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探究建筑工程混凝土结构设计与抗裂处理

2014-12-25高岩徐超颖

城市建设理论研究 2014年37期
关键词:结构设计混凝土建筑工程

高岩 徐超颖

摘要:随着我国市场经济的快速发展和城市化进程的不断推进,建筑业也实现了前所未有的发展,保证建筑工程的施工质量是促进建筑企业发展的关键,混凝土是我国建筑工程中普遍应用的材料,在混凝土施工中,有一种现象经常出现,那就是裂缝现象,影响了工程建筑的整体质量,因此,在进行建筑工程混凝土结构设计时,要对混凝土裂缝进行抗裂处理,确保建筑的质量,本文主要论述建筑工程混凝土结构设计和抗裂处理。

关键词:建筑工程;混凝土;结构设计;抗裂处理

中图分类号:TU198文献标识码: A

伴随我国城市化进程的不断推进,我国建筑工程事业发展迅速,建筑工程中混凝土结构是现阶段我国普遍使用的,因为建筑结构设计趋于复杂,因此,为混凝土结构设计提出了新的要求,混凝土裂缝现象是混凝土施工中经常出现的问题,直接影响了建筑工程的整体质量,因此,必须采取相应措施,进行抗裂处理。

一、建筑工程混凝土结构设计产生裂缝的原因

(一)塑性变形的作用

因为塑性变形引起的裂缝,主要在混凝土硬化前出现,其原因是因为在硬化前混凝土本身仍在塑性状态,其上部结构的均匀沉降会有相应的限制,导致结构出现裂缝。在混凝土结构中,如果骨料的粒径太大、钢筋的直径过粗、混凝土的表面积增大,都可能造成混凝土相对于垂直方向的收缩,其水平收缩比较困难,会出现不规则的裂缝,这些裂缝的表现形式为互相平行,裂缝之间的间距一般为 0.3到1mm,而且裂缝本身会有一个相对的深度。

(二)环境因素

因为混凝土具有热胀冷缩的特点,因此,如果混凝土内部出现水化热现象,或者周围环境产生变化,混凝土内部结构就会因为温度的变化而发生变形。在建筑工程中,其配件会相互限制,而且会受到温度的影响,导致温度应力形成,如果混凝土的抗裂能力小于温度应力,就会出现因为温度应力而形成的裂缝。比如混凝土出现大面积的裂缝。因温度应力产生的裂缝的特点是裂缝宽度不同,但是形成后,不会有大幅度的变化,只有温度改变时,裂缝宽度才能发生变化。一般情况下,裂缝或者在表面出现或者是比较深的状态或者是贯穿走向,其中出现在表层的分布没有规律可循;贯穿走向或者比较深的裂缝分布规律是和主筋接近于平行的状态。如果混凝土出现的裂缝宽度在规定范围内,那么都属于正常的现象。但是,如果混凝土产生的裂缝超出标准宽度,那么就要高度重视起来。其裂缝的形成会影响其稳定性,而且会降低混凝土构件的承载负荷能力,还会降低耐用性。

(三)应力作用

因为应力作用产生的裂缝,其主要原因是因为混凝土结构收缩徐变导致的。其中较为常见的裂缝形式包括结构自身收缩、干燥收缩、塑性收缩以及炭化收缩。在混凝土结构施工中,完成浇筑后,会有一个硬化的过程,在硬化过程中,因为混凝土内部的水分不断蒸发,会逐渐减小混凝土的体积,使得混凝土收缩产生,因为混凝土在收缩时会受到支座的制约,使其不能任意伸展,当约束应力达到一定程度时,一定会造成现浇的混凝土板开裂,裂缝的位置一般都出现在应力较为集中的地方。另外,若混凝土未达到一定强度时便过早的拆模或是混凝土未完全凝固时便在其上施加荷载,也都会导致混凝土出现裂缝。

(四)地下室及楼板的混凝土结构产生裂缝的原因

在地下室建筑中,要大量使用混凝土,在施工中,很容易会因为混凝土干燥收缩而导致裂缝产生。因此,在地下室建筑中使用混凝土,设计人员在设计时,会在混凝土的配料中掺入纤维膨胀混凝土或者膨胀剂解决这个现象。纤维膨胀混凝土可以防止出现裂缝,针对可以导致危害大裂缝的裂缝可以进行细化处置。掺入的膨胀剂是为了避免混凝土收缩,在施工中普遍运用这种方式。策划建筑的地下室时,设计人员要提前对地下室的后浇范围进行科学的规划。现阶段,虽然已经有很多建筑物已经把地下室后浇带的增加到一百到一百五十米,但是其实践证明,由于在建筑好地下室之后还要开展回填,所以周围环境还是没有太大的改变,这时就不用再考虑收缩方面。因此,现阶段,对地下室和楼板进行设计时,工程人员要特别注意对其混凝土进行浇筑,而且要提高养护等工作的重视程度。

二、抗裂处理

(一)合理选择混凝土原材料

尽可能使混凝土非正常的裂缝减少。首先对于原材料的配置,保证选择正确的原材料的种类,直接关系到混凝土的开裂情况。由于混凝土自身有的热胀冷缩特征,在进行材料配比时,水灰水泥量大、大用水量、外加剂失水过多、少粗骨料用量、错误的振捣方式、周边温度太高、没有相应的保湿养护都会导致混凝土表面产生裂缝。20世纪初期,为了减低水化热带来的温度升高,将火山灰掺入到混凝土中;20世纪30年代,低水化热的水泥被研究出来。在混凝土搅拌中减少水泥量、粗骨料的颗粒加粗、热遇到就会变冷的材料、减低浇筑高度以及冷却管道等方法,都有效的降低了水化热温度,控制因为水化热产生的裂缝现象。因此,水泥选择时就要考虑选择水化热较低的型号、合理配比水灰、降低混合料中水泥和水的用量,掺入外加剂来控制水泥水化热现象,使得热裂缝减少。

(二)提高结构承载力

在建筑工程结构设计中,有时梁板的挠度和承载力都符合相关规定,但是,实际情况却并非如此,会产生挠度相对大和承载力相对较小的现象,这种偏差也会导致工程项目产生裂缝,这时,其解决方式为促使结构配筋率提高、使得梁截面或板厚加大。根据混凝土的承载力会受到温度和湿度等自然环境的影响,使其降低承载力,因此对混凝土相关项目的设计必须考虑留有一定的安全余地,从而保障工程项目的安全、持久和耐用。另外,因为建筑地基会产生不均匀沉降,导致受力不均,造成裂缝问题,其对策为促进基础的整体性能的加强。

(三)地基的不均匀沉降现象尽量减少

即使由于地基的不均匀沉降产生的裂缝的案例少,但是位于采空区的建筑物特别容易发生。那么就要促进基础的整体性,以减小地基不均匀沉降对结构的影响,例如,在独立基础中,设置拉梁。其实在许多工程中有很严重的裂缝现象。建议在拉梁两端各设一道后浇带,当地质条件良好时,可以设置一道后浇带,也可以不设置。

(四)对结构的尺寸进行合理设计

温差变化或材料的变形都可能造成混凝土结构产生裂缝,如果结构的尺寸过长,混凝土结构会因温差和材料的变形,增大应力作用,这时建筑的墙体和楼板就会产生横向裂缝,据不完全统计,结构的应力与其长度呈非线性关系,因此,在进行结构设计时,一定要保证结构的尺寸满足设计规范要求,以防止或减少出现结构裂缝。

结语:

在建筑工程中,混凝土裂缝现象对建筑工程有直接的影响,不但影响建筑美观,而且会造成安全隐患,甚至会影响建筑工程的质量。因此,在建筑工程混凝土结构设计中,要采取相应的措施对裂缝进行处理,防止因为裂缝产生而影响工程质量,保证工程企业的发展。

参考文献:

[1] 李振强.混凝土结构抗裂处理探析[J].城市建筑,2013(14).

[2] 王劲.混凝土结构设计与抗裂处理探析[J].建筑·建材·装饰,2013(11).

[3] 魏若虹.浅谈民用建筑工程混凝土结构裂缝处理与结构设计抗裂措施[J].城市建设理论研究(电子版),2013(12).

[4] 侯国辉.建筑工程混凝土结构设计中存在的问题及对策[J].黑龙江科技信息,2013(28).

[5] 赵利侠,汪国军,沈旭凯等.建筑工程混凝土结构设计及相关问题思考[J].城市建设理论研究(电子版),2012(32).

[6] 张杰.建筑工程混凝土结构设计及相关问题[J].商品与质量·学术观察,2014(9).

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