淺談建筑設(shè)計中變形縫的作用及構(gòu)造要求

李莉

（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741025）

0 引言

如今，建筑設(shè)計的難度及復(fù)雜度越來越高，豐富的建筑造型及奇特新穎的空間布局彰顯了設(shè)計者的創(chuàng)新與能力，同時也對建筑結(jié)構(gòu)的安全及穩(wěn)定性有了更高的要求。建筑設(shè)計時考慮到材料的溫度變形、地基的不均勻沉降及地震可能造成的建筑損壞，一般會在建筑的某些部位預(yù)留縫隙，以保證建筑在使用過程中適應(yīng)各種變形而不發(fā)生破壞，這些預(yù)設(shè)的縫隙統(tǒng)稱為變形縫。變形縫的設(shè)置直接影響建筑的功能及使用壽命。變形縫根據(jù)其設(shè)置要求可分為三類，分別為伸縮縫、沉降縫及防震縫，通常在建筑物易于變形或連接薄弱的位置設(shè)置，為了減少建筑的斷開部位，使建筑具有更好的整體性，變形縫在設(shè)置時會盡量遵循三縫合一的設(shè)置原則。通過預(yù)留變形縫，使建筑各部分成為各自獨立的區(qū)段，不受約束，自由變形，從而避免破壞。

1 變形縫在建筑設(shè)計中的作用

建筑設(shè)計時根據(jù)建筑的立面造型、地基情況、平面及結(jié)構(gòu)形式等在某些部位需設(shè)置變形縫，變形縫可以將建筑劃分為若干個獨立的部分，各部分之間變形不受約束，可防止后期由于地基沉降、結(jié)構(gòu)變形及材料收縮等引起建筑的損壞，影響建筑物的正常使用。

1.1 伸縮縫

伸縮縫是為了抵抗由于溫度應(yīng)力可能引起的材料的收縮變形而設(shè)置的，主要設(shè)置在建筑物地面以上的部分，而地面以下的結(jié)構(gòu)受外界溫度影響比較小，不易產(chǎn)生變形。環(huán)境對建筑材料的影響不可忽略，尤其是溫差較大的地區(qū)，建筑在設(shè)計時必須考慮材料的溫度變形，例如迪拜帆船酒店，在設(shè)計安裝建筑外部的對角桁架時就遇到由于材料溫度變形而影響安裝精確度的難題，依據(jù)迪拜的氣候，一天的溫差可達14℃，使桁架急劇膨脹和收縮，24小時內(nèi)達5厘米。伸縮縫的寬度一般為20～30mm，縫內(nèi)需填保溫材料，兩條伸縮縫的間距應(yīng)滿足建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定。

建筑表面的裝修材料也應(yīng)考慮溫度變形，例如整體類地面裝修做法——水磨石地面，一般會設(shè)置伸縮縫（分隔縫），將飾面層劃分為塊狀。墻面裝修做法里的抹灰面層通常也會預(yù)留伸縮縫，防止大面積抹灰由于溫度應(yīng)力使材料產(chǎn)生收縮變形而引起開裂，影響建筑外立面的美觀和使用功能。

1.2 沉降縫

地基的不均勻沉降往往會引起上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形、開裂等問題，嚴重時會影響建筑的安全使用，發(fā)生倒塌，例如虎丘塔，其位于蘇州市西北的虎丘公園，由于地基產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致塔身朝東北方向傾斜，頂部偏離塔身中心線2.31m，且塔身底層出現(xiàn)了較多裂縫，成為危險建筑。應(yīng)對地基不均勻沉降問題，首先是從場地選址、勘察入手，其次根據(jù)上部結(jié)構(gòu)及地基承載力要求進行必要的地基加固，再者根據(jù)建筑造型、結(jié)構(gòu)受力等設(shè)置沉降縫，將建筑分割為若干個單元，使各單元間在垂直方向上可以自由沉降，從而減少對相鄰部分的影響。

當(dāng)建筑建造在不同地基上時，由于地基在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、承載力、變形等方面有不同程度的差別，難于保證沉降均勻一致，需根據(jù)地基分布情況設(shè)置沉降縫。當(dāng)建筑相鄰部分的高度、大小不同時，或相鄰基礎(chǔ)形式、寬度及埋深有較大差異時，需考慮在建筑中設(shè)置沉降縫。沉降縫應(yīng)當(dāng)從基礎(chǔ)到屋頂部位全部斷開，且建筑物高度越大、地基情況越差，則縫寬越大，通常沉降縫寬度可設(shè)為30～70mm。

1.3 防震縫

地震會對建筑造成不同程度的影響，地震過程中地殼快速釋放能量，能量以波的形式傳遞，包括橫波、縱波及面波。由地震波產(chǎn)生的地震力使建筑發(fā)生變形和破壞，縱波使建筑物上下顛簸，橫波使建筑受到剪切作用，產(chǎn)生拉、擠或扭動，相比之下，水平力對建筑的危害更大，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時主要考慮地震水平作用力的影響。在水平力作用下，建筑產(chǎn)生水平方向的擺動，此時，當(dāng)建筑相鄰部位高低、大小、形式等相差懸殊，或連接處過于薄弱時，建筑在地震力作用下就會由于兩部分振幅、周期不同而產(chǎn)生較大的拉、壓應(yīng)力，嚴重時產(chǎn)生開裂、碰撞及倒塌。

圖1 內(nèi)墻變形縫構(gòu)造

圖2 樓板層變形縫構(gòu)造

圖3 屋頂變形縫構(gòu)造

防震縫的寬度可根據(jù)所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度、建筑結(jié)構(gòu)類型及高度等來確定，一般砌體建筑防震縫寬度為50～70mm，鋼筋混凝土框架建筑高度15m以下時，縫寬為70m，高度超過15m時，需根據(jù)烈度增大縫寬。

2 變形縫的構(gòu)造要求

變形縫根據(jù)其設(shè)置位置的不同，包括墻體變形縫、樓地層變形縫、屋頂變形縫等，不同部位的變形縫在設(shè)置時有不同的構(gòu)造要求。

1）墻體伸縮縫應(yīng)保證建筑構(gòu)件在水平方向上能夠自由變形，沉降縫應(yīng)滿足建筑相鄰部位在垂直方向上可自由沉降變形，防震縫應(yīng)防止在地震力作用下建筑產(chǎn)生斷裂及碰撞。同時，考慮到建筑美觀及整體性要求，通常可三縫合一設(shè)置變形縫。建筑外墻變形縫外側(cè)縫口位置需嵌填彈性材料以防水、保溫，例如油膏、瀝青麻絲等，縫寬較大時可用鍍鋅鐵皮等材料做蓋縫處理；內(nèi)墻變形縫可采用具有裝飾效果的金屬或木條蓋縫。所有的該蓋縫材料均一邊固定在墻上，保證結(jié)構(gòu)在水平及垂直方向可自由伸縮變形（如圖1）。

2）樓地層變形縫的位置及縫寬應(yīng)當(dāng)和墻體變形縫一致，縫隙內(nèi)用彈性材料嵌填密實，并做蓋縫處理，變形縫上部鋪設(shè)橡膠板或活動蓋板等，保證裝修飾面的美觀和完整性，頂棚部位蓋板只能固定一側(cè)，以保證結(jié)構(gòu)自由伸縮變形（如圖2）。

3）屋頂變形縫按照泛水的構(gòu)造要求進行處理，縫內(nèi)嵌填彈性材料，頂部可用鍍鋅鐵皮做蓋縫處理，保證變形縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)可自由伸縮及變形。屋頂變形縫的位置、縫寬等應(yīng)當(dāng)與墻體和樓地層一致（如圖3）。

3 結(jié)語

建筑在設(shè)計時考慮變形所帶來的影響，根據(jù)建筑體型、結(jié)構(gòu)受力、地基情況、抗震設(shè)防要求等需在局部位置設(shè)置變形縫，以保證建筑在后期使用過程中的安全穩(wěn)定性。因此，變形縫的設(shè)置要滿足建筑結(jié)構(gòu)的自由變形，墻體、樓地層及屋頂?shù)炔课蛔冃慰p均應(yīng)按照規(guī)范要求設(shè)置，在保證建筑安全使用的前提下具有較好的完整性和美觀性。