论工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝处理

【摘要】工业建筑中的裂缝对结构的安全性及耐久性造成不良影响，通过分析工业建筑结构选型与混凝土裂缝之间的关系，提出了在混凝土设置伸缩缝、沉降缝等措施进行预防，再针对混凝土施工养护等方面存在的问题进行了分析，得出了结论对工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝的处理具有积极意义。

【关键词】工业建筑；结构设计；裂缝处理

结构裂缝无论对于工业建筑还是民用建筑来说都是常见的问题，伴随着我国经济的快速发展，建筑结构朝着跨度更大、高度更高、尺寸截面更窄的方向发展，这些因素将面临着更为严重的应力集中问题，从而导致结构裂缝时常发生。对于工业建筑来说，裂缝控制是施工及后期维护中重要的控制目标。裂缝的存在，对工程的整体质量造成不良影响，也对工厂以后的安全运行造成隐患。裂缝的控制与结构选型具有直接关系，在建设过程中应对设计、材料、维护、勘察等各方面进行严格论证与把关，才能最大程度降低裂缝的出现。

1、工业建筑结构设计选型分析

工业建筑结构设计选型具体包括多种因素，例如结构跨度、结构柱的高度、结构的横截面积、不均匀沉降控制范围等等，因此，设计院应按照建筑的功能，在结构基本参数、外荷载大小确定的情况下对结构的受力体系进行选择，比如选定框架结构、砖混结构、桁架结构等等，在结构体系确定之后，要根据设计方案对结构梁、柱、辅助结构的位置进行确定，并同时对截面尺寸、钢筋类型及混凝土等级进行计算。对于高度较大的工业建筑，应尽量选择预应力混凝土作为梁结构，其顶部结构的棚架、棚盖等上覆材料应尽量选择质量轻、刚度较大的材料，这样可降低对横梁的竖向荷载，从而减低裂缝的发生。另外，在脚手架选型方面，应根据梁身跨度设置满堂架，并且在混凝土达到设计强度的百分之八十之后方可拆除脚手架。裂缝控制应提前进行预防，无论施工单位还是设计单位都应对裂缝控制进行严格把关，在工程造价允许的情况下，应尽量提高混凝土等级及受力主筋的等级。设计单位在设计时，应主要以结构的强度对裂缝进行控制，提高结构受拉面的钢筋配筋量，让结构的受弯强度变大。如果结构的自身重量较大或其他原因无法避免裂缝的产生时，应在结构设置伸缩缝或施工缝，允许结构发生一定的变形，降低结构内部应力对结构的损坏。前期设计包括结构概念设计及功能设计，是指在建筑结构施工之前对结构的整体功能与外表概念进行设计与规划，具体到结构上就是结构的尺寸、材料以及强度设计。结构的功能设计是结构设计的先导，只有概念设计满足了功能需要，才能保证工业建筑的存在意义。因此，在结构设计时，应对结构的服务年限、结构的人文环境、结构的地理位置等等进行综合考虑，并结合结构的力学特性设计出功能最大化、概念最创新的建筑。另外，在结构设计时，应采用数值模拟软件对结构的可靠度进行分析。根据结构的设计荷载对结构的应力分布规律进行分析，描绘出结构的水平及竖向位移变化规律，然后根据数据对结构可能产生的裂缝进行计算，得出最大裂缝出现的位置以及尺寸。

工业建筑在设计时，应同时满足极限承载力及正常使用承载力要求，而混凝土结构设计中，裂缝宽度控制标准与施工环境、功能服务密切相关。对于低等级的混凝土来说，在杆件内力达到设计强度的百分之三十时，裂缝将极易出现，并且允许范围为0.05mm～0.1mm，这种裂缝宽度对结构的荷载承载能力来说影响极大。

2、工业建筑结构强度及裂缝分析

工业建筑结构裂缝出现的原因大致可分为三种：第一种，结构强度不够时，在外部荷载作用下产生裂缝；第二种，结构温度引起的内力过大造成的应力集中，造成裂缝发生；第三种，结构在地震震动下产生裂缝。对于第一种情况来说，应提高结构材料强度，对钢筋选型、混凝土等级选型重新进行计算，根据结构横截面受拉。受压公式计算出斜裂缝可能出现的位置以及尺寸。同时，在计算外荷载时，应对外荷载的计算选取一个放大系数，系数通常选择为1.3、1.5等等，避免荷载在特殊情况下变大而导致结构产生意外裂缝。对于第二种，混凝土在浇筑时，应根据天气温度判断施工时间，若外界温度超过30度时，不宜浇筑混凝土。因为，温度过高，浇筑混凝土过程中，产生的温度不能很好地释放，导致混凝土产生膨胀，从而产生空隙，影响混凝土结构的成品质量。对于第三种情况，应根据地勘资料，增大荷载取值系数。在地震频繁的地区，应按照抗震设防等级确定荷载取值。为了增加结构的强度和稳定性，可以在不改变结构形式的情况下进行加固，例如在结构梁设置辅助立柱、在横梁上部假设钢桁架等等。另外，在结构出现裂缝时，可以在裂缝位置设置固定脚手架对其重新浇筑混凝土。

3、混凝土材料控制

混凝土的水热化性能影响混凝土浇筑时释放的热量大小，当水热化系数较高时，浇筑形成的构件性能不稳定。当水泥的收缩性较高时，形成的混凝土会出现裂缝，对钢筋的预应力造成损失。另外，为了防止混凝土的氯离子对钢筋的腐蚀，应控制混凝土的氯离子含量。在钢筋配置时，应严格按照规范《混凝土结构设计规范》执行，应满足结构受拉钢筋的配筋率和钢筋等级要求。对受力状态不同的构件，应调整结构中构造筋的位置，尽量使钢筋承受拉应力，降低裂缝出现的可能。当裂缝出现时，应对表面裂缝进行填充和涂抹。涂抹主要针对于表面裂缝小而潜的情况，且混凝土无法进入裂缝深部，对裂缝的控制效果一般。填充法是采用其他材料对裂缝进行填充，且该材料能进入混凝土内部，与混凝土较好的融合，此方法适用于裂缝宽度较大、较深的情况。混凝土出现裂缝的另一种原因是，混凝土在浇筑完成后没按照要求进行养护，或者养护时间较短。理论上讲，混凝土养护应在结构上覆盖草杉、湿棉布等材料，然后通过洒水对材料进行养护，但施工现场往往直接在构件上洒水。这种做法不能在构件上形成水膜，养护效果极差。因此，在夏季高温季节，应通过在构件上覆盖遮挡物以及吸水物对构件进行养护。

4、结论

工业建筑结构应根据结构的服务功能确定合理的结构形式，为了防止裂缝出现，对每一个构件的受力状态及变形可能性进行计算，同时保证工程造价的合理性。文章通过分析工业建筑选型中应注意的问题，采取设置伸缩缝、沉降缝等措施，然后根据混凝土设计、施工养护等方面出现的问题进行了分析，得出了结论对工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝的处理具有积极意义。

参考文献

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

作者简介

许力（1986.11—），女，汉族，山东省青岛市人，本科，助理工程师，结构设计师，研究方向：工业结构设计