简析建筑结构设计中的裂缝形成原因与措施

2017-03-10董少飞

环球市场 2017年10期

关键词：裙楼主楼结构设计

董少飞

身份证号：130132198707043170

简析建筑结构设计中的裂缝形成原因与措施

董少飞

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建筑结构设计当中的裂缝问题是将严重影响建筑结构设计质量的重要因素，出现裂缝的重要原因包含温度与受力以及活动等相关因素，最后将形成非常重大的安全问题。所以裂缝的控制工作是建筑结构设计中的重要环节。

建筑裂缝；原因；设计；措施

前言

随着我国城市建设的不断加快，混凝土结构在建筑工程项目施工当中得到广泛的运用，但是混凝土工程依然存在着结构两个的问题，这将严重影响着建筑物的正常使用与耐久性。大量的研究与相关的试验证明，混凝土结构裂缝是不可避免的，这将和施工材料本身的特性与结构的受力变形机理有着非常紧密的联系。因此要很好满足建筑的需求与结构的需要，结构设计主要是将混凝土裂缝严格控制在科学合理的范畴之中。本文将结合实际的工作实践与自身的经验，针对建筑结构设计当中的混凝土结构裂缝的问题与相关的控制措施进行深入的分析。

1、建筑结构设计中裂缝形成的原因分析

1.1 混凝土水化热引起的混凝土结构裂缝

当前混凝土现浇施工中，均不同程度加入缓凝剂或早强剂等添加剂，造成混凝土硬化过程中的水化热在后期或早期大量地集中释放，从而使混凝土急速膨胀后又冷却干缩，导致混凝土不规则裂缝的形成。而且，在体积较大、厚度较厚的混凝土浇筑中，因浇筑成型时间差异使混凝土内部水化热不均匀释放，导致内部膨胀和收缩不一致并相互制约而产生裂缝。

1.2 温度应力引起的混凝土结构裂缝

建筑物在使用过程中，混凝土结构受到外界环境温度变化而产生热胀冷缩，当结构变形受到约束时，将会引起应力。若温度变形收到相邻结构约束的，属于外约束，如梁变形受到柱的约束、楼板变形受到梁柱的约束等。若温度变形因内部热量不均匀而受到内部质点之间的约束，属于内约束。约束使温度变形无法自由实施的情况下引起的结构温度应力(约束应力)超过混凝土抗拉强度时，就会产生混凝土结构裂缝。外约束应力常见于炎热地区或严寒地区，而内约束应力常见于日温差较大的山区。

1.3 结构变形不协调引起的混凝土结构裂缝

在结构设计中，有时会不注意将刚度差异较大的结构设置在一起，导致协同变形中，刚度较大的结构拉坏刚度较小的结构。如预应力梁、框支梁等高度较大梁变形较大，经常会把位于梁受拉(压)区的侧边楼板带动变形而产生混凝土结构裂缝。

1.4 结构受力引起的混凝土结构裂缝

因为设计不完善、施工不到位，造成结构个别部位薄弱、有缺陷，当结构受力时产生应力集中而开裂。如楼板内暗埋线管减少结构实际厚度，且线管下方因施工不到位而没形成密实混凝土，造成板跨中暗埋线管处板底开裂。

2、建筑结构设计中裂缝的控制措施

2.1 合理设置建筑变形缝

在混凝土结构裂缝控制过程中，可以通过设置伸缩缝、沉降缝，将结构划分为几个自由独立变形结构单体，可以有效地解决结构温度应力和收缩应力过大、以及基础不均匀沉降的问题。然而，设置变形缝会受到建筑使用功能的限制，例如，在伸缩缝设置时，由于建筑使用功能的不可分割性而不能设置。而且，变形缝的防水防潮问题一直没得到很好的解决。

2.2 设置混凝土后浇带

后浇带，是解决不能设置伸缩缝时的一种解决方式。后浇带一般设计为，在楼层结构剪力较小处留置1米左右宽度的梁板混凝土，在相邻混凝土完成浇筑一段时间以后，才采用微膨胀混凝土进行浇筑。设置后浇带能够有效地解决不适宜设置伸缩缝的结构混凝土，浇筑和固化过程的伸缩变形而产生裂缝问题。甚至，后浇带能解决建筑前期固结敏感土质上的沉降差问题。但是，后浇带无法解决后期使用过程中，混凝土温度变形和结构不均匀沉降变形产生裂缝的问题。

2.3 设置混凝土加强带

因为后浇带的施工周期较长，有时会影响工期或后续工序的施工，所以为缩短混凝土施工工期，经常采用加强带代替后浇带来进行施工。加强带能解决一次成型的超长结构的施工问题。但是，加强带中膨胀剂的掺量控制不好，产生的预压力过大或过小也会造成混凝土开裂。其次，由于加强带需要整层楼板混凝土掺入膨胀剂，导致施工成本有所增加。

3、工程实例

某住宅楼，地下2层，地上20层，采用钢筋混凝土框架结构，楼盖采用钢筋混凝土梁板体系，主楼长度为110m，裙楼长度为80m，裙楼与主楼宽度均为75m。地上部分采用设置抗震缝等措施，以保证混凝土结构的稳定和安全。

4、混凝土结构裂缝的控制措施

4.1 地下室底板及顶板的裂缝控制

根据建筑结构地基分析得知，土质承载力较高。因此，主楼基础采用梁板式筏基，裙楼基础采用独立基础。为了控制混凝土结构的裂缝，地下室底板及顶板沿裙楼与主楼连接处横向设置一道后浇带，以消除地基不均匀沉降的影响；与此同时，裙楼部分和主楼部分分别沿纵向设置一道后浇带和两道后浇带，以释放混凝土温度应力和收缩应力。

4.2 上部结构的裂缝控制

结合本工程建筑建设的特点，主楼与裙楼分为两个单体，因此在裙房与主楼连接处设置宽120mm伸缩缝，以降低整个结构的混凝土温度应力和收缩应力。由于裙楼内部功能需要不能设置伸缩缝。因此，对裙楼部分混凝土结构裂缝进行控制时，应采取以下措施：

(1)一层顶至屋顶纵向设置宽后浇带。(2)混凝土构件不外露，利用填充墙外包，以降低混凝土结构构件温度应力。(3)采取屋面保温措施。(4)屋面板采用双层双向配筋。(5)加设板角加强筋。(6)在施工过程中合理设计混凝土配比。在满足混凝土强度下，尽量减少水泥用量，在混凝土浇筑完毕后，要及时进行混凝土养护，并控制好混凝土入模温度。另外，主楼两侧建筑布置较为灵活，这样不仅有利于结构的抗震，而且可以有效地解决结构混凝土温度应力及收缩应力问题。该工程结合建筑功能和结构安全要求，考虑到结构施工的可行性和经济性，采取混凝土结构裂缝的控制措施，并经实践表明具有一定的可行性，也体现了施工工艺的协调性。