建筑结构设计裂缝成因及解决办法

发表时间:2021/5/20   来源:《基层建设》2020年第30期   作者:孙艳强
[导读] 摘要:近些年,在我国经济高速发展的带动下,我国建筑行业取得了飞速的发展。
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        摘要:近些年,在我国经济高速发展的带动下,我国建筑行业取得了飞速的发展。目前,混凝土是我国建筑行业中必不可少的建筑材料之一,其运用范围十分广泛且需求量较大,但因混凝土而产生的建筑结构裂缝现象也较为常见。因此,为确保建筑物的稳固性与安全性,需运用相关的设计技术,尽可能地避免建筑结构裂缝产生,本文基于结构裂缝产生的机理,分析其成因及应对措施。
        关键词:建筑结构设计;裂缝;原因;措施
        引言
        建筑工程是一个多方面、多因素共同作用的复杂工程体系,其中局部地区存在的问题,可能会对工程项目的建设质量带来直接的负面影响,甚至会出现安全隐患问题。在建筑工程的设计和施工过程中,裂缝问题一直都是威胁建筑工程质量的重要问题,在进行项目建设过程之中,施工单位同建筑单位的人员都十分重视对裂缝的监控。文章从建筑结构设计中可能引发裂缝的原因出发,对出现裂缝的原因和对应控制措施进行了论述。
        1建筑结构中形成裂缝的危害影响
        (1)会对建筑结构的承压负荷能力造成不利影响,从而导致整体建筑物的强度下降,很容易出现倒塌等危险事故。一般情况下,在建筑结构中产生的裂缝会造成位于中间位置的裂缝横截面积变大,并且会不断往上延伸,如此一来,很容易对建筑物本身的承压负荷与强度方面造成较大的压力,久而久之,就会造成建筑变形的情况。(2)会对建筑物的抗震能力产生不利影响,造成其性能降低。对于建筑结构中的裂缝不仅会造成强度的降低,也会降低建筑的抗震能力,导致建筑各个墙体出现不同程度的裂缝,从而降低整体建筑的支撑抗震性能,产生安全隐患。
        2建筑结构设计裂缝成因分析
        2.1温度因素
        依据相关调查数据分析表明,我国当前使用混凝土材料的过程中,其线性膨胀系数大小为1×10-5/℃,当混凝土材料内外温度较大差距是,经常会产生外部应力的改变,若应力大小不断上涨伴随而来的就是控应力,且控应力大小若超过混凝土的整体抗拉极限强度,裂缝也就随之产生。通过实际分析混凝土结构构件当中的摩擦系数、外部环境温度和建筑结构的尺寸等因素,可以发现,若外部环境的温度不断上升,则混凝土结构中所含有的水分也会因蒸发而流失,从而引起混凝土浇筑坍落度太低,进而使混凝土结构出现收缩裂缝等问题,并且若是外界没有补充水分进行后期的养护,裂缝问题会表现的更加明显。
        2.2混凝土材料的选择不当
        虽然高强度混凝土有助于减小结构构件的尺寸,但提高混凝土强度的方法是增加单方水泥的用量并降低水灰比以及施用高标水泥,柱子和墙应该使用高强度等级的混凝土,梁和板应该使用中强度和低强度等级的混凝土。如果梁和楼板由高强度等级的混凝土制成,则由于平面的尺寸较大,可能会出现收缩裂缝。相反,梁和楼板都使用中低强度等级的混凝土时,可能会因较高的载荷产生裂缝。
        2.3结构设计不合理
        若设计人员在进行结构设计时不加强质量控制,将使得实际施工或使用过程中发生结构变形、受力不均、地基沉降、钢筋量计算过少等问题,会直接导致混凝土结构出现不同程度的裂缝。由于企业管理者缺乏专业的工程设计理念,往往忽视了对结构设计环节的质量控制,因此难以保证混凝土结构的质量。
        2.4地基引发的裂缝
        建筑工程的项目建设开展是在建筑地基基础之上进行的,地基承载能力和地基处理水平对工程项目的施工和后期正常使用有关键作用。由于城市用地现阶段愈发紧张,一些建筑工程项目也开始在软弱地基上建设,而软弱地基中最容易出现的一个问题就是建筑物的不均匀沉降。地基沉降的不均匀体现在上部建筑物结构之中,即建筑物基地的应力分布不均情况,从而引发各类墙体开裂。如果对裂缝的开展不加以重视,裂缝的肆意开展还可能反过来促使不均匀沉降的情况更加严重。


        3建筑结构设计裂缝改善策略
        3.1适时改变温度条件
        第一,在施工时,为了高效使用水泥,使其作用得到充分的发挥,要全方位考虑工程具体情况,并以此为依据,制定适合的方案。因水泥具有一定独特的性质,比如:在水化过程中,因热量散失,水泥内部会聚集大量的热量,随之混凝土温度应力也会增加。在建筑工程施工中,水泥便可投入实际应用,用来防止混凝土内部温度上升。第二,加强重视混凝土浇筑过程中所需要的温度控制。在注入混凝土时,要时刻关注其温度变化,在实际施工时,要尽可能减少在高温环境中施工的时间,在大面积混凝土浇筑中,如温度条件不足,应及时采用科学、合理的方法进行降温工作,保证混凝土在浇筑施工中的温度能得到合理控制。
        3.2精心选择原材料
        如果只是针对原材料的质量,通常很容易管理,但这是一个非常容易出问题的环节。最近的研究表明,大多数建筑出现质量问题的原因是缺乏对原材料的适当控制。而且为了获得更多的利润,一些公司对建筑材料进行更宽松的选择标准也毫不奇怪,所使用的大多数材料的成本较低,质量也相应较差。在设计建筑结构时,有必要确定原材料组合、原材料类型和规格,除了选择良好的原材料外,还应根据国家标准和设计要求进行原材料的购买,必须严格遵守原材料审查程序,并尽一切努力避免原材料质量出现问题。
        3.3优化结构设计
        设计人员应在建筑结构设计中重点优化结构设计,充分考虑建筑物结构的刚度和地基不均匀沉降的问题,避免实际荷载力超出设计范围。这就需要设计师在进行具体设计时,准确计算并分析建筑物的荷载能力,对可能发生的混凝土裂缝情况进行较为精准的预判,从而有效提高结构设计的合理性与科学性。另外需要将双向双层钢筋材料应用于结构设计中,一般需要在阳光照射处、拐角处、东西单元跨度等部位有效应用到此类材料。需要注意的是,要确保每一墙角处的放射钢筋数量不少于8根,长度均需高于2.1m,从而促使混凝土与反射钢筋能够共同应对裂缝应力的作用,以此来对建筑结构裂缝进行有效控制。企业应积极采用先进管理技术对结构设计环节进行严格的管理,促使建设资源得以合理利用。比如可引进BIM技术针对以上结构设计的运算过程进行三维建模,为设计人员提供多种设计方案的组合方式,促使其迅速发现结构设计中存在的问题,从而为建筑结构优化提供保障。
        3.4及时处置发现的裂缝
        裂缝的防治工作固然重要,但是对于建筑结构中已经出现的裂缝如何进行妥善地处置也是一项极为重要的工作。对已有裂缝的及时发现与合理处理,不但有利于裂缝预防工作的进行,也可以在一定程度上避免裂缝的进一步扩展,从而把裂缝引发的影响降到最低。对于已经出现于建筑结构之中的裂缝,最重要的工作应当是采用合理的处置手段将其修复。目前,在对已有裂缝的处置之中,一般先由施工人员对存在裂缝的墙体进行清理场地作业,然后使用补强材料充填裂缝,即补强法。这种裂缝处理方式适用于处理一般的裂缝结构,经济实惠,且施工速度较快。但是对出现于建筑结构的承重墙上的裂缝,应当先采取充分的场地勘察作业,进行一定的结构受力状态分析和计算,然后确定出合理的加固和裂缝修补措施,从而保障建筑结构的安全性和可靠性。
        结语
        建筑结构裂缝作为建筑质量和安全性能的主要威胁,需要采取相应的措施来分析可能导致裂缝的因素并加以控制。在进行设计时需要提高设计的科学性和合理性,在建筑施工过程中,有必要加强管理,提高施工质量,做好材料检查和施工工艺的选择。总之,有关单位应采取合理的解决方案来处理各种类型的裂缝,最大限度减少潜在的安全隐患。
        参考文献:
        [1]王俊荣.对建筑结构设计裂缝原因及措施的探讨[J].城市建设理论研究:电子版,2015,5(34):1600.
        [2]王翔翔.建筑工程结构设计中的裂缝问题分析[J].工程技术研究,2020,5(6):222-223.
        [3]马倩.建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制措施[J].住宅与房地产,2017(9):107.
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