劉迎

摘要：結(jié)構(gòu)裂縫無(wú)論對(duì)于工業(yè)建筑還是民用建筑來(lái)說(shuō)都是常見(jiàn)的問(wèn)題，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)朝著跨度更大、高度更高、尺寸截面更窄的方向發(fā)展，這些因素將面臨著更為嚴(yán)重的應(yīng)力集中問(wèn)題，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫時(shí)常發(fā)生。對(duì)于工業(yè)建筑來(lái)說(shuō)，裂縫控制是施工及后期維護(hù)中重要的控制目標(biāo)。裂縫的存在，對(duì)工程的整體質(zhì)量造成不良影響，也對(duì)工廠以后的安全運(yùn)行造成隱患。裂縫的控制與結(jié)構(gòu)選型具有直接關(guān)系，在建設(shè)過(guò)程中應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)、材料、維護(hù)、勘察等各方面進(jìn)行嚴(yán)格論證與把關(guān)，才能最大程度降低裂縫的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型；混凝土裂縫處理

中圖分類號(hào)：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2016）14-106-01

引言

混凝土是一種非均質(zhì)脆生材料，由骨料、水泥石以及其中的氣體和水組成。在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產(chǎn)生體積變形，由于各種材料變形不一致，互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成在混凝土內(nèi)出現(xiàn)微裂縫。這種微細(xì)裂縫的分布不規(guī)則且不連貫，在荷載或應(yīng)力作用下，裂縫開(kāi)始擴(kuò)展，并逐漸互相貫通，從而出現(xiàn)較大的肉眼可見(jiàn)的裂縫，稱為宏觀裂縫，即通常所說(shuō)的裂縫。本文重點(diǎn)介紹了工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型以及混凝土出現(xiàn)裂縫的原因和防治措施。

1工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型分析

工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型具體包括多種因素，例如結(jié)構(gòu)跨度、結(jié)構(gòu)柱的高度、結(jié)構(gòu)的橫截面積、不均勻沉降控制范圍等等，因此，設(shè)計(jì)院應(yīng)按照建筑的功能，在結(jié)構(gòu)基本參數(shù)、外荷載大小確定的情況下對(duì)結(jié)構(gòu)的受力體系進(jìn)行選擇，比如選定框架結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)等等，在結(jié)構(gòu)體系確定之后，要根據(jù)設(shè)計(jì)方案對(duì)結(jié)構(gòu)梁、柱、輔助結(jié)構(gòu)的位置進(jìn)行確定，并同時(shí)對(duì)截面尺寸、鋼筋類型及混凝土等級(jí)進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于高度較大的工業(yè)建筑，應(yīng)盡量選擇預(yù)應(yīng)力混凝土作為梁結(jié)構(gòu)，其頂部結(jié)構(gòu)的棚架、棚蓋等上覆材料應(yīng)盡量選擇質(zhì)量輕、剛度較大的材料，這樣可降低對(duì)橫梁的豎向荷載，從而減低裂縫的發(fā)生。另外，在腳手架選型方面，應(yīng)根據(jù)梁身跨度設(shè)置滿堂架，并且在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的百分之八十之后方可拆除腳手架。裂縫控制應(yīng)提前進(jìn)行預(yù)防，無(wú)論施工單位還是設(shè)計(jì)單位都應(yīng)對(duì)裂縫控制進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，在工程造價(jià)允許的情況下，應(yīng)盡量提高混凝土等級(jí)及受力主筋的等級(jí)。設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)主要以結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度對(duì)裂縫進(jìn)行控制，提高結(jié)構(gòu)受拉面的鋼筋配筋量，讓結(jié)構(gòu)的受彎強(qiáng)度變大。如果結(jié)構(gòu)的自身重量較大或其他原因無(wú)法避免裂縫的產(chǎn)生時(shí)，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)置伸縮縫或施工縫，允許結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變形，降低結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的損壞。前期設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)及功能設(shè)計(jì)，是指在建筑結(jié)構(gòu)施工之前對(duì)結(jié)構(gòu)的整體功能與外表概念進(jìn)行設(shè)計(jì)與規(guī)劃，具體到結(jié)構(gòu)上就是結(jié)構(gòu)的尺寸、材料以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先導(dǎo)，只有概念設(shè)計(jì)滿足了功能需要，才能保證工業(yè)建筑的存在意義。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的服務(wù)年限、結(jié)構(gòu)的人文環(huán)境、結(jié)構(gòu)的地理位置等等進(jìn)行綜合考慮，并結(jié)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性設(shè)計(jì)出功能最大化、概念最創(chuàng)新的建筑。另外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用數(shù)值模擬軟件對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠度進(jìn)行分析。根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行分析，描繪出結(jié)構(gòu)的水平及豎向位移變化規(guī)律，然后根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行計(jì)算，得出最大裂縫出現(xiàn)的位置以及尺寸。工業(yè)建筑在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)同時(shí)滿足極限承載力及正常使用承載力要求，而混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，裂縫寬度控制標(biāo)準(zhǔn)與施工環(huán)境、功能服務(wù)密切相關(guān)。對(duì)于低等級(jí)的混凝土來(lái)說(shuō)，在桿件內(nèi)力達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的百分之三十時(shí)，裂縫將極易出現(xiàn)，并且允許范圍為0.05mm-0.1mm，這種裂縫寬度對(duì)結(jié)構(gòu)的荷載承載能力來(lái)說(shuō)影響極大。

2工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及裂縫分析

工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的原因大致可分為三種：第一種，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠時(shí)，在外部荷載作用下產(chǎn)生裂縫；第二種，結(jié)構(gòu)溫度引起的內(nèi)力過(guò)大造成的應(yīng)力集中，造成裂縫發(fā)生；第三種，結(jié)構(gòu)在地震震動(dòng)下產(chǎn)生裂縫。對(duì)于第一種情況來(lái)說(shuō)，應(yīng)提高結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度，對(duì)鋼筋選型、混凝土等級(jí)選型重新進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)結(jié)構(gòu)橫截面受拉。受壓公式計(jì)算出斜裂縫可能出現(xiàn)的位置以及尺寸。同時(shí)，在計(jì)算外荷載時(shí)，應(yīng)對(duì)外荷載的計(jì)算選取—個(gè)放大系數(shù)，系數(shù)通常選擇為1.3、1.5等等，避免荷載在特殊情況下變大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生意外裂縫。對(duì)于第二種，混凝土在澆筑時(shí)，應(yīng)根據(jù)天氣溫度判斷施工時(shí)間，若外界溫度超過(guò)30度時(shí)，不宜澆筑混凝土。對(duì)于第三種情況，應(yīng)根據(jù)地勘資料，增大荷載取值系數(shù)。在地震頻繁的地區(qū)，應(yīng)按照抗震設(shè)防等級(jí)確定荷載取值。為了增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，可以在不改變結(jié)構(gòu)形式的情況下進(jìn)行加固，例如在結(jié)構(gòu)梁設(shè)置輔助立柱、在橫梁上部假設(shè)鋼桁架等等。

3混凝土裂縫的防治措施

嚴(yán)格控制混凝土施工配合比。根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和質(zhì)量檢驗(yàn)以及混凝土和易性的要求確定配合比。嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量。選擇級(jí)配良好的石子，減小空隙率和砂率以減少收縮量，提高混凝土抗裂強(qiáng)度。嚴(yán)格控制混凝土的溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力是產(chǎn)生溫度裂縫的根本原因，一般將內(nèi)外溫差控制在20～25℃范圍內(nèi)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。在保證混凝土強(qiáng)度的條件下，盡量減少水泥用量和每立方米混凝土的用水量；盡量降低混凝土的人模溫度，規(guī)范要求混凝土的澆筑溫度不宜超過(guò)28℃，故在氣溫較高時(shí)，可在砂石堆場(chǎng)、運(yùn)輸設(shè)備上搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)裝置，采用低溫水或冰水拌制混凝土。

4結(jié)論

工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的服務(wù)功能確定合理的結(jié)構(gòu)形式，為了防止裂縫出現(xiàn)，對(duì)每一個(gè)構(gòu)件的受力狀態(tài)及變形可能性進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)保證工程造價(jià)的合理性。通過(guò)采取有效的防治措施，提高混凝土防治效果。