建筑结构设计中现浇混凝土裂缝的控制

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【摘要】建筑行业的进步发展使得先进的施工技术得到了运用，对于混凝土裂缝的处理也更为经济适用。现浇钢筋混凝土结构是建筑施工中多见的结构形式，在建筑工程中遇到的混凝土裂缝问题也比较多见，因此，为了让工程设计人员的工作更为顺利，本文重点分析了现浇混凝土裂缝的控制方法。

　　【关键词】结构设计；现浇混凝土；控制 　　 　　从长期的建筑施工状况看，我国的建筑施工普遍存在着各种结构裂缝问题，其对于整个项目工程质量有着重要的影响。为了避免这一现象的发生，需要采取多项措施进行处理，这样才能保证裂缝有效处理。造成混凝土裂缝产生的原因是多方面的，主要有材料、设计、施工和温度等。此次研究从结构设计方面进行分析，以掌握好裂缝处理的有效策略。 　　1 现浇混凝土建筑结构设计对裂缝控制的策略 　　裂缝对于建筑结构的影响是众人皆知的，但在处理裂缝时必须要从早期环节开始，这样才能有效控制裂缝的形成。工程单位应在设计的方案阶段和施工图阶段则要树立较强的裂缝意识，根据工程具体情况制定处理方案。 　　遇到荷载裂缝时则要把裂缝大小控制在有效范围，需选择“抗”的方法，从计算、构造上保证混凝土结构的有效强度，这样可以避免各类载荷造成的质量问题。遇到变性裂缝时则需选择“抗”或“放”的方法，“抗”主要是对结构构件的某些部位从构造上添加配筋，配筋可提升混凝土的弹性极限拉伸，对混凝土的塑性变形加以约束。适当增强配筋能改善混凝土内部结构的性能，例：在梁侧增加纵向钢筋，屋面板角部和跨中上部的地方添加双向钢筋网，对砖混结构的楼面板设置圈梁，能够加强混凝土结构抵抗变形裂缝的能力。混凝土板发生收缩变形后，尽管通过添加配筋能有效地提高混凝土的抗裂性，而配筋数量的增多会影响到裂缝的处理性能。若收缩变形较大时，随意增设配筋则难以维持裂缝宽度处于有效控制范围内，这样会使得整体结构性能受到约束。而选择“抗”的原则控制裂缝则需要投入更大的成本，且这类方法处理裂缝的效果不是很好。此时，则要换成“放”的方法进行处理，即合理的设置伸缩缝、沉降缝和滑动层。根据国家标准制定裂缝处理方案。 　　对于变形因素影响较大的结构，采用“抗放”结合的原则，在施工时设置后浇带，在完成大部分变形后，再对后浇带进行浇筑，使结构形成整体，来抵抗尚未完成的收缩和沉降变形，具体在如下几个方面进行： 　　1.1 混凝土结构的概念 　　混凝土结构概念设计在混凝土结构裂缝控制中起着重要作用，设计的思路可通过概念设计来实现，发挥和利用结构总体体系与各基本构件之间的关系，能迅速、有效地对总体结构体系进行构思、比较和选择。结构工程师在项目中的任务就是用整体概念来设计总体结构体系。同时，基本结构构件的力学性能又在整体结构中起着重要作用，通过概念设计和创新，可获得受力明确、抗裂性能良好、造价较低的结构总体方案 　　1.2 设计概念 　　概念设计可以创造一个性能良好、安全和经济的结构总体方案。设计概念，是指在施工图阶段，对工程结构计算所需的材料性能、力学知识和结构分析方面，必须有一个正确的概念，这对实现总体设计方案，确保施工图设计质量是至关重要的。 　　1.2.1 结构电算中的设计概念： 　　现在的结构分析都借助于计算机，在电算过程中，除了数据检查和计算结果的电算判断外，结构计算的程序选择和应用分析，也是非常重要的人为判断环节。程序选择是指判别程序的计算原理及适用范围是否符合实际工程设计的情况。应用分析是指判别结构周期、变形、内力和配筋的计算是否正确及满足有关设计规范的规定。这些判断均与设计概念是否正确密切相关。 　　1.2.2 结构计算方法： 　　结构的计算模型要进行必要的简化，简化程度与计算程序有关。简化模型要尽量符合真实受力情况，包括结构构件的空间布置、荷载的分布、结构构件的刚度、形式、约束、连接、位移变形特征等，实际结构的简化模型应与软件假定的力学模型相符。 　　1.2.3 楼面整体性及其水平刚度： 　　现在结构计算在考虑侧向荷载分配时，主要有3种方法:(1）按各榀抗侧力结构的受荷面积进行分配。(2）按各榀抗侧力结构的刚度单向协同工作进行分配。(3）按所有抗侧力结构的刚度双向协同工作进行分配。 　　具体采用那种方法进行计算，和结构的楼（屋）面的整体刚度有关，刚性楼（屋）面应采用（3）进行计算，半刚性楼（屋）面应采用（2）进行计算，柔性楼（屋）面应采用（1）进行计算。楼（屋面）板是传递水平力的主要构件，程序计算中采用的简化模型，必须符合实际情况，楼面刚度的大小，应根据楼（屋）面结构板的厚度、配筋、开洞和错层情况，经过设计者用概念来判定。 　　1.2.4 其它: 　　在结构电算过程中，还应根据具体情况，对结构计算的自振周期进行折减。对轴向变形和剪切切变形的影响，现浇楼（屋面）板对楼面梁惯性矩的系数增大，梁端弯矩调幅，柱构件的计算长度等问题的考虑，都必须建立在正确的设计概念的基础上，不可盲目套用程序或不做分析按计算结构进行设计，否则后果不堪设想，应引起设计人员的高度重视。 　　2 房屋构造设计中的裂缝控制的方法 　　2.1 结构裂缝设计 　　2.1.1 平面布置： 　　设计建筑平面时要保持规则状态，防止平面出现异常变化。当平面出现凹口时，则要对凹口处边缘添设拉梁，凹口周边的楼板要增大厚度且添设配筋。对房屋长度的控制要严格按照标准进行，当长度超出标准范围且超出较小时，可对中部设置收缩后浇带。后浇带之间的距离在30m，位置在梁和楼板的1/3跨处，宽度在900mm左右。彻底分开后浇带应将梁、墙和板，钢筋之间要保持良好的搭配。在房屋长度超出标准范围且超出较大时，则要添加变形缝。若建筑物群房和主楼之间的高差值较大，则需要对中间部位设置沉降缝或后浇带，以此缩小由基础沉降造成的裂缝。 　　针对外露的相关构件，在水平长度大于12m后要添加伸缩缝，间距需小于12m，如：挂板、栏板、檐口、雨棚等。若房屋长度超过40m时，则需在楼板中部添加后浇带，以此降低混凝土收缩应力及温度影响。而砖混结构需把单元分户墙下的楼板断开浇筑。钢筋切断，圈梁不断开，配筋构造见图1。 　　 　　图1分户墙下断板构造 　　2.1.2 构件厚度： 　　设计时要把握好钢筋锚固和耐久性等方面的内容，严格限制现浇构件的最小厚度，而现浇板板厚最好控制在≥L/30～L/35（L为板的计算跨度），通常对于民用建筑不要控制在100mm以上。从当前的施工作业状况看，板厚较薄时则会造成收缩裂缝，这就需要施工人员根据具体的构建状况进行处理，保证各类建筑指标在有效范围内。 　　2.1.3 混凝土强度等级选用： 　　混凝土强度等级越高，水泥用量就越多，水灰比越大，出现裂缝的可能性更大。现浇板因其平面尺寸较大，一般现浇楼板的强度等级不宜大于C30，现浇梁与楼板的混凝土强度等级宜一致。当柱和墙的混凝土强度等级高于梁和板时，节点核心区的混凝土强度等级应与柱和墙相同，梁和柱混凝土强度等级不同时节点的做法见图2。 　　 　　图2 梁柱节点混凝土的强度处理 　　2.1.4 配筋设计： 　　适当的提高构件的配筋率，对控制构件的裂缝宽度很有效。在《混凝土结构设计规范》（GB50010.2002）中，对受拉钢筋的最小配筋率作出了明确规定：0.2和45ft/fy中的较大值。对梁和板等不同构件，规范对其配筋率和钢筋间距都有明确规定，对板的受力钢筋的配置，宜选用直径较小间距较密为原则，这样可以相对减小构件裂缝。所以严格按规范的规定进行构造配筋和设置间距（包括受力和构造配筋），对混凝土结构的裂缝控制起至关重要的作用。 　　建筑的屋面传热系数宜≤1.0W/（m2.K），屋面板的结构配筋宜采用双层双向配筋，对板面无负筋的区域，可以将板的支座负筋拉通，也可以在板无负筋的区域配置双向钢筋网，与板负筋搭接。 　　四边嵌固的现浇楼板，板的收缩受双向约束，宜在板的4大角产生45°的裂缝，中部产生贯穿裂缝，在房屋屋面板阴阳角变形应力集中的地方，宜增设双层双向间距100mm的配筋，其范围为板跨度的1/4，或增设5Φ10mm放射钢筋。 　　2.1.5 管线和洞口布置： 　　当楼板中有预埋管线时，应在管线的上面布置钢丝网片，板中的预埋管线直径不得大于板厚的l/3，且不应超过50mm，管壁至楼板上下边缘的净距不应小于25mm，板中预埋的管线在交叉时，应采用线盒，不应将管线交叉叠放在一起。当楼板上有开洞时，洞口周边必需做必要的加强措施，洞口尺寸≤300mm时，板内钢筋应从洞口绕过，不得切断；当300mm﹤洞口尺寸≤1000mm时应设洞边加强筋；当洞口尺寸﹥1000mm时，应在洞口边增设边梁。 　　当剪力墙的洞口尺寸≤800mm时，为防止剪力墙的小洞口角裂，应沿洞口周边进行水平筋和纵向钢筋的补强，并加设斜筋，配筋构造；当剪力墙的洞口尺寸﹥800mm时，应在洞口两侧配置边缘构件，洞口上下边缘宜配置构造纵向钢筋。 　　当在梁腰上预留孔洞时，应尽可能布置在拉力和剪力较小的部位，梁跨中的2/3范围内，梁高中间的1/3范围内，且洞口周边增设箍筋和斜筋。 　　3 结语 　　总而言之，建筑行业施工时常会遇到裂缝问题，这就需要施工人员对整体混凝土结构采取有效的处理措施，保证裂缝问题得到有效解决，这样才能维持正常的建筑结构性能，对混凝土裂缝的处理也是保证建筑项目创造经济价值的基础。 　　 　　参考文献： 　　 　　[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997. 　　[2]罗国强.混凝土与砌体结构裂缝控制技术[M].北京：中国建材工业出版社，2006. 　　[3]惠云玲.工程结构裂缝诊治技术与工程实例[MI.北京：中国建材工业出版社，2007. 　　[4]GB50011-2008建筑抗震设计规范[S]． 　　[5]GB50010-2002混凝土结构设计规范[S].