論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中現(xiàn)澆混凝土裂縫的控制

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，城市化速度加快，城市對基礎(chǔ)設(shè)施和各類住宅的需求大增，在建筑工程中現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)得到了大范圍的應(yīng)用。但是在普及現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中，混凝土裂縫問題不斷出現(xiàn)，直接制約著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新發(fā)展。但是現(xiàn)代工程材料的發(fā)展能夠大大減小混凝土建筑結(jié)構(gòu)裂縫的危害，使其能夠滿足建筑使用規(guī)范。本文主要探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫產(chǎn)生的原因和控制方法。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；現(xiàn)澆混凝土；裂縫控制

1 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計

在裂縫控制中，混凝土結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計有著重大影響。概念設(shè)計可以幫助快速確定設(shè)計方法，并充分利用各個基礎(chǔ)構(gòu)件與整體結(jié)構(gòu)體系的關(guān)系，快速思考和選擇總體結(jié)構(gòu)。因為基礎(chǔ)構(gòu)件的力學(xué)特性對整體建筑結(jié)構(gòu)有重大影響，可以通過概念設(shè)計的創(chuàng)新來得到穩(wěn)定性和抗裂性都很好的總體結(jié)構(gòu)方案。

1.2 設(shè)計概念

與概念設(shè)計可以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)安全的總體結(jié)構(gòu)方案不同，設(shè)計概念，通過在施工圖紙設(shè)計過程中認(rèn)真把握對工程結(jié)構(gòu)計算需要的力學(xué)理論和材料特性的概念，確定優(yōu)良的圖紙設(shè)計和總體設(shè)計方法[1]。

1.2.1 結(jié)構(gòu)電算法的設(shè)計概念

計算機在現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)分析中已經(jīng)不可或缺，計算結(jié)果和數(shù)據(jù)檢查都需要電算，但是應(yīng)用分析和程序選擇還需要人力進(jìn)行重要判斷。應(yīng)用分析是指判斷結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的計算是否正確。程序選擇是指對程序的原理和運用范圍進(jìn)行判斷，比較是否符合工程設(shè)計要求。

1.2.2 結(jié)構(gòu)計算方法

結(jié)構(gòu)計算的方法是通過建立模型，然后依據(jù)計算程序簡化模型，使模型適應(yīng)其實際的使用環(huán)境。結(jié)構(gòu)的荷載布置和剛度以及連接特性都是模型必須包含的。簡化模型的最終實際特性要一致于軟件模擬的模型。

1.2.3 樓面水平強度和整體性

結(jié)構(gòu)計算的各榀抗側(cè)力結(jié)構(gòu)分配主要包含三個方面：剛度單向協(xié)同、剛度雙向協(xié)同和受荷面積。結(jié)構(gòu)樓面的總體剛度決定了計算方法的選擇。同時，樓面剛度需要依據(jù)樓面配筋和厚度等情況進(jìn)行判斷。

2 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制分析

控制裂縫的意識必須貫穿在建筑設(shè)計和施工的整個過程中，并且采取必要的工程措施來控制裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)大。

2.1 荷載裂縫的控制分析

在工程設(shè)計施工中，必須把荷載裂縫控制在工程規(guī)范允許的最大限度內(nèi)，可以通過在設(shè)計計算和構(gòu)造上運用“抗”原則，來抵消結(jié)構(gòu)內(nèi)部的多種荷載效應(yīng)，使其既能夠滿足承載力要求，又能夠滿足抗變形和抗裂要求[2]。

2.2 變形裂縫的控制分析

在處理由于變形而引起的裂縫，在采用“抗”原則基礎(chǔ)上還可以采用“放”原則。“抗”原則主要是通過在建筑結(jié)構(gòu)中合理的強化配筋來提高混凝土的整體彈性從而有效緩解混凝土結(jié)構(gòu)的變形。同時，強化配筋還可以提高建筑的抗裂性，如可以在屋面板角部位和橫梁側(cè)面合適的增加鋼筋數(shù)量來提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗裂性。但是“抗”原則也有相應(yīng)缺點。當(dāng)混凝土變形一定時，適量的增加鋼筋能夠固化結(jié)構(gòu)，但是過量的增加鋼筋卻會導(dǎo)致收縮裂縫大量產(chǎn)生；當(dāng)混凝土收縮變形過大時，過多的鋼筋不僅不能控制裂縫寬度，反而擴(kuò)大裂縫寬度。當(dāng)“抗”原則效果不好時，應(yīng)采用“放”原則。在設(shè)計過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照國家建筑規(guī)范，合理布置沉降縫、伸縮縫和滑動層。

在一些混凝土結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致變形的因素較多并且對結(jié)構(gòu)影響很大，此時應(yīng)采取“抗放”結(jié)合的方式。通過在施工中設(shè)置后澆帶，待大部分變形完成后，對后澆帶澆灌以形成結(jié)構(gòu)整體，來抵消各種變形。

3 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制方案創(chuàng)新

控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫普遍采用設(shè)計和構(gòu)造兩種措施，其對結(jié)構(gòu)裂縫大部分表現(xiàn)在構(gòu)造縫布置和配置鋼筋等方面。在設(shè)計過程中，要主要考慮建筑結(jié)構(gòu)的尺寸 和體量，并盡力使構(gòu)件不斷續(xù)，以減少溫度對變形的影響。同時對于高度相差太大的建筑要通過布置沉降縫和鋼筋來減小裂縫寬度，綜合利用“抗”和“放”的原則來控制裂縫。

3.1 結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置

在建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置上，應(yīng)該主動避免凹口產(chǎn)生，若出現(xiàn)凹口應(yīng)立即在四周牽引支梁，并且加厚樓板和布置鋼筋以固化平面。另外，應(yīng)該在規(guī)范范圍內(nèi)設(shè)置房屋長度，若出現(xiàn)長度過長，可通過布置收縮后澆帶和變形縫來解決。一般建筑物主樓和群房高度相差很大，此時可以通過設(shè)置后澆帶和沉降縫來縮小建筑結(jié)構(gòu)裂縫[3]。

3.2 混凝土構(gòu)件厚度

在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)該要對耐久性和鋼筋錨固進(jìn)行著重分析，從而限制現(xiàn)澆構(gòu)件所應(yīng)取得最小厚度。一般來講，現(xiàn)澆板的厚度應(yīng)該大于L/32，在考慮樓板內(nèi)部管道半徑的作用后民用建筑的相應(yīng)指標(biāo)應(yīng)該大于一百毫米。依據(jù)實踐可知，收縮裂縫一般在樓板厚度較小時出現(xiàn)，不同的構(gòu)件應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的最小厚度值。

3.3 混凝土強度等級

水泥總量隨著混凝土的強度級別的升高而增加，水灰比也相應(yīng)的增大，裂縫出現(xiàn)的可能性也越大。由于現(xiàn)澆板的平面一般來說比較大，其所用的混凝土強度級別最好小于C30。同時樓板和現(xiàn)澆板的混凝土所選等級應(yīng)該相同。而當(dāng)板和梁的混凝土級別小于墻和柱時，結(jié)構(gòu)核心部位所用混凝土級別應(yīng)該與墻和柱一致。

3.4 配置鋼筋設(shè)計

根據(jù)實際需要，合理增加構(gòu)件的配筋率可以有效減小裂縫寬度。在相關(guān)工程規(guī)范中，鋼筋間距和配置鋼筋比率在不同構(gòu)建中都得到了明確規(guī)定，主張采用鋼筋間距較小原則。在實際建筑工程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)工程規(guī)范來設(shè)置鋼筋間距和配置鋼筋。

在建筑結(jié)構(gòu)的樓面板應(yīng)該選用雙向雙層來配置鋼筋，特別在一些沒有鋼筋連接的部位要配置鋼筋來將樓板支起，一般是采用雙向鋼筋網(wǎng)來配置鋼筋。

3.5 洞口和管線放置

在樓板中埋放管道線路的時候還應(yīng)該在其上部部放鋼絲網(wǎng)片，同時管道線路的半徑應(yīng)該小于樓板厚度的1/3，管道邊緣與樓板的距離應(yīng)該大于26毫米，另外要在管線有重疊交叉的地方采取絕緣措施，避免直接疊放。在樓板的洞口要采取相應(yīng)的強化措施，洞口尺寸要小于350毫米，鋼筋不能穿過洞口，同時要在洞口周圍設(shè)置鋼筋以強化其結(jié)構(gòu)強度。另外在主梁中間位置的洞口，要分散布放在拉力較弱的地方，同時也需要在洞口旁邊增加傾斜鋼筋來箍住洞口。

4 結(jié)語

總而言之，在現(xiàn)澆混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，需要充分考慮次應(yīng)力效應(yīng)和荷載效應(yīng)，合理利用“抗”和“放”原則， 充分考慮建筑物的空間和平面結(jié)構(gòu)，才能有效減少結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。另外通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計的不斷創(chuàng)新和工程材料的探索，積極采用各種結(jié)構(gòu)方案來控制裂縫以使其滿足規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王鐵夢.淺析工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[J].國學(xué)咨詢，2010（4）.

[2] 惠云玲.工程結(jié)構(gòu)裂縫診治技術(shù)與工程實例探究[J]中國科技，2012（7）.

[3] 羅國強.略論混凝土與砌體結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)[J].中國建材，2011（3）.