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基于建筑结构设计探讨现浇混凝土裂缝的控制

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    2021-10-26 15:24
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2021-10-13 18:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
      在建筑中,混凝土裂缝属于一个普遍问题,其产生的原因有很多种。在建筑工程中,一旦产生裂缝,就会造成安全隐患,因此,需要分析裂缝形成的原因,然后加以控制。
      
        1.混凝土裂缝的分类
      
        1.1收缩裂缝
      
        收缩裂缝主要由混凝土收缩产生,例如自身收缩、塑性收缩、干燥收缩等。在现实建筑工程中,收缩裂缝主要有以下三种表现形式:①混凝土在硬化的过程中,体积会随着水分的蒸发而缩小,而板块的四周因为有支座的控制,不能随意改变。
      
        由于混凝土收缩会引起板块的控制力变大,所以会在压力相对集中的部位产生裂缝。②在拆模的时候,混凝土的强度没有达到规定的数值,混凝土还没有达到最终凝固的效果,使得混凝土楼板发生弹性变形。混凝土早期的强度偏低,在承受弯、压、拉应力的时候,就会出现一些裂缝。③在施工的过程中,没有及时采取有效措施保护混凝土结构,加上各工种交叉施工,施工人员在板上行走较为频繁,而板上层的钢筋又软又细,造成钢筋弯曲变形、下沉,混凝土保护层被破坏,产生结构裂缝。
      
        1.2温度裂缝
      
        温度是导致混凝土硬化最为明显的原因,主要表现在混凝土自身密度小,不易散发热量,向混凝土浇水的时候,混凝土遇水产生化学反应,生热,热量大量积累在混凝土内部散发不出去,从而在混凝土表面形成了不同的温度区域。不同的温度相互作用就形成了一种力量,混凝土模型形成后,混凝土的外部温度会快速降低,混凝土内部的最高温度与热量散发后的使用温度或最低温度之间的差值较大,导致混凝土表面出现裂缝。温度裂缝的走向一般没有规律,大面积的结构裂缝通常纵横交错,而由于高温膨胀引发的温度裂缝大多中间粗、两端细,冷缩裂缝的变化不太明显。
      
        1.3钢筋锈蚀裂缝
      
        在混凝土中,钢筋可能会因某些原因出现锈蚀的现象,并且这些锈蚀会出现膨胀的情况,从而导致混凝土开裂。这不仅降低了混凝土与钢筋之间的黏合力,还降低了混凝土的整体结构功能,造成其耐久性不断下降。
      
        1.4受力裂缝
      
        受力裂缝是指由于混凝土的结构受到外力的影响而造成的裂缝。在一定程度上,一般的混凝土及构件是允许裂缝存在的,但构件可能会因施工质量差、荷载过大、设计错误等原因导致这些裂缝不断扩大,超过规定的要求。
      
        1.5地基不均匀沉降产生的裂缝
      
        地基沉降不均匀也会导致混凝土裂缝的产生。由不均匀的沉降造成的裂缝大多属于贯穿性裂缝,其走向与沉降情况有一定的关系,通常表现为垂直或者呈现30°~45°方向不断发展。
      
        2.控制裂缝产生的方法
      
        2.1选用新型材料
      
        建筑材料是建筑建造的基本物质,正确运用材料,合理地发挥材料自身的受力特性,也是建筑新结构形态的源泉。新型的建筑用钢、高强和超高强的混凝土在国内外高层和超高层建筑中得到了广泛使用,这不仅大大减少了建筑材料的用量和建筑物的截面面积,增加了建筑的使用面积,还降低了建筑的制造成本和自重载荷。目前,碳纤维、钢纤维和化学短纤维等新型材料也不断进入到建筑领域,玻璃结构的材料、复合木材料、膜材料和纸结构材料等有效地推动了建筑结构的变革。
      
        2.2选择地基基础类型
      
        在选择地基基础方案的时候,通常会优先考虑使用浅基础,将持力层设置于天然的土层上方。上部结构的荷载情况和层数是选择地理基础类型要注重考虑的因素,层数越多,荷载越大,总体刚度和基础承载能力也就越大。另外,上部结构体系和结构形式也会直接影响到基础形式的选择,因为不同的上部结构,其不均匀程度不同,对地基变形的敏感程度也不同。
      
        2.3变形缝的设置
      
        2.3.1沉降缝的设置
      
        应在建筑的下列部位设置沉降缝:地基土自身的压缩性有着明显的差异位置,例如平面形状比较复杂的建筑的转折位置、荷载差异或高度差异的位置、建筑基础或结构类型不同的位置、过长的钢筋混凝土的框架结构位置、砖石承重结构适当的位置、局部地下室边缘以及地基基础的不同处理方法位置。
      
        2.3.2伸缩缝的设置
      
        当排架结构所有的柱高小于8 m时,应适当缩短伸缩缝之间的距离。在气候较为干燥、夏季比较炎热且暴雨频繁出现或经常处在高温天气作用下的地区的结构,应适当缩短伸缩缝之间的距离。伸缩缝之间的距离还应该考虑施工条件这一因素,在必要的时候,例如材料收缩比较大或室内结构由于施工在外暴露的时间比较长时,应适当缩短伸缩缝之间的距离。
      
        2.4结构构件优化设计的问题
      
        2.4.1增加有效宽度
      
        增加抗弯结构体系中的有效宽度,调整结构中的抗侧刚度。加大宽度能够直接增加抵抗力臂,从而减小建筑抗倾覆力。根据材料力学基础知识可知,同样的面积和抗倾覆力,不同的形状能够获得不一样的几何特征。根据该原理,在加大宽度之后,整个建筑的结构抗侧刚度就能提高。
      
        2.4.2剪力墙超筋的情况
      
        剪力墙的暗柱超筋,在软件中设定的暗柱,其最大配筋率为4%,并且各个规范按照边缘构件给出了剪力墙主筋自身的配筋面积,而没有最大的配筋率。因此,等程序出现剪力墙超筋情况的警告信息时,应该酌情考虑。一般情况下,出现剪力墙的连梁超筋表明在水平的地震力作用下,抗剪的承载力不足。
      
        2.4.3柱的轴压比计算
      
        软件在考虑地震作用下柱自身的轴压比的时候,使用的是在地震的组合作用下柱轴力的设计值,软件在不涉及地震作用下的柱轴压比的时候,使用的是非地震作用下的相关柱轴力的设计值。
      
        3.结束语
      
        总而言之,混凝土裂缝属于一个十分复杂的问题,各种条件的相互作用会造成裂缝的扩大。在建筑结构设计阶段对裂缝进行预防、控制十分重要,能从根本减少甚至避免裂缝的产生,从而有效确保建筑结构的耐久性和安全性,促进我国建筑行业的良性发展。
      
        参考文献:
      
        [1]王铁梦。建筑工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.
      
        [2]罗国强。现浇筑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,2009.


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