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        關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程的裂縫分析

        2019-07-10 11:50:46王志友邊疆
        中華建設(shè) 2019年4期
        關(guān)鍵詞:預(yù)控墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        王志友 邊疆

        在建筑工程施工和使用中,混凝土裂縫是比較常見的一類質(zhì)量問題,建筑墻體、屋面等部位出現(xiàn)裂縫,不僅影響建筑物美觀,而且增加了建筑物的安全隱患。結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn),建筑物常見的裂縫類型有溫度裂縫、應(yīng)力裂縫、干縮裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫四種類型,并且導(dǎo)致裂縫的原因各不相同。這些裂縫如果不能提前采取預(yù)防或是及時(shí)進(jìn)行治理,還會(huì)逐漸發(fā)育、擴(kuò)大,對(duì)建筑整體使用安全造成影響。近年來,高層建筑數(shù)量增加,人們對(duì)于裂縫問題的重視程度也在不斷增加,相關(guān)的裂縫防控技術(shù)也相繼投入運(yùn)用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程,就是通過分析常見裂縫形成原因,采取預(yù)防、控制措施,將裂縫危害降到最低,取得了防患于未然的應(yīng)用效果。在采取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程時(shí),也需要結(jié)合各類裂縫的成因,分別采取應(yīng)對(duì)措施,將裂縫的出現(xiàn)概率降到最低。作為一種裂縫的事前預(yù)防手段,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程在建筑行業(yè)得到了推廣應(yīng)用。本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程防治混凝土裂縫的技術(shù)要點(diǎn)展開了簡要分析,以期能提高工程建設(shè)質(zhì)量。

        一、建筑結(jié)構(gòu)裂縫類型及成因分析

        1.溫度裂縫

        建筑工程施工中會(huì)使用到大量的混凝土,混凝土的成分主要是水泥、粉煤灰等。水化熱是水泥的一種特性,水泥在遇水后釋放出大量的熱量。在大體積混凝土中,這些熱量沒有途徑及時(shí)散失,造成了內(nèi)部混凝土的溫度逐漸升高,通常情況下會(huì)升高至60℃,與外部混凝土形成了大約20℃~30℃的溫度差。水化熱的存在會(huì)引起較大的溫度應(yīng)力,內(nèi)部混凝土受熱膨脹,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。另外,在澆筑混凝土?xí)r,沒有采取分段、分層澆筑的施工技術(shù)措施,而是一次性將混凝土澆筑完成,也會(huì)導(dǎo)致熱量來不及消散,導(dǎo)致出現(xiàn)溫度裂縫。

        2.應(yīng)力裂縫

        根據(jù)具體作用條件的不同,應(yīng)力裂縫又可分為應(yīng)力集中裂縫和應(yīng)力腐蝕裂縫兩種。其中,應(yīng)力集中裂縫的形成原因是混凝土材料受到力場(chǎng)、溫度、濕度條件發(fā)生改變的時(shí)候,鋼筋材料、混凝土材料相互作用形成內(nèi)力,但是因?yàn)閮?nèi)力的大小、方向不同,在內(nèi)力集中的部位,形成混凝土裂縫的一種現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕裂縫則是應(yīng)力和腐蝕聯(lián)合作用的結(jié)果,在應(yīng)力條件下,材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,導(dǎo)致混凝土的防腐蝕能力降低,進(jìn)而遭受腐蝕,加劇了混凝土裂縫的形成速度。

        3.干縮裂縫

        在配制混凝土過程中,水分的用量必須要嚴(yán)格按照規(guī)定的配比進(jìn)行控制,如果配制時(shí)加水過多,會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度受到影響;反之,如果加水偏少,后期混凝土澆筑完成后,水分蒸發(fā)過快,混凝土的表面容易出現(xiàn)干縮裂縫。除了混凝土本身質(zhì)量方面的原因外,后期養(yǎng)護(hù)工作不到位,也是導(dǎo)致出現(xiàn)干縮裂縫的重要原因。例如,在春、夏兩季施工的建筑工程,由于溫度高、風(fēng)吹日曬,則會(huì)加速混凝土表面水分的流失,而施工單位又沒有及時(shí)采取定期灑水保濕的養(yǎng)護(hù)措施,這也是導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)形成干縮裂縫的一方面原因。

        4.結(jié)構(gòu)裂縫

        在建筑設(shè)計(jì)階段,對(duì)現(xiàn)澆樓板的承載力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性都進(jìn)行了科學(xué)設(shè)計(jì)。但是在后期施工過程中,為了滿足建筑物的某些功能,施工單位需要對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,如果沒有進(jìn)行科學(xué)分析,改造后的建筑墻體的承重力可能會(huì)出現(xiàn)下降。原有的結(jié)構(gòu)因?yàn)椴荒艹休d建筑物重量,出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形,進(jìn)而導(dǎo)致墻體出現(xiàn)裂縫。與上述幾種裂縫相比,結(jié)構(gòu)裂縫對(duì)建筑整體質(zhì)量安全的影響最大,這也是在建筑結(jié)構(gòu)施工中需要重點(diǎn)防控的問題之一。

        二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程防止裂縫的措施

        1. 通過設(shè)計(jì)預(yù)控墻體溫度防止裂縫

        (1)設(shè)置圈梁

        在建筑設(shè)計(jì)過程中,設(shè)置圈梁是抵抗溫度裂縫的有效辦法,在施工中操作起來也相對(duì)方便。圈梁與構(gòu)造柱相連接,形成約束各片墻體的縱向和橫向框格,使墻體保持一個(gè)整體的箱形結(jié)構(gòu),改善了砌體的受力性能,提高了砌體的抗裂能力。屋面圈梁宜沿每道墻體設(shè)置,避免采用半圈梁而引起應(yīng)力集中,其余各層圈梁應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置。

        (2)使用微膨脹混凝土

        使用微膨脹混凝土可提高結(jié)構(gòu)抵抗溫度裂縫的能力。只要微膨脹混凝土的配合比合適,施工養(yǎng)護(hù)好,使用微膨脹混凝土就可以避免或減輕屋面板溫度裂縫的產(chǎn)生。另外,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,一定要慎重處理超長建筑混凝土中加入微膨脹劑的問題。通常,由于加入微膨脹劑后混凝土的膨脹率有很大的離散性,所以往往很難在計(jì)算上精確解決微膨脹劑添加量與伸縮縫設(shè)置間距的定量關(guān)系,所以,在實(shí)際應(yīng)用中,在采用了微膨脹劑后,仍然要結(jié)合其他措施(如后澆帶、加強(qiáng)帶等),并進(jìn)行適當(dāng)?shù)尿?yàn)算,才可有效地預(yù)控墻體溫度裂縫的產(chǎn)生。

        (3)在屋面劃分多個(gè)獨(dú)立單元

        在屋面設(shè)置縱橫向分倉縫,將整個(gè)屋面劃分成若干個(gè)長度較小的獨(dú)立單元,以減小屋面板的總變形值。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,橫向分倉縫宜每隔三個(gè)開間設(shè)一道,縱向進(jìn)深大于10m時(shí)宜在屋脊處設(shè)一道縱向分倉縫,分倉縫寬20mm,采用油膏或?yàn)r青麻絲嵌縫。

        (4)做好混凝土溫度調(diào)控工作

        水化熱是混凝土的一種特殊性質(zhì),特別是在大體積混凝土中,水化熱反應(yīng)中產(chǎn)生了大量的熱量,必須要及時(shí)將這些內(nèi)部熱量排出去,防止混凝土因?yàn)閮?nèi)外溫度差異過大出現(xiàn)溫度裂縫。混凝土溫度調(diào)控的措施有多種,例如在澆筑之前預(yù)留內(nèi)置導(dǎo)管,完成澆筑后利用導(dǎo)管循環(huán)流動(dòng)冷水帶走部分熱量。溫度裂縫與其他形式裂縫相比,是由內(nèi)向外發(fā)生,具有更加隱蔽的特點(diǎn),需要施工單位重點(diǎn)做好防控,保證建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全。

        2.通過設(shè)計(jì)預(yù)控墻體應(yīng)力防止裂縫

        墻體應(yīng)力裂縫的預(yù)控工作,重點(diǎn)要保證建筑物整體結(jié)構(gòu)的剛度。組成建筑結(jié)構(gòu)框架的主要是鋼筋混凝土,可以通過合理設(shè)計(jì)配筋方案,滿足建筑結(jié)構(gòu)承重需要。明確梁柱節(jié)點(diǎn)、梁板節(jié)點(diǎn)等鋼筋密集處的緊固方法,靈活使用鋼筋的焊接、綁扎等方式。同時(shí),要提前安裝好模板,為后期混凝土澆筑創(chuàng)造良好條件,也能夠起到固定、成型的作用。

        3.增加選材的科學(xué)性

        建筑材料的科學(xué)運(yùn)用,是有效預(yù)防裂縫的一種措施。建筑施工人員應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段,提前做好各類建筑材料用量、型號(hào)的準(zhǔn)備工作。此外,在采購建筑材料時(shí),除了要嚴(yán)格對(duì)照采購清單外,還要注意檢查各類材料的質(zhì)量,例如水泥的標(biāo)號(hào)、鋼筋的型號(hào)等。混凝土作為建筑結(jié)構(gòu)的重要組成材料,其質(zhì)量和性能也是影響裂縫的關(guān)鍵因素,需要科學(xué)地優(yōu)化混凝土配制,嚴(yán)格按照技術(shù)流程澆筑混凝土,并做好后期養(yǎng)護(hù)工作,嚴(yán)防混凝土出現(xiàn)干縮裂縫、溫度裂縫等情況。

        4.優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        根據(jù)建筑物功能的不同,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段也會(huì)有一定差異。通過實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程,一方面可以起到規(guī)范和引導(dǎo)作用,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)橄乱徊绞┕そㄔO(shè)提供參考,施工人員要注意嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。如果因?yàn)榭陀^情況,確實(shí)需要對(duì)現(xiàn)行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整,應(yīng)當(dāng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通,重新制定方案后方可繼續(xù)施工。另一方面,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員也要綜合考慮建筑施工后期,因?yàn)闈仓炷翈斫ㄖw重量增加,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成的額外負(fù)荷,這些也都需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程中加以體現(xiàn)。

        三、結(jié)語

        在現(xiàn)代建筑施工中,混凝土裂縫問題受到了高度重視,這不僅是因?yàn)榱芽p的存在影響了建筑物的美觀度,更重要的是影響了建筑結(jié)構(gòu)安全。導(dǎo)致建筑裂縫的原因是多樣的,例如溫度裂縫、干縮裂縫、結(jié)構(gòu)裂縫等。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程,能夠通過提前采取預(yù)防措施,最大限度地避免混凝土裂縫的出現(xiàn),從而將損害降到最低。建筑施工單位也要樹立掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控技術(shù)的應(yīng)用方法,切實(shí)保障建筑結(jié)構(gòu)安全,提升建筑物的整體施工質(zhì)量。

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