建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫的形成及防治.doc

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫的形成及防治 摘 要：目前，隨著混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的大量使用，當前混凝土墻體的裂縫現(xiàn)象越來越嚴重，面對這一現(xiàn)象，我們又當如何好防治措施呢？本文就其形成及防治展開探討，望更多專業(yè)人士提出寶貴意見。 1 現(xiàn)澆混凝土板裂縫形成混凝土裂縫按形成原因可分為外荷載作用引起的結(jié)構(gòu)性裂縫和受變形變化引起的變形裂縫兩大類。前者是結(jié)構(gòu)受外荷載作用引起，通過合理的結(jié)構(gòu)選型及配筋，基本能避免產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫；后者主要由于材料本身性質(zhì)，構(gòu)造措施不足，施工管理不善和溫差變化、不均勻沉降等多種原因引起。混凝土開裂多數(shù)裂縫屬這種裂縫。而裂縫發(fā)生的部位最常見是在樓板的陽角，多種原因引起?；炷灵_裂多數(shù)裂縫屬這種裂縫。而裂縫發(fā)生的部位最常見是在樓板的陽角，其主要原因是混凝土的收縮特性和溫差的作用。同時，由于樓板陽角受到四周剛度較大的構(gòu)件(梁體或剪力墻)的約束，限制了混凝土樓板的自由變形，因而在溫差和混凝土收縮變化時，樓板陽角處容易產(chǎn)生裂縫。常見的混凝土樓板裂縫的類型及成因主要有以下幾種情況：1.1 混凝土收縮變形引起的裂縫混凝土收縮裂縫根據(jù)其形成的時間分為硬化前、硬化中和硬化后裂縫；初凝和終凝階段是混凝土膠結(jié)硬化的重要過程，也是裂縫的多發(fā)期，其龜裂就是常見裂縫之一。同時，混凝土因硬化而體積縮小，樓板四周受支座梁體的約束而不能自由伸展，當收縮引起板產(chǎn)生的約束力超過一定程度時，早期混凝土強度極低又不足以抵抗，就會在板應(yīng)力相對較集中的板角處開裂，其走向與板的對角線相垂直。引起裂縫的原因包括：混凝土水泥用量、含水量、水灰比、坍落度等過大，骨料級配差；振搗不實或混凝土澆筑后氣溫高未及時養(yǎng)護或養(yǎng)護不到位，風(fēng)吹日曬后表面水分蒸發(fā)過快而急劇收縮開裂等。一般商品混凝土的收縮量要比現(xiàn)場攪拌混凝土大?，F(xiàn)澆混凝土樓板未能連續(xù)澆灌而設(shè)置施工縫后，新舊混凝土間形成接縫，如處理不當，也容易因收縮而發(fā)生裂縫。1.2 環(huán)境溫度變化引起的裂縫混凝土線膨脹系數(shù)約為1010-6/，即溫度每升高或降低10，混凝土?xí)a(chǎn)生0.01%的線膨脹或收縮，即熱脹冷縮變形。環(huán)境溫度變化影響了樓板及梁的變形與開裂，一般板的厚度遠小于梁高，板全截面隨氣溫的變化而變化，而梁的截面高則大于板厚，溫差變形則大大滯后于板，特別是急冷急熱后尤為明顯。如氣溫驟降或曝曬后突受雨淋冷卻時，板收縮量突然變大而梁則大大滯后，使板收縮時受梁的限制產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂，板長度越大，越易出現(xiàn)垂直于板長邊的貫穿裂縫。而當氣溫急劇升高時，板發(fā)生膨脹，而梁變形滯后則限制板的膨脹，使梁受拉，致梁側(cè)產(chǎn)生豎向裂縫，有時包圍梁腹截面。梁裂縫也可常見于屋面板隔熱差而板下通風(fēng)良好，夏季時板面溫度極高而板下溫度較低這種大溫差情況。1.3 不均勻沉降引起的裂縫由于沉降縫或伸縮縫的設(shè)置，往往給建筑物處理及使用帶來麻煩，較容易引起滲漏，所以一些建筑物沒有設(shè)置必要的變形縫。當基礎(chǔ)沉降不均勻時，特別是對沉降相當敏感的框架結(jié)構(gòu)，容易在不均勻沉降的相鄰柱位處產(chǎn)生沉降裂縫，同時墻體也會在相應(yīng)部位開裂。另外，轉(zhuǎn)角角柱處也是不均勻沉降開裂的多發(fā)區(qū)。1.4 應(yīng)力集中引起的裂縫主要出現(xiàn)在轉(zhuǎn)角處或結(jié)構(gòu)剛度突變的地方。當平面布局凹凸較多時，轉(zhuǎn)角也較多，轉(zhuǎn)角處由于剛度突變形成薄弱部位，當受到混凝土收縮、溫度變化或少許沉降差影響時，易產(chǎn)生集中剪拉應(yīng)力而開裂。切角裂縫一般不會引起墻體開裂。1.5 預(yù)埋管線引起的線管裂縫一些地區(qū)習(xí)慣于將PVC電線管預(yù)埋于樓板結(jié)構(gòu)中，且線管多層交差重疊，施工時為方便線管固定，將其綁扎在板底鋼筋上，造成混凝土澆灌后鋼筋與混凝土失去有效的結(jié)合，該處板的有效厚度大大減少，形成樓板的抗拉、抗彎薄弱點。在秋冬季節(jié)氣溫變化大、空氣干燥、濕度低等多種不利因素影響下，混凝土收縮加劇，導(dǎo)致樓板產(chǎn)生較大的內(nèi)拉應(yīng)力，于是在電線管預(yù)埋處的薄弱位置發(fā)生開裂，使內(nèi)拉應(yīng)力得以釋放。通常裂縫位于PVC線管處，縫寬約0.21.2mm，且貫通板厚。2 現(xiàn)澆混凝土板裂縫的的控制措施 主要是結(jié)構(gòu)受外荷載或自重作用下，材料承載力不足或不起作用，板受拉或剪切破壞而產(chǎn)生的裂縫。這種裂縫除結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理外，施工管理不善，支座處負筋下沉或板厚不足是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因。當負鋼筋下陷嚴重時，鋼筋無法發(fā)揮抗拉作用；或是板厚嚴重不足時，則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗力下降，結(jié)構(gòu)抗力不足以抵抗拉應(yīng)力或剪切應(yīng)力而開裂，裂縫通常位于梁側(cè)且平行于板長邊，嚴重時也可環(huán)繞四周梁側(cè)。此時板面將出現(xiàn)破壞性裂縫。2.1 在設(shè)計時，應(yīng)注意調(diào)整樓房高度，盡量使屋面的標高一致。對于錯層的房屋宜在錯層部位所有縱橫墻相交處設(shè)置墻構(gòu)造柱。2.2 設(shè)置圈梁是抵抗溫度裂縫的有效辦法。圈梁與構(gòu)造柱相連接，形成約束各片墻體的縱向和橫向框格，使墻體保持一個整體的箱形結(jié)構(gòu)，改善了砌體的受性能，提高了砌體的抗裂能力。屋面圈梁宜沿每道墻體設(shè)置，避免采用半圈梁引起應(yīng)力集中，其余各層圈粱按規(guī)范要求設(shè)置。2.3 使用微膨脹混凝土可提高結(jié)構(gòu)抵抗溫度裂縫的能力。只要微膨脹混凝土的配合比合適，施工養(yǎng)護好，使用微膨脹混凝土可以避免或減輕屋面板溫度裂縫的產(chǎn)生。另外，在設(shè)計中.一定要慎重處理超長建筑混凝土中加入微膨脹劑的問題。通常，由于加人微膨脹劑后混凝土的膨脹率有很大的離散性.所以往往很難在計算上解決微膨脹劑添加量與伸縮縫設(shè)置間距的定量關(guān)系，所以，在實際應(yīng)用中，采用了微膨脹劑后，仍然要結(jié)合其他措施(如后澆帶、加強帶等)，并進行適當?shù)尿炈悖拍艹鲆?guī)范的限值加大伸縮縫的問距。2.4 在屋面設(shè)置縱橫向分倉縫將整個屋面劃分成若于個長度較小的獨立單元，以減小屋面板的總變形值。橫向分倉縫宜每隔三個開問設(shè)一道，縱向進深大于10m時宜在屋脊處設(shè)一道縱向分倉縫，分倉縫寬20ram，采用油膏或瀝青麻絲嵌縫。2.5 砌體的抗拉、抗剪強度與砌體砂漿的強度成正比。因此.提高頂層砌體砂漿強度是提高砌體抵抗溫度應(yīng)力.減少溫度裂縫的經(jīng)濟、有效的方法。頂層砂漿的強度不宜低于M5.0磚強度不宜低于MU10。同時磚砌體厚度不宜小于240mm。2.6 減小屋蓋與墻體的溫差是控制溫度裂縫的關(guān)鍵，因此.屋面設(shè)計必須按規(guī)范要求采取隔熱保溫措施，如設(shè)置架空層等。房屋出現(xiàn)的裂縫，輕者影響美觀，重者影響安全使用，甚至?xí)斐刹涣嫉纳鐣绊懀捎谟脩魧Ψ课莸慕Y(jié)構(gòu)情況不甚了解，房屋一旦出規(guī)裂縫，使用戶產(chǎn)生不安全感或恐慌，有的裂縫會造成屋面、墻面、地面滲漏，門窗變形、外墻抹面脫落等現(xiàn)象，給用戶帶來許多煩惱，因此在房屋設(shè)計時。應(yīng)高度重視，認真分析，使裂縫隱患盡可能消除。為了有效防止和減輕現(xiàn)澆混凝土樓板產(chǎn)生裂縫，應(yīng)加強以下的措施：2.6.1 在設(shè)計上應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體剛度，防止因房屋不均勻沉降引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部拉應(yīng)力、剪應(yīng)力產(chǎn)生，從而降低結(jié)構(gòu)抵抗溫度應(yīng)力的能力。2.6.2 現(xiàn)澆混凝土樓板配筋方面，盡量使用直徑較細間距較密的配筋方案，做到“細一點、密一點”。同層同方向的鋼筋直徑相差不宜大于一個級別。對需嚴格控制裂縫的部位.建議全部采用熱軋帶肋鋼筋以增強其握裹力.樓板的分布筋與構(gòu)造筋宜采用變形鋼筋來增強與混凝土的握裹力，對于小直徑的分布筋與構(gòu)造筋來說。用冷軋鋼筋比用光圓鋼筋對減少裂縫的效果更好。邊跨端支座的負彎矩鋼筋宜在端跨內(nèi)整跨拉通并延伸過第二支座，讓墻體變形與樓板變形能通過拉通的負筋逐漸傳遞到中跨去，協(xié)調(diào)三個構(gòu)件在溫度應(yīng)力作用的變形。2.6.3 屋面層陽角處、東西兩單元和跨度3.9m時，應(yīng)設(shè)黃雙層雙向鋼筋.陽角處鋼筋間距不宜大于100mm跨度3.9m 的樓板鋼筋問距不宜大于15Omm?？缍?.9m的現(xiàn)澆樓板上面負彎矩鋼筋應(yīng)一隔一拉通。2.6.4 外墻角處應(yīng)設(shè)置放射筋，配筋范圍應(yīng)大于板跨的13，且長度不小于2.0m， 每一角處放射筋數(shù)量不少于7根.鋼筋間距不宜大于100ram。以此來滿足板角應(yīng)力的需要.使現(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫的應(yīng)力作用范圍與放射筋相一致，從而有效地改觀和控制裂縫的產(chǎn)生。2.6.5 為了防止預(yù)埋PVC電線管對樓板的影響.在預(yù)埋時設(shè)置支架固定PVC管.嚴禁兩根管線交叉疊放.確須交叉時應(yīng)采用專門設(shè)計的塑料接線盒.以