缝问题。现浇混凝土裂缝种类:(1)混凝土结构裂缝按成因可划分为结构性裂缝和非结构性裂缝。结构性裂缝是由不同的外荷载所导致的裂缝,包括弯曲裂缝、剪切裂缝、断开裂缝、扭曲裂缝、局部应力裂缝。非结构性裂缝以收缩裂缝为主。(2)按产生时间划分,混凝土结构施工期间出现的裂缝包括塑性收缩裂缝、塑性沉降裂缝、温度裂缝、碳化收缩裂缝。

表 1 混凝土结构构件的裂缝控制等级

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2 结构设计相关的混凝土裂缝成因分析

2.1 设计时建筑物体型不规则

形状不规则的建筑物在施工和使用过程中,可能会出现沉降、倾斜等不规则变形问题,不仅对结构造成安全隐患,还会影响建筑物的正常使用。因此,在设计建筑结构时,掌握其形状和比例,防止不规则形状的发生是很重要的。在工程施工中,如果遇到不规范的情况,应采取有效措施,合理控制和预防。一般来说,将框架剪力墙结构应用于房屋建筑中,可以很好地解决因形状不规则引起的裂缝问题。另外,在进行房屋建筑结构设计时,也要注重结构的合理布局与调整,以减少由于布局不当而引发的裂缝问题。

2.2 载荷作用

建筑物的载荷主要包括永久载荷、楼面和屋面活载荷、风载荷、雪载荷,在结构设计阶段必须通过严格的理论计算评估建筑载荷,在其基础上确定混凝土结构的抗力设计值。混凝土受到静载荷、动载荷的作用,有可能产生直接应力裂缝或者次应力裂缝,通常裂缝出现在混凝土结构受拉区、受剪区或者振动严重的部位。

3 基于结构设计的混凝土裂缝预防对策

3.1 结构设计的基本要求

(1)结构平面布置基本原则。合理的结构平面布置方式有利于提高建筑物的刚度,并使载荷均匀地分布在建筑结构上,从而间接预防混凝土结构裂缝。在设计过程中,应该优先考虑形状简单、规则、对称的布局方式,尽量避免采取严重不规则的布局形式,因为后者容易造成偏心,增加混凝土结构的内应力。(2)结构竖向布置的基本原则。在混凝土结构竖向布局中,宜采用规则、均匀的结构形式,避免过大的外挑和收进,侧向刚度按照从下到上的顺序逐渐减小,并且减幅应保持均匀。楼体质量随着高度的增加应保持均匀分布,对于上下相邻的楼层,上部楼层的质量不应大于相邻下部楼层质量的1.5倍。

3.2 外观形状层面

在结构设计中,现浇混凝土的裂缝控制是一个较为复杂的问题,必须从整体上把握。因为影响房屋建筑结构现浇混凝土裂缝的因素很多,所以在进行房屋建筑结构现浇混凝土裂缝控制时,必须根据实际情况进行。混凝土外观形状是影响房屋建筑结构现浇混凝土裂缝控制的重要因素之一,因此,在进行房屋建筑结构现浇混凝土裂缝控制时,必须从外观形状层面出发考虑。例如,在房屋建筑结构设计中应尽量避免出现 L 形裂缝、斜形裂缝和 V 形裂缝等。此外,在进行房屋建筑结构现浇混凝土裂缝控制时,还需要考虑到温度应力的影响。在进行房屋建筑结构现浇混凝土裂缝控制时,必须采取适当的措施来减少温度应力对房屋建筑结构现浇混凝土裂缝的影响。

3.3 控制混凝土原材料及配合比设计

现浇混凝土结构中的原料及其配合比设计也是十分关键的。不同的原料配比会对混凝土的质量和性能产生不同的影响,进而导致混凝土裂缝的产生,所以控制好混凝土原料的质量及配合比设计也非常重要。首先是在选材方面,应选用符合国家标准的水泥、石子和砂子等原材料,并充分考虑到混凝土的强度等级和使用环境等因素,确保材料质量达标。其次是在配合比设计方面,应根据不同的建筑物类型和用途,选择相应的配合比设计,以保证混凝土的强度和稳定性,同时还要控制水灰比,合理选择矿物掺合料以及外加剂,确保混凝土的抗裂性能得到有效提升。

3.4 建筑体型层面

(1)控制房屋建筑体型系数。根据不同的建筑体型系数,确定最小使用面积,这样能有效减少混凝土的用量,减小混凝土的收缩,使现浇混凝土结构不易开裂。(2)控制屋面保温隔热层厚度。一般屋面厚度取120mm 左右,可以降低屋面温度。(3)控制墙体厚度。墙体厚度取 30 ~ 60mm 为宜,避免因墙体过厚而引起裂缝。(4)控制楼板厚度。楼板厚度取 40 ~ 60mm 为宜,可以有效减少混凝土的用量,减少收缩裂缝。(5)控制楼梯间跨度和面积。楼梯间跨度宜取4 ~ 6m,楼梯间面积应按规范要求计算并满足使用要求;避免楼梯间跨度过大或面积过小而引起裂缝。

3.5 关键混凝土结构构造要点

(1)框架梁构造要点。框架混凝土梁是建筑物的重要混凝土结构,梁体开裂会造成较大的安全风险。在框架梁的设计中,关键是确定梁体截面高度、梁体跨度、截面宽度以及配筋。根据技术规范,截面高度应设计为计算跨度的1/18~1/10,截面宽度不应低于截面高度的1/4,并且宽度≥200mm。在配筋设计中,重点控制梁端箍筋最大间距、箍筋直径等指标,表2为考虑不同地震等级下的梁端箍筋设计要求。(2)框架柱构造要点。框架混凝土柱的构造设计要点为柱截面的尺寸、抗震等级、纵向受力钢筋最小配筋百分率、箍筋最大间距和最小直径。框架柱截面多采用方形、矩形或者圆形,合理的几何形式和结构尺寸有利于预防混凝土结构裂缝。

结束语

总之,加强对裂缝相关问题及控制的对策研究,具有深远的现实意义。因此,相关房屋建筑设计人员及建筑施工人员,务必要提高重视,尤其是要对现浇混凝土裂缝的类型、危害和成因进行深入分析,并严格遵循房屋建筑结构设计要求,积极采取有效措施预防和控制现浇混凝土裂缝的产生,从而增强房屋建筑结构的整体稳定性与安全性。

参考文献

[1] 张海辉.建筑结构设计中控制现浇混凝土裂缝的措施研究[J].建筑技术开发,2019,46(3):139-140.

[2] 童利.房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制策略分析[J].四川建材,2020,46(1):213-214.

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