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摘要:随着我国市场经济的不断增长,我国的建筑工程企业也取得了飞速的发展,但是其自身建筑产品中的钢筋混凝土建筑结构中的裂缝问题也逐渐开始增多起来。其裂缝问题是不可避免的,但其危害程度是可以控制的。本文探讨了主要对钢筋混凝土建筑结构常见裂缝的,并分析了各种裂缝产生的原因,并提出相应的解决对策,为其处理与防治工作提供了参考依据。
关键词:建筑工程;结构;裂缝;对策
中途分类号:O225 文献标识码:A文章编号:
钢筋混凝土目前在我们的建筑中应用非常广泛,但是其结构中的裂缝问题也引起了人们广泛的关注,而且裂缝问题存在于几乎所有的建筑结构中,经过分析我们知道,钢筋混凝土的裂缝产生是无可避免的,我们必须明确裂缝的产生原因及其类型,对照国家有关法规的标准,对于裂缝采取不同的处理方式,从而既不影响美观,也不至于对建筑结构构件的性能产生影响,延长建筑构件的使用寿命。
一、建筑工程结构设计中裂缝产生的主要原因
通常情况下,在建筑工程结构设计当中,裂缝的产生主要是针对混凝土而言的,基于此点,下面对混凝土结构裂缝形成的具体原因进行分析。
1、 由温度应力导致的裂缝
形成此类裂缝的主要原因为混凝土在浇筑完成以后,由于聚积在混凝土内部的水泥水化热很难散发出去,从而导致混凝土内部的温度较高,同时混凝土表面与外界接触时,表面的温度因外界环境的作用散热较快,此时便会使混凝土内外的温差过大,最终混凝土内部会产生压应力,而表面则会出现拉应力。混凝土由于刚刚浇筑完毕,其龄期较短,抗拉强度也相对较弱,当表面的拉应力超过混凝土自身的极限抗拉强度时,混凝土表面便会出现裂缝。
2、 应力裂缝
形成此类裂缝的主要原因是混凝土结构收缩徐變造成的。其中较为常见的裂缝形式包括结构自身收缩、干燥收缩、塑性收缩以及炭化收缩。混凝土结构在浇筑完成之后,其将会进入硬化过程,在这一过程中,由于混凝土内部的水分不断蒸发,从而使混凝土的体积逐渐缩小,进而产生收缩,混凝土在收缩时由于受到支座的约束,无法自由伸展,当约束应力达到一定程度时,势必会导致现浇的混凝土板开裂,开裂的位置一般都出现在应力较为集中的地方。此外,若混凝土未达到一定强度时便过早的拆模或是混凝土未完全凝固时便在其上施加荷载,也都会导致混凝土出现裂缝。
3、由塑性变形引发的裂缝
这种类型的裂缝一般出现在混凝土硬化前,形成原因是混凝土在硬化前本身处于塑性状态,由于上部结构的均匀沉降受到一定限制,致使结构出现裂缝。在混凝土结构当中,若骨料的粒径过大或钢筋的直径过粗以及混凝土的表面积加大时,均会导致混凝土的水平收缩较之垂直方向的收缩更加困难,进而形成不规则的裂缝,这些裂缝的表现形式为互相平行,裂缝之间的间距一般为0.3~1.0mm 左右,同时裂缝本身存在一定的深度。
4、结构裂缝
随着施工技术水平的不断提高,在一些采用现浇楼板的建筑工程中,浇筑完成后的楼板承载能力基本上都能够满足设计要求。但如果将预制多孔板改为现浇楼板时,则会导致墙体的刚度增大,从而是原有楼板的刚度减弱,这样有可能一些墙体的截面突变位置或是较为薄弱的地方产生裂缝。如墙角应力比较集中的位置等。
二、建筑工程结构设计中裂缝的对策
针对上述影响混凝土结构收缩裂缝的因素,设计中可根据工程特点采用以下裂缝控制措施。
1、在设计时, 应注意调整楼房高度, 尽量使屋面的标高一致, 对于错层的房屋宜在错层部位所有纵横墙相交处设置墙构造柱。2、设置圈梁是抵抗温度裂缝的有效办法。 圈梁与构造柱相连接, 形成约束各片墙体的纵向和横向框格 ,使墙体保持一个整体的箱形结构 ,改善了砌体的受力性能, 提高了砌体的抗裂能力 。屋面圈梁宜沿每道墙体设置, 避免采用半圈梁引起应力集中, 其余各层圈梁按规范要求设置。3、使用微膨胀混凝土可提高结构抵抗温度裂缝的能力, 只要微膨胀混凝土的配合比合适 ,施工养护好 ,使用微膨胀混凝土可以避免或减轻屋面板温度裂缝的产生。
4、减小屋盖与墙体的温差是控制温度裂缝的关键。 因此, 屋面设计必须按规范要求采取隔热保温措施, 如设置架空层等。
5、混凝土强度等级不宜过高。 在满足承载力及防水要求的条件下,宜采用C25~C35 混凝土。
6、选用低水化热 、收缩小的水泥品种,如矿渣硅酸盐水泥等。 掺加适量外加剂,减少水泥用量,降低水灰比,严格控制砂石骨料含泥量,控制因水化热内部升温过高,控制外部降温速度,及时保水、 保温养护。
7、采用粉煤灰(掺量为水泥用量的 15%~30%),改善混凝土和易性,减少水泥用量。
8、设置伸缩缝(考虑满足沉降缝 、防震缝要求),间距不可过长。
9、在合适部位设置后浇带,带宽 0.8m~1.0m,间距30m~40m,减少硬化收缩。 后浇带混凝土宜 2个月后采用较高标号(提高 5MPa~10MPa)微膨胀混凝土浇灌。
10、基础、 筏板、 底板等大体积混凝土采取分层浇筑、 阶梯推进施工,但要注意避免冷缝。
11、对于大体积混凝土、 超长结构,混凝土中宜掺加膨胀剂,采用补偿收缩混凝土。
12、较长墙体,尤其是有防水要求的较长地下室外墙,应适当提高水平构造钢筋的配筋率 (0.4%~0.6%),采用细而密的配筋原则,间距 150mm 墙顶及中部设水平暗梁;墙与柱交接处设水平附加筋(配筋率为通长配筋的 10%~15%),伸入墙内 1.5m~2.0m,以减小应力集中。
13、露天的地下一层外墙及屋面等应加强保温隔热,减小温差;适当提高构造配筋率。 外露边梁应加强腰筋配置,梁侧宜设保温隔热面层。
14、地下室顶板及屋面可采用部分预应力,使混凝土预压应力达到 0.2MPa~0.7MPa。
15、外露挑檐、 阳台、女儿墙等每隔 12m 设伸缩缝,水平分布筋适当加大。
16、超长混凝土结构可采用无缝设计:由于温度应力只是在一定长度范围内是逐渐增大的,超过一定长度后温度应力趋于不变定值 根据这一规律,超长混凝土结构可以实现无缝设计。 具体做法如下:
17、对于重点工程,当不宜设缝时,可以通过计算得出混凝土结构的最大温度应力,验算会否开裂及裂缝宽度,根据情况采取相应的裂缝控制措施。
18、在结构设计中应用钢纤维混凝土控制结构裂缝在钢筋混凝土梁的底部加人适当的钢纤维,使其与钢筋混凝土梁中的钥筋共同抵抗开裂,可明显提高抗裂能力,使其达到设计要求,同时符合《混凝土结构设计规范》中有关抗裂度或裂缝宽度的规定。对于钢筋钢纤维混凝土梁而言,当掺人钢纤维的体积率在1.0%~1.5%,受拉区钢纤维混凝土层达到0.3 倍的截面高度时,钢纤维就能很好的降低裂缝宽度。同时,受拉区钢纤维混凝土层达到0.3 倍的梁截面高度后,弯拉性能将接近全截面钢纤维混凝土梁。钢纤维混凝土构件的正常使用性能比钢筋混凝土构件有明显改善的主要原因为钢纤维依靠粘结力给混凝土基体裂缝尖端应力场施加了一个反向的应力场,缓和了混凝土基体裂缝尖端的应力集中阻止了裂缝的进一步发展,使荷载作用下的裂缝开展滞后,使构件开裂较晚。钢纤维与未裂混凝土共同承担裂缝截面上的部分拉力,降低了裂缝截面上的钢筋应力,对裂缝开展起着约束作用,提高了裂缝之间混凝土的整体性和构件的刚度。
三、结论
综上所述 ,在工程结构中, 砼出现裂缝是一个普遍性的现象 ,也是长期令技术人员困扰的一个复杂的技术难题 。裂缝在大多工程中虽然不可避免 ,但却可以控制。 只要在设计过程中针对各影响因素考虑全面、 细致 、严格遵守设计规范, 一定能把裂缝控制在设计所要求的范围内。
参考文献:
[1] 刘伟. 结构设计优化在建筑设计中的应用[J]. 中国新技术新产品. 2012(04)
[2] 王明江. 浅谈建筑混凝土结构中常见裂缝问题[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(15)
[3] 韩剑甬, 吴素霞, 李思强. 浅谈多层房屋结构抗震设计[J]. 科技致富向导, 2011,(20)
[4] 王思远. 混凝土结构工程质量通病的起因分析及防治方法[J]. 中国新技术新产品. 2011(10)
关键词:建筑工程;结构;裂缝;对策
中途分类号:O225 文献标识码:A文章编号:
钢筋混凝土目前在我们的建筑中应用非常广泛,但是其结构中的裂缝问题也引起了人们广泛的关注,而且裂缝问题存在于几乎所有的建筑结构中,经过分析我们知道,钢筋混凝土的裂缝产生是无可避免的,我们必须明确裂缝的产生原因及其类型,对照国家有关法规的标准,对于裂缝采取不同的处理方式,从而既不影响美观,也不至于对建筑结构构件的性能产生影响,延长建筑构件的使用寿命。
一、建筑工程结构设计中裂缝产生的主要原因
通常情况下,在建筑工程结构设计当中,裂缝的产生主要是针对混凝土而言的,基于此点,下面对混凝土结构裂缝形成的具体原因进行分析。
1、 由温度应力导致的裂缝
形成此类裂缝的主要原因为混凝土在浇筑完成以后,由于聚积在混凝土内部的水泥水化热很难散发出去,从而导致混凝土内部的温度较高,同时混凝土表面与外界接触时,表面的温度因外界环境的作用散热较快,此时便会使混凝土内外的温差过大,最终混凝土内部会产生压应力,而表面则会出现拉应力。混凝土由于刚刚浇筑完毕,其龄期较短,抗拉强度也相对较弱,当表面的拉应力超过混凝土自身的极限抗拉强度时,混凝土表面便会出现裂缝。
2、 应力裂缝
形成此类裂缝的主要原因是混凝土结构收缩徐變造成的。其中较为常见的裂缝形式包括结构自身收缩、干燥收缩、塑性收缩以及炭化收缩。混凝土结构在浇筑完成之后,其将会进入硬化过程,在这一过程中,由于混凝土内部的水分不断蒸发,从而使混凝土的体积逐渐缩小,进而产生收缩,混凝土在收缩时由于受到支座的约束,无法自由伸展,当约束应力达到一定程度时,势必会导致现浇的混凝土板开裂,开裂的位置一般都出现在应力较为集中的地方。此外,若混凝土未达到一定强度时便过早的拆模或是混凝土未完全凝固时便在其上施加荷载,也都会导致混凝土出现裂缝。
3、由塑性变形引发的裂缝
这种类型的裂缝一般出现在混凝土硬化前,形成原因是混凝土在硬化前本身处于塑性状态,由于上部结构的均匀沉降受到一定限制,致使结构出现裂缝。在混凝土结构当中,若骨料的粒径过大或钢筋的直径过粗以及混凝土的表面积加大时,均会导致混凝土的水平收缩较之垂直方向的收缩更加困难,进而形成不规则的裂缝,这些裂缝的表现形式为互相平行,裂缝之间的间距一般为0.3~1.0mm 左右,同时裂缝本身存在一定的深度。
4、结构裂缝
随着施工技术水平的不断提高,在一些采用现浇楼板的建筑工程中,浇筑完成后的楼板承载能力基本上都能够满足设计要求。但如果将预制多孔板改为现浇楼板时,则会导致墙体的刚度增大,从而是原有楼板的刚度减弱,这样有可能一些墙体的截面突变位置或是较为薄弱的地方产生裂缝。如墙角应力比较集中的位置等。
二、建筑工程结构设计中裂缝的对策
针对上述影响混凝土结构收缩裂缝的因素,设计中可根据工程特点采用以下裂缝控制措施。
1、在设计时, 应注意调整楼房高度, 尽量使屋面的标高一致, 对于错层的房屋宜在错层部位所有纵横墙相交处设置墙构造柱。2、设置圈梁是抵抗温度裂缝的有效办法。 圈梁与构造柱相连接, 形成约束各片墙体的纵向和横向框格 ,使墙体保持一个整体的箱形结构 ,改善了砌体的受力性能, 提高了砌体的抗裂能力 。屋面圈梁宜沿每道墙体设置, 避免采用半圈梁引起应力集中, 其余各层圈梁按规范要求设置。3、使用微膨胀混凝土可提高结构抵抗温度裂缝的能力, 只要微膨胀混凝土的配合比合适 ,施工养护好 ,使用微膨胀混凝土可以避免或减轻屋面板温度裂缝的产生。
4、减小屋盖与墙体的温差是控制温度裂缝的关键。 因此, 屋面设计必须按规范要求采取隔热保温措施, 如设置架空层等。
5、混凝土强度等级不宜过高。 在满足承载力及防水要求的条件下,宜采用C25~C35 混凝土。
6、选用低水化热 、收缩小的水泥品种,如矿渣硅酸盐水泥等。 掺加适量外加剂,减少水泥用量,降低水灰比,严格控制砂石骨料含泥量,控制因水化热内部升温过高,控制外部降温速度,及时保水、 保温养护。
7、采用粉煤灰(掺量为水泥用量的 15%~30%),改善混凝土和易性,减少水泥用量。
8、设置伸缩缝(考虑满足沉降缝 、防震缝要求),间距不可过长。
9、在合适部位设置后浇带,带宽 0.8m~1.0m,间距30m~40m,减少硬化收缩。 后浇带混凝土宜 2个月后采用较高标号(提高 5MPa~10MPa)微膨胀混凝土浇灌。
10、基础、 筏板、 底板等大体积混凝土采取分层浇筑、 阶梯推进施工,但要注意避免冷缝。
11、对于大体积混凝土、 超长结构,混凝土中宜掺加膨胀剂,采用补偿收缩混凝土。
12、较长墙体,尤其是有防水要求的较长地下室外墙,应适当提高水平构造钢筋的配筋率 (0.4%~0.6%),采用细而密的配筋原则,间距 150mm 墙顶及中部设水平暗梁;墙与柱交接处设水平附加筋(配筋率为通长配筋的 10%~15%),伸入墙内 1.5m~2.0m,以减小应力集中。
13、露天的地下一层外墙及屋面等应加强保温隔热,减小温差;适当提高构造配筋率。 外露边梁应加强腰筋配置,梁侧宜设保温隔热面层。
14、地下室顶板及屋面可采用部分预应力,使混凝土预压应力达到 0.2MPa~0.7MPa。
15、外露挑檐、 阳台、女儿墙等每隔 12m 设伸缩缝,水平分布筋适当加大。
16、超长混凝土结构可采用无缝设计:由于温度应力只是在一定长度范围内是逐渐增大的,超过一定长度后温度应力趋于不变定值 根据这一规律,超长混凝土结构可以实现无缝设计。 具体做法如下:
17、对于重点工程,当不宜设缝时,可以通过计算得出混凝土结构的最大温度应力,验算会否开裂及裂缝宽度,根据情况采取相应的裂缝控制措施。
18、在结构设计中应用钢纤维混凝土控制结构裂缝在钢筋混凝土梁的底部加人适当的钢纤维,使其与钢筋混凝土梁中的钥筋共同抵抗开裂,可明显提高抗裂能力,使其达到设计要求,同时符合《混凝土结构设计规范》中有关抗裂度或裂缝宽度的规定。对于钢筋钢纤维混凝土梁而言,当掺人钢纤维的体积率在1.0%~1.5%,受拉区钢纤维混凝土层达到0.3 倍的截面高度时,钢纤维就能很好的降低裂缝宽度。同时,受拉区钢纤维混凝土层达到0.3 倍的梁截面高度后,弯拉性能将接近全截面钢纤维混凝土梁。钢纤维混凝土构件的正常使用性能比钢筋混凝土构件有明显改善的主要原因为钢纤维依靠粘结力给混凝土基体裂缝尖端应力场施加了一个反向的应力场,缓和了混凝土基体裂缝尖端的应力集中阻止了裂缝的进一步发展,使荷载作用下的裂缝开展滞后,使构件开裂较晚。钢纤维与未裂混凝土共同承担裂缝截面上的部分拉力,降低了裂缝截面上的钢筋应力,对裂缝开展起着约束作用,提高了裂缝之间混凝土的整体性和构件的刚度。
三、结论
综上所述 ,在工程结构中, 砼出现裂缝是一个普遍性的现象 ,也是长期令技术人员困扰的一个复杂的技术难题 。裂缝在大多工程中虽然不可避免 ,但却可以控制。 只要在设计过程中针对各影响因素考虑全面、 细致 、严格遵守设计规范, 一定能把裂缝控制在设计所要求的范围内。
参考文献:
[1] 刘伟. 结构设计优化在建筑设计中的应用[J]. 中国新技术新产品. 2012(04)
[2] 王明江. 浅谈建筑混凝土结构中常见裂缝问题[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(15)
[3] 韩剑甬, 吴素霞, 李思强. 浅谈多层房屋结构抗震设计[J]. 科技致富向导, 2011,(20)
[4] 王思远. 混凝土结构工程质量通病的起因分析及防治方法[J]. 中国新技术新产品. 2011(10)