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

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【摘要】建筑行業(yè)的進(jìn)步發(fā)展使得先進(jìn)的施工技術(shù)得到了運(yùn)用，對(duì)于混凝土裂縫的處理也更為經(jīng)濟(jì)適用。現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是建筑施工中多見的結(jié)構(gòu)形式，在建筑工程中遇到的混凝土裂縫問題也比較多見，因此，為了讓工程設(shè)計(jì)人員的工作更為順利，本文重點(diǎn)分析了現(xiàn)澆混凝土裂縫的控制方法。

　　【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；現(xiàn)澆混凝土；控制 　　 　　從長(zhǎng)期的建筑施工狀況看，我國(guó)的建筑施工普遍存在著各種結(jié)構(gòu)裂縫問題，其對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目工程質(zhì)量有著重要的影響。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，需要采取多項(xiàng)措施進(jìn)行處理，這樣才能保證裂縫有效處理。造成混凝土裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的，主要有材料、設(shè)計(jì)、施工和溫度等。此次研究從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行分析，以掌握好裂縫處理的有效策略。 　　1 現(xiàn)澆混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)裂縫控制的策略 　　裂縫對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的影響是眾人皆知的，但在處理裂縫時(shí)必須要從早期環(huán)節(jié)開始，這樣才能有效控制裂縫的形成。工程單位應(yīng)在設(shè)計(jì)的方案階段和施工圖階段則要樹立較強(qiáng)的裂縫意識(shí)，根據(jù)工程具體情況制定處理方案。 　　遇到荷載裂縫時(shí)則要把裂縫大小控制在有效范圍，需選擇“抗”的方法，從計(jì)算、構(gòu)造上保證混凝土結(jié)構(gòu)的有效強(qiáng)度，這樣可以避免各類載荷造成的質(zhì)量問題。遇到變性裂縫時(shí)則需選擇“抗”或“放”的方法，“抗”主要是對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的某些部位從構(gòu)造上添加配筋，配筋可提升混凝土的彈性極限拉伸，對(duì)混凝土的塑性變形加以約束。適當(dāng)增強(qiáng)配筋能改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的性能，例：在梁側(cè)增加縱向鋼筋，屋面板角部和跨中上部的地方添加雙向鋼筋網(wǎng)，對(duì)磚混結(jié)構(gòu)的樓面板設(shè)置圈梁，能夠加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)抵抗變形裂縫的能力。混凝土板發(fā)生收縮變形后，盡管通過添加配筋能有效地提高混凝土的抗裂性，而配筋數(shù)量的增多會(huì)影響到裂縫的處理性能。若收縮變形較大時(shí)，隨意增設(shè)配筋則難以維持裂縫寬度處于有效控制范圍內(nèi)，這樣會(huì)使得整體結(jié)構(gòu)性能受到約束。而選擇“抗”的原則控制裂縫則需要投入更大的成本，且這類方法處理裂縫的效果不是很好。此時(shí)，則要換成“放”的方法進(jìn)行處理，即合理的設(shè)置伸縮縫、沉降縫和滑動(dòng)層。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定裂縫處理方案。 　　對(duì)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(shí)設(shè)置后澆帶，在完成大部分變形后，再對(duì)后澆帶進(jìn)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(gè)方面進(jìn)行： 　　1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的概念 　　混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制中起著重要作用，設(shè)計(jì)的思路可通過概念設(shè)計(jì)來實(shí)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(duì)總體結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較和選擇。結(jié)構(gòu)工程師在項(xiàng)目中的任務(wù)就是用整體概念來設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)體系。同時(shí)，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(jì)和創(chuàng)新，可獲得受力明確、抗裂性能良好、造價(jià)較低的結(jié)構(gòu)總體方案 　　1.2 設(shè)計(jì)概念 　　概念設(shè)計(jì)可以創(chuàng)造一個(gè)性能良好、安全和經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)總體方案。設(shè)計(jì)概念，是指在施工圖階段，對(duì)工程結(jié)構(gòu)計(jì)算所需的材料性能、力學(xué)知識(shí)和結(jié)構(gòu)分析方面，必須有一個(gè)正確的概念，這對(duì)實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)方案，確保施工圖設(shè)計(jì)質(zhì)量是至關(guān)重要的。 　　1.2.1 結(jié)構(gòu)電算中的設(shè)計(jì)概念： 　　現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)分析都借助于計(jì)算機(jī)，在電算過程中，除了數(shù)據(jù)檢查和計(jì)算結(jié)果的電算判斷外，結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)算原理及適用范圍是否符合實(shí)際工程設(shè)計(jì)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(jì)算是否正確及滿足有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。這些判斷均與設(shè)計(jì)概念是否正確密切相關(guān)。 　　1.2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算方法： 　　結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型要進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化程度與計(jì)算程序有關(guān)。簡(jiǎn)化模型要盡量符合真實(shí)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(shí)際結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型應(yīng)與軟件假定的力學(xué)模型相符。 　　1.2.3 樓面整體性及其水平剛度： 　　現(xiàn)在結(jié)構(gòu)計(jì)算在考慮側(cè)向荷載分配時(shí)，主要有3種方法:(1）按各榀抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受荷面積進(jìn)行分配。(2）按各榀抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度單向協(xié)同工作進(jìn)行分配。(3）按所有抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度雙向協(xié)同工作進(jìn)行分配。 　　具體采用那種方法進(jìn)行計(jì)算，和結(jié)構(gòu)的樓（屋）面的整體剛度有關(guān)，剛性樓（屋）面應(yīng)采用（3）進(jìn)行計(jì)算，半剛性樓（屋）面應(yīng)采用（2）進(jìn)行計(jì)算，柔性樓（屋）面應(yīng)采用（1）進(jìn)行計(jì)算。樓（屋面）板是傳遞水平力的主要構(gòu)件，程序計(jì)算中采用的簡(jiǎn)化模型，必須符合實(shí)際情況，樓面剛度的大小，應(yīng)根據(jù)樓（屋）面結(jié)構(gòu)板的厚度、配筋、開洞和錯(cuò)層情況，經(jīng)過設(shè)計(jì)者用概念來判定。 　　1.2.4 其它: 　　在結(jié)構(gòu)電算過程中，還應(yīng)根據(jù)具體情況，對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算的自振周期進(jìn)行折減。對(duì)軸向變形和剪切切變形的影響，現(xiàn)澆樓（屋面）板對(duì)樓面梁慣性矩的系數(shù)增大，梁端彎矩調(diào)幅，柱構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度等問題的考慮，都必須建立在正確的設(shè)計(jì)概念的基礎(chǔ)上，不可盲目套用程序或不做分析按計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則后果不堪設(shè)想，應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員的高度重視。 　　2 房屋構(gòu)造設(shè)計(jì)中的裂縫控制的方法 　　2.1 結(jié)構(gòu)裂縫設(shè)計(jì) 　　2.1.1 平面布置： 　　設(shè)計(jì)建筑平面時(shí)要保持規(guī)則狀態(tài)，防止平面出現(xiàn)異常變化。當(dāng)平面出現(xiàn)凹口時(shí)，則要對(duì)凹口處邊緣添設(shè)拉梁，凹口周邊的樓板要增大厚度且添設(shè)配筋。對(duì)房屋長(zhǎng)度的控制要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，當(dāng)長(zhǎng)度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍且超出較小時(shí)，可對(duì)中部設(shè)置收縮后澆帶。后澆帶之間的距離在30m，位置在梁和樓板的1/3跨處，寬度在900mm左右。徹底分開后澆帶應(yīng)將梁、墻和板，鋼筋之間要保持良好的搭配。在房屋長(zhǎng)度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍且超出較大時(shí)，則要添加變形縫。若建筑物群房和主樓之間的高差值較大，則需要對(duì)中間部位設(shè)置沉降縫或后澆帶，以此縮小由基礎(chǔ)沉降造成的裂縫。 　　針對(duì)外露的相關(guān)構(gòu)件，在水平長(zhǎng)度大于12m后要添加伸縮縫，間距需小于12m，如：掛板、欄板、檐口、雨棚等。若房屋長(zhǎng)度超過40m時(shí)，則需在樓板中部添加后澆帶，以此降低混凝土收縮應(yīng)力及溫度影響。而磚混結(jié)構(gòu)需把單元分戶墻下的樓板斷開澆筑。鋼筋切斷，圈梁不斷開，配筋構(gòu)造見圖1。 　　 　　圖1分戶墻下斷板構(gòu)造 　　2.1.2 構(gòu)件厚度： 　　設(shè)計(jì)時(shí)要把握好鋼筋錨固和耐久性等方面的內(nèi)容，嚴(yán)格限制現(xiàn)澆構(gòu)件的最小厚度，而現(xiàn)澆板板厚最好控制在≥L/30～L/35（L為板的計(jì)算跨度），通常對(duì)于民用建筑不要控制在100mm以上。從當(dāng)前的施工作業(yè)狀況看，板厚較薄時(shí)則會(huì)造成收縮裂縫，這就需要施工人員根據(jù)具體的構(gòu)建狀況進(jìn)行處理，保證各類建筑指標(biāo)在有效范圍內(nèi)。 　　2.1.3 混凝土強(qiáng)度等級(jí)選用： 　　混凝土強(qiáng)度等級(jí)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?，F(xiàn)澆板因其平面尺寸較大，一般現(xiàn)澆樓板的強(qiáng)度等級(jí)不宜大于C30，現(xiàn)澆梁與樓板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜一致。當(dāng)柱和墻的混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于梁和板時(shí)，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與柱和墻相同，梁和柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)不同時(shí)節(jié)點(diǎn)的做法見圖2。 　　 　　圖2 梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土的強(qiáng)度處理 　　2.1.4 配筋設(shè)計(jì)： 　　適當(dāng)?shù)奶岣邩?gòu)件的配筋率，對(duì)控制構(gòu)件的裂縫寬度很有效。在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010.2002）中，對(duì)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(duì)梁和板等不同構(gòu)件，規(guī)范對(duì)其配筋率和鋼筋間距都有明確規(guī)定，對(duì)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(duì)減小構(gòu)件裂縫。所以嚴(yán)格按規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行構(gòu)造配筋和設(shè)置間距（包括受力和構(gòu)造配筋），對(duì)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(duì)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)域配置雙向鋼筋網(wǎng)，與板負(fù)筋搭接。 　　四邊嵌固的現(xiàn)澆樓板，板的收縮受雙向約束，宜在板的4大角產(chǎn)生45°的裂縫，中部產(chǎn)生貫穿裂縫，在房屋屋面板陰陽(yáng)角變形應(yīng)力集中的地方，宜增設(shè)雙層雙向間距100mm的配筋，其范圍為板跨度的1/4，或增設(shè)5Φ10mm放射鋼筋。 　　2.1.5 管線和洞口布置： 　　當(dāng)樓板中有預(yù)埋管線時(shí)，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(shí)，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(shí)，洞口周邊必需做必要的加強(qiáng)措施，洞口尺寸≤300mm時(shí)，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(shí)應(yīng)設(shè)洞邊加強(qiáng)筋；當(dāng)洞口尺寸﹥1000mm時(shí)，應(yīng)在洞口邊增設(shè)邊梁。 　　當(dāng)剪力墻的洞口尺寸≤800mm時(shí)，為防止剪力墻的小洞口角裂，應(yīng)沿洞口周邊進(jìn)行水平筋和縱向鋼筋的補(bǔ)強(qiáng)，并加設(shè)斜筋，配筋構(gòu)造；當(dāng)剪力墻的洞口尺寸﹥800mm時(shí)，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(shí)，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。 　　3 結(jié)語 　　總而言之，建筑行業(yè)施工時(shí)常會(huì)遇到裂縫問題，這就需要施工人員對(duì)整體混凝土結(jié)構(gòu)采取有效的處理措施，保證裂縫問題得到有效解決，這樣才能維持正常的建筑結(jié)構(gòu)性能，對(duì)混凝土裂縫的處理也是保證建筑項(xiàng)目創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的基礎(chǔ)。 　　 　　參考文獻(xiàn)： 　　 　　[1]王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997. 　　[2]羅國(guó)強(qiáng).混凝土與砌體結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2006. 　　[3]惠云玲.工程結(jié)構(gòu)裂縫診治技術(shù)與工程實(shí)例[MI.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2007. 　　[4]GB50011-2008建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S]． 　　[5]GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].