建筑結構設計中控制裂縫的分析

徐 金

(萍鄉市規劃勘察設計院,江西 萍鄉 337000)

現代建筑多是采用混凝土結構,裂縫的存在無法完全避免,如何對裂縫進行有效控制和處理,是工程技術人員需要深入研究的課題。裂縫的存在會對建筑結構的穩定性和安全性產生威脅,也會影響建筑工程的質量,而想要對裂縫問題進行解決,必須了解其類型和成因,針對裂縫的性質,采取切實可行的應對策略。

1 建筑結構設計中裂縫類型

建筑結構設計中,比較常見的裂縫類型有幾種：一是沉降收縮裂縫,主要是由于地基土質不均、含水量大或者回填不實等因素引發的不均勻沉降導致,也可能是模板本身剛度不足,支撐間距設置不合理,尤其是在冬季,如果模板支撐在凍土層,當溫度上升,凍土解凍產生不均勻沉降,就可能引發混凝土結構開裂問題；二是塑性收縮裂縫,指混凝土凝結前,表面失水過快引發結構體積的急劇收縮,在收縮應力超過混凝土抵抗強度會,就會導致結構表面開裂。一般情況下,塑性收縮裂縫多出現在大風或者干熱天氣；三是溫度應力裂縫,通常出現在大體積混凝土或者溫差變化較大的區域,主要是混凝土產生的水化熱積聚在結構內部無法及時散發,導致內部溫度急劇上升,結構表面則散熱較快,過于強烈的內外溫差導致混凝土結構內外膨脹收縮程度不同,由此產生的拉應力如果超出了混凝土本身的抗拉強度極限值,就會導致混凝土結構裂縫的產生[1]。

2 建筑結構設計中裂縫成因

建筑結構設計中,裂縫產生的原因體現在很多方面：一是在設計階段,設計人員沒有經過細致全面的研究,計算分析的數據存在偏差,導致建筑結構設計缺乏合理性,在施工中出現結構受力不均衡的情況,很容易就會造成結構損壞,引發開裂現象；二是在進行具體設計的過程中,設計人員沒有到施工現場進行有效勘察,僅僅依靠理論數據進行計算分析,設計方案的適用性略顯不足,無法實現最佳的設計目標,也可能導致裂縫等問題的出現；三是在設計圖紙中沒有做好明確細致的標注,施工前也沒有進行技術交底,導致施工人員對于設計施工圖紙中的內容產生了理解方面的偏差,不了解設計人員的真實意圖,在施工中存在失誤,繼而造成結構開裂等問題；四是材料控制不足,在結構設計環節,設計人員必須充分考慮建筑結構不同部位對于壓力荷載、強度、抗滲性能等的現實需求,對材料型號、規格等進行標注,做好材料質量控制。如果原材料質量控制不足,或者盲目節約成本使用了不合格材料,導致其各項性能都無法達到相關標準的要求,裂縫問題也就難以避免,甚至會對建筑整體的穩定性和安全性造成影響。

3 建筑結構設計中裂縫控制

3.1 優化結構設計

建筑工程建設中,應該高度重視結構設計工作,要求設計人員深入到施工現場,做好現場勘察工作,了解現場的實際情況,確保設計方案能夠真實反映建筑工程的實際情況。對于一些隱蔽性工程或者重點工程,設計人員需要在設計圖紙中對相關參數進行標注,做好相應的技術交底工作,確保施工人員能夠明確設計意圖,合理組織施工。施工前需要做好設計圖紙的審核工作,對于可能引發施工裂縫的關鍵環節更是必須重點審查,保證設計合理,通過與設計人員的溝通交流,盡可能避免設計不當導致的施工裂縫。例如,應該適當加強縱向梁或者墻體的縱向通長鋼筋,確保其不小于支座或者跨中鋼筋面積的1/4,側向構造鋼筋的直徑不能小于16,墻體水平縱向鋼筋最小配筋率不低于0.4%。又如,可以在結構中設置相應的控制縫,引導混凝土收縮裂縫有序出現,避免相鄰區域開裂的情況。

控制縫的間距不能超過12m,通常設置在柱體或者墻體位置,內部鋼筋貫通,因此并不會對結構整體性能產生影響。

3.2 控制材料質量

可以根據混凝土結構的性能需求,選擇相應強度和品種的水泥,配合級配良好的砂石,將砂石含泥量控制在相關規范要求的范圍內。應該盡可能避免使用早強高的水泥,將水泥用量控制在460kg/m3以內,減少水化熱。材料進場前,需要做好驗收工作,檢驗其出廠合格證明和質量驗收證明,配合抽樣檢測來保證材料的質量；使用前,需要再次對材料進行質量檢測,確保其在存儲過程中沒有出現變質,具備良好的性能。另外,應該做好混凝土配比設計工作,由專人通過相應的配比實驗確定混凝土配比,而且當外界環境發生較大變化時,需要重新確定配比,盡可能減少環境因素對于混凝土質量的影響。也可以在混凝土中加入相應的抗裂防水劑,使混凝土產生適量膨脹,在鋼筋限制下于內部產生0.2-1.0MPa的預壓應力,抵消混凝土收縮環節產生的拉應力,從而有效預防混凝土開裂。

3.3 重視施工管理

在建筑工程混凝土施工中,應該安排專人做好施工管理和質量控制工作,確保施工人員能夠嚴格依照相應的施工流程進行操作,避免操作不當引發的混凝土開裂問題。同時,應該重視混凝土養護工作,將養護周期控制在14-28d,對于大體積混凝土,需要關注水化熱問題,采取相應的降溫措施。混凝土在澆筑、振搗過程中,上涌的泌水和浮漿沿混凝土面排到后澆帶的排水溝,通過溝內設置的集水坑抽出基坑,以提高混凝土質量,減少表面裂縫。混凝土振搗成型后,需要做好蓄水保溫,如在表面覆蓋彩條布、塑料薄膜等進行養護,避免內外溫差過大引發的溫度裂縫[2]。

4 結語

總而言之,建筑結構設計是確保建筑工程順利施工的基礎和前提,也是保證建筑質量達標的關鍵環節。結構設計階段,設計人員應該從建筑本身的使用性質出發,結合施工現場周邊的地質水文條件,確定好建筑結構類型以及不同部位需要承受的壓力荷載,對建筑材料等級進行規范,盡可能避免裂縫的產生,在保證結構設計科學性、合理性的同時,保證建筑工程的施工質量和使用安全。