论工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝的处理

王蓝

【摘 要】 工业建筑中裂缝发展变化会引起结构构件耐久性和适用性不同程度的降低，甚至破坏结构构件，给工业生产带来危害。本文通过系统分析和整理，找出了工业建筑结构设计选型和混凝裂缝之间的关系，分析各类裂缝的原因，找出了治理裂缝的方法。

【关键词】 工业建筑；结构设计选型；混凝土裂缝；裂缝处理

前言：

结构裂缝是我国工业建筑施工中普遍存在的问题，结构超大化、复杂化都增加了裂缝出现的几率。混凝土结构裂缝一直是工业建筑施工的关键控制点，它不仅影响了项目工程的整体质量，还给人们的生命安全带来了隐患。

在结构选型和施工过程中要采取有效措施减少裂缝数量和宽度，避免有害裂缝的产生，保证整个建筑工程质量。工业建筑中，结构裂缝的种类多，关乎到设计、材料、温度、施工等，而且特点和形成规律各不相同。首先要选择一个合理的结构形式，降低结构约束程度。

1 工业建筑结构设计选型

工业建筑结构设计选型包括结构体系的选择，柱网的布置，梁的布置，剪力墙的分布，基础的选型等。设计人员根据建筑物的性质、高度、重要程度、当地的抗震设防列度、风力情况等条件来选择合适的结构体系。是采用砖混结构、框架结构、框剪结构、框支结构、筒体，还是巨型框架、脊骨体系……选定结构体系后，就要具体决定柱、梁、墙（剪力墙）的分布和尺寸等。工业建筑高度、规模、投资都在日益增大，加上影响结构选型的各种综合因素增多，都需要更加先进、更优化的结构系统相匹配。在结构设计选型中选择预应力钢筋混凝土结构，轻钢结构和各种轻型空间结构等轻型结构能够在一定程度上增加建筑的抗载能力。

结构设计选型的过程中要考虑到对裂缝的控制。首先要从早起就对裂缝进行预防控制，工程单位在设计方案阶段和施工图阶段都要树立较强的裂缝意识。对于荷载裂缝，要将其控制在规范规定的限制范围以内，要采用“抗放”结合的原则，“抗”可以对结构构件某些部位从构造合理上加强配筋、提高混凝土弹性极限拉伸，约束混凝土变形。当“抗”原则控制裂缝代价过高或者没有作用时，可以采用“放”的原则，合理设置伸缩缝、沉降缝、滑动层。

1.1 结构概念设计

概念设计，是指在施工图阶段，对工程结构计算所需的材料性能、力学知识和结构分析方面，必须有一个正确的概念，这对实现总体设计方案，确保施工图设计质量是至关重要的。其思维方式习惯于重视横向思维、重视实践、重视综合考虑、重视改革创新、重视相对性。在结构设计选型中采用概念设计能够在一定程度上控制裂缝形成。概念设计是结构设计的中的一种新思路，能够用整体概念考虑结构总体系统和各个基本分体之间的力学关系，创造一个良好、安全和经济的结构总体方案。

计算机技术和信息技术的发展使得现在结构分析常常借助于计算机运算，即结构电算。结构电算中的程序选择和应用分析都和概念设计密切相关。结构计算的过程中要简化计算模型，简化计算程序。模型要尽量符合真实受力情况，包括结构构件的空间布置、荷载的分布、结构构件的刚度、形式、约束、连接、位移变形特征等，实际结构的简化模型应与软件假定的力学模型相符。

1.2 极限状态设计

工业建筑结构要满足承载力极限和正常使用极限。混凝土结构最大裂缝宽度控制标准是根据环境和使用情况调制定的，普通钢筋混凝土构件内力接近30%极限荷载容易出现裂缝，这种裂缝宽度在0.05～0.1mm之间，很容易影响结构安全。很多工程的梁式结构、框架结构在自重作用下出现受拉区开裂或者剪力区主拉应力裂缝。

2 现浇钢筋混凝土结构是现代工业建筑中常用的结构形式

钢筋混凝土结构裂缝主要包括：外荷载直接应力产生裂缝；外荷载作用产生结构次应力引起的裂缝；结构变形差产生的裂缝。

加强建筑物刚度和强度。①采取结构加固控制。钢筋混凝土结构加固能够有利于结构强度加固、稳定性加固、刚度加固、抗裂性能加固。结构加固可以分为不改变结构受力图形和改变受力图形两种加固方法。②设置封闭圈梁和构造柱。圈梁设置在基础顶面，顶层门窗上方。圈梁的宽度等于墙厚，高度不小于120mm。所采用的混凝土强度等级不低于C15。纵向连续浇注，一次完成以形成整体结构。构造柱应设置在外墙四角和内外墙交接处，其钢筋与圈梁连接成整体。

3 混凝土材料控制

3.1 材料选择

选择水热化较低的水泥，检查安定性不合格的水泥。选择有利于抗拉性能的混凝土配级，减小水灰、减少坍落度、降低砂率，降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量和杂质含量。对水平构件梁、板、墙等可以采用中低强度级混凝土，加强构造配筋。选择水热化和收缩性比较小的外加剂和掺合料。

3.2 配筋设计

砂浆配合比要结合施工要求和现场材质进行准确确定，并且根据材质的变化进行及时调整。适当提高构件配筋率能够控制构件裂缝宽度。在《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中对受拉钢筋的最小配筋率做出了明确规定：0.2和45ft/fy中较大值。对梁、板不同构件，其配筋率和钢筋间距都有明确规定，对板的受力钢筋配置，选择直径较小间距较密为原则，减少构件裂缝。

3.3 加强力学裂缝控制

采取表面处理法和填充法。表面涂抹法是當裂缝细小而浅，浆材难以灌入到其中，可以采用这种方式控制裂缝。涂抹法主要应用于裂缝深度还没有达到钢筋深处，且不漏水、不伸缩的裂缝；填充法是使用使用材料进行填充的，适用于宽度较大、面积较大的裂缝。

3.4 选择合适的混凝土浇筑方法

混凝土经常采用分层浇筑，这种浇筑方法能避免证混凝土裂缝的产生。还可以采用分段分层法，从混凝土底层浇筑，在浇筑2～3层里面的时候再返回去浇筑第二层，这样逐层浇筑。斜面分层法也是混凝土浇筑的一种方法，比较适合结构长度超过厚度3倍以上的情况。当整个混凝土斜面坡度小于30%时，进行连续浇筑，在下一次混凝土初凝之前将上层混凝土浇筑完毕。

3.5 混凝土养护

混凝土产生开裂的一重要原因是养护部到位。混凝土等到放热高峰期过后，要进行洒水养护，养护期间要注意温度变化，保证混凝土温差控制在适当的范围之内。混凝土表面覆盖薄膜、草袋，减少混凝土表面的热扩散，为混凝土提供潮湿环境。在夏季等高温天气，很容易发生干缩裂缝，要尤其注意防干保湿。

4总结

工业建筑结构要满足生产需要根据使用功能、自身条件、环境因素等多方面进行设计和选择。尽量达到合理性和经济性。在设计的过程中还要考虑对裂缝的影响，在设计之初就做好裂缝预防措施，能够在很大程度上避免结构裂缝，保障建筑的质量。

参考文献：

[1]张吉人.建筑结构设计施工质量控制[M].中国建筑工业出版社.2006.9.

[2]赵国藩，李树瑶.钢筋混凝土结构的裂缝控制[M].北京：海洋出版社，1991.67～71.

[3]惠云玲.工程结构裂缝诊治技术与工程实例[M].北京：中国建材工业出版社，2007.