建筑结构设计中控制裂缝的分析

徐 金

(萍乡市规划勘察设计院,江西 萍乡 337000)

现代建筑多是采用混凝土结构,裂缝的存在无法完全避免,如何对裂缝进行有效控制和处理,是工程技术人员需要深入研究的课题。裂缝的存在会对建筑结构的稳定性和安全性产生威胁,也会影响建筑工程的质量,而想要对裂缝问题进行解决,必须了解其类型和成因,针对裂缝的性质,采取切实可行的应对策略。

1 建筑结构设计中裂缝类型

建筑结构设计中,比较常见的裂缝类型有几种：一是沉降收缩裂缝,主要是由于地基土质不均、含水量大或者回填不实等因素引发的不均匀沉降导致,也可能是模板本身刚度不足,支撑间距设置不合理,尤其是在冬季,如果模板支撑在冻土层,当温度上升,冻土解冻产生不均匀沉降,就可能引发混凝土结构开裂问题；二是塑性收缩裂缝,指混凝土凝结前,表面失水过快引发结构体积的急剧收缩,在收缩应力超过混凝土抵抗强度会,就会导致结构表面开裂。一般情况下,塑性收缩裂缝多出现在大风或者干热天气；三是温度应力裂缝,通常出现在大体积混凝土或者温差变化较大的区域,主要是混凝土产生的水化热积聚在结构内部无法及时散发,导致内部温度急剧上升,结构表面则散热较快,过于强烈的内外温差导致混凝土结构内外膨胀收缩程度不同,由此产生的拉应力如果超出了混凝土本身的抗拉强度极限值,就会导致混凝土结构裂缝的产生[1]。

2 建筑结构设计中裂缝成因

建筑结构设计中,裂缝产生的原因体现在很多方面：一是在设计阶段,设计人员没有经过细致全面的研究,计算分析的数据存在偏差,导致建筑结构设计缺乏合理性,在施工中出现结构受力不均衡的情况,很容易就会造成结构损坏,引发开裂现象；二是在进行具体设计的过程中,设计人员没有到施工现场进行有效勘察,仅仅依靠理论数据进行计算分析,设计方案的适用性略显不足,无法实现最佳的设计目标,也可能导致裂缝等问题的出现；三是在设计图纸中没有做好明确细致的标注,施工前也没有进行技术交底,导致施工人员对于设计施工图纸中的内容产生了理解方面的偏差,不了解设计人员的真实意图,在施工中存在失误,继而造成结构开裂等问题；四是材料控制不足,在结构设计环节,设计人员必须充分考虑建筑结构不同部位对于压力荷载、强度、抗渗性能等的现实需求,对材料型号、规格等进行标注,做好材料质量控制。如果原材料质量控制不足,或者盲目节约成本使用了不合格材料,导致其各项性能都无法达到相关标准的要求,裂缝问题也就难以避免,甚至会对建筑整体的稳定性和安全性造成影响。

3 建筑结构设计中裂缝控制

3.1 优化结构设计

建筑工程建设中,应该高度重视结构设计工作,要求设计人员深入到施工现场,做好现场勘察工作,了解现场的实际情况,确保设计方案能够真实反映建筑工程的实际情况。对于一些隐蔽性工程或者重点工程,设计人员需要在设计图纸中对相关参数进行标注,做好相应的技术交底工作,确保施工人员能够明确设计意图,合理组织施工。施工前需要做好设计图纸的审核工作,对于可能引发施工裂缝的关键环节更是必须重点审查,保证设计合理,通过与设计人员的沟通交流,尽可能避免设计不当导致的施工裂缝。例如,应该适当加强纵向梁或者墙体的纵向通长钢筋,确保其不小于支座或者跨中钢筋面积的1/4,侧向构造钢筋的直径不能小于16,墙体水平纵向钢筋最小配筋率不低于0.4%。又如,可以在结构中设置相应的控制缝,引导混凝土收缩裂缝有序出现,避免相邻区域开裂的情况。

控制缝的间距不能超过12m,通常设置在柱体或者墙体位置,内部钢筋贯通,因此并不会对结构整体性能产生影响。

3.2 控制材料质量

可以根据混凝土结构的性能需求,选择相应强度和品种的水泥,配合级配良好的砂石,将砂石含泥量控制在相关规范要求的范围内。应该尽可能避免使用早强高的水泥,将水泥用量控制在460kg/m3以内,减少水化热。材料进场前,需要做好验收工作,检验其出厂合格证明和质量验收证明,配合抽样检测来保证材料的质量；使用前,需要再次对材料进行质量检测,确保其在存储过程中没有出现变质,具备良好的性能。另外,应该做好混凝土配比设计工作,由专人通过相应的配比实验确定混凝土配比,而且当外界环境发生较大变化时,需要重新确定配比,尽可能减少环境因素对于混凝土质量的影响。也可以在混凝土中加入相应的抗裂防水剂,使混凝土产生适量膨胀,在钢筋限制下于内部产生0.2-1.0MPa的预压应力,抵消混凝土收缩环节产生的拉应力,从而有效预防混凝土开裂。

3.3 重视施工管理

在建筑工程混凝土施工中,应该安排专人做好施工管理和质量控制工作,确保施工人员能够严格依照相应的施工流程进行操作,避免操作不当引发的混凝土开裂问题。同时,应该重视混凝土养护工作,将养护周期控制在14-28d,对于大体积混凝土,需要关注水化热问题,采取相应的降温措施。混凝土在浇筑、振捣过程中,上涌的泌水和浮浆沿混凝土面排到后浇带的排水沟,通过沟内设置的集水坑抽出基坑,以提高混凝土质量,减少表面裂缝。混凝土振捣成型后,需要做好蓄水保温,如在表面覆盖彩条布、塑料薄膜等进行养护,避免内外温差过大引发的温度裂缝[2]。

4 结语

总而言之,建筑结构设计是确保建筑工程顺利施工的基础和前提,也是保证建筑质量达标的关键环节。结构设计阶段,设计人员应该从建筑本身的使用性质出发,结合施工现场周边的地质水文条件,确定好建筑结构类型以及不同部位需要承受的压力荷载,对建筑材料等级进行规范,尽可能避免裂缝的产生,在保证结构设计科学性、合理性的同时,保证建筑工程的施工质量和使用安全。