建筑结构设计中裂缝的形成及防治.doc

建筑结构设计中裂缝的形成及防治 摘 要：目前，随着混凝土结构在现代建筑中的大量使用，当前混凝土墙体的裂缝现象越来越严重，面对这一现象，我们又当如何好防治措施呢？本文就其形成及防治展开探讨，望更多专业人士提出宝贵意见。 1 现浇混凝土板裂缝形成混凝土裂缝按形成原因可分为外荷载作用引起的结构性裂缝和受变形变化引起的变形裂缝两大类。前者是结构受外荷载作用引起，通过合理的结构选型及配筋，基本能避免产生结构性裂缝；后者主要由于材料本身性质，构造措施不足，施工管理不善和温差变化、不均匀沉降等多种原因引起。混凝土开裂多数裂缝属这种裂缝。而裂缝发生的部位最常见是在楼板的阳角，多种原因引起。混凝土开裂多数裂缝属这种裂缝。而裂缝发生的部位最常见是在楼板的阳角，其主要原因是混凝土的收缩特性和温差的作用。同时，由于楼板阳角受到四周刚度较大的构件(梁体或剪力墙)的约束，限制了混凝土楼板的自由变形，因而在温差和混凝土收缩变化时，楼板阳角处容易产生裂缝。常见的混凝土楼板裂缝的类型及成因主要有以下几种情况：1.1 混凝土收缩变形引起的裂缝混凝土收缩裂缝根据其形成的时间分为硬化前、硬化中和硬化后裂缝；初凝和终凝阶段是混凝土胶结硬化的重要过程，也是裂缝的多发期，其龟裂就是常见裂缝之一。同时，混凝土因硬化而体积缩小，楼板四周受支座梁体的约束而不能自由伸展，当收缩引起板产生的约束力超过一定程度时，早期混凝土强度极低又不足以抵抗，就会在板应力相对较集中的板角处开裂，其走向与板的对角线相垂直。引起裂缝的原因包括：混凝土水泥用量、含水量、水灰比、坍落度等过大，骨料级配差；振捣不实或混凝土浇筑后气温高未及时养护或养护不到位，风吹日晒后表面水分蒸发过快而急剧收缩开裂等。一般商品混凝土的收缩量要比现场搅拌混凝土大。现浇混凝土楼板未能连续浇灌而设置施工缝后，新旧混凝土间形成接缝，如处理不当，也容易因收缩而发生裂缝。1.2 环境温度变化引起的裂缝混凝土线膨胀系数约为1010-6/，即温度每升高或降低10，混凝土会产生0.01%的线膨胀或收缩，即热胀冷缩变形。环境温度变化影响了楼板及梁的变形与开裂，一般板的厚度远小于梁高，板全截面随气温的变化而变化，而梁的截面高则大于板厚，温差变形则大大滞后于板，特别是急冷急热后尤为明显。如气温骤降或曝晒后突受雨淋冷却时，板收缩量突然变大而梁则大大滞后，使板收缩时受梁的限制产生拉应力而开裂，板长度越大，越易出现垂直于板长边的贯穿裂缝。而当气温急剧升高时，板发生膨胀，而梁变形滞后则限制板的膨胀，使梁受拉，致梁侧产生竖向裂缝，有时包围梁腹截面。梁裂缝也可常见于屋面板隔热差而板下通风良好，夏季时板面温度极高而板下温度较低这种大温差情况。1.3 不均匀沉降引起的裂缝由于沉降缝或伸缩缝的设置，往往给建筑物处理及使用带来麻烦，较容易引起渗漏，所以一些建筑物没有设置必要的变形缝。当基础沉降不均匀时，特别是对沉降相当敏感的框架结构，容易在不均匀沉降的相邻柱位处产生沉降裂缝，同时墙体也会在相应部位开裂。另外，转角角柱处也是不均匀沉降开裂的多发区。1.4 应力集中引起的裂缝主要出现在转角处或结构刚度突变的地方。当平面布局凹凸较多时，转角也较多，转角处由于刚度突变形成薄弱部位，当受到混凝土收缩、温度变化或少许沉降差影响时，易产生集中剪拉应力而开裂。切角裂缝一般不会引起墙体开裂。1.5 预埋管线引起的线管裂缝一些地区习惯于将PVC电线管预埋于楼板结构中，且线管多层交差重叠，施工时为方便线管固定，将其绑扎在板底钢筋上，造成混凝土浇灌后钢筋与混凝土失去有效的结合，该处板的有效厚度大大减少，形成楼板的抗拉、抗弯薄弱点。在秋冬季节气温变化大、空气干燥、湿度低等多种不利因素影响下，混凝土收缩加剧，导致楼板产生较大的内拉应力，于是在电线管预埋处的薄弱位置发生开裂，使内拉应力得以释放。通常裂缝位于PVC线管处，缝宽约0.21.2mm，且贯通板厚。2 现浇混凝土板裂缝的的控制措施 主要是结构受外荷载或自重作用下，材料承载力不足或不起作用，板受拉或剪切破坏而产生的裂缝。这种裂缝除结构设计不合理外，施工管理不善，支座处负筋下沉或板厚不足是导致结构裂缝的主要原因。当负钢筋下陷严重时，钢筋无法发挥抗拉作用；或是板厚严重不足时，则会导致结构抗力下降，结构抗力不足以抵抗拉应力或剪切应力而开裂，裂缝通常位于梁侧且平行于板长边，严重时也可环绕四周梁侧。此时板面将出现破坏性裂缝。2.1 在设计时，应注意调整楼房高度，尽量使屋面的标高一致。对于错层的房屋宜在错层部位所有纵横墙相交处设置墙构造柱。2.2 设置圈梁是抵抗温度裂缝的有效办法。圈梁与构造柱相连接，形成约束各片墙体的纵向和横向框格，使墙体保持一个整体的箱形结构，改善了砌体的受性能，提高了砌体的抗裂能力。屋面圈梁宜沿每道墙体设置，避免采用半圈梁引起应力集中，其余各层圈粱按规范要求设置。2.3 使用微膨胀混凝土可提高结构抵抗温度裂缝的能力。只要微膨胀混凝土的配合比合适，施工养护好，使用微膨胀混凝土可以避免或减轻屋面板温度裂缝的产生。另外，在设计中.一定要慎重处理超长建筑混凝土中加入微膨胀剂的问题。通常，由于加人微膨胀剂后混凝土的膨胀率有很大的离散性.所以往往很难在计算上解决微膨胀剂添加量与伸缩缝设置间距的定量关系，所以，在实际应用中，采用了微膨胀剂后，仍然要结合其他措施(如后浇带、加强带等)，并进行适当的验算，才能超出规范的限值加大伸缩缝的问距。2.4 在屋面设置纵横向分仓缝将整个屋面划分成若于个长度较小的独立单元，以减小屋面板的总变形值。横向分仓缝宜每隔三个开问设一道，纵向进深大于10m时宜在屋脊处设一道纵向分仓缝，分仓缝宽20ram，采用油膏或沥青麻丝嵌缝。2.5 砌体的抗拉、抗剪强度与砌体砂浆的强度成正比。因此.提高顶层砌体砂浆强度是提高砌体抵抗温度应力.减少温度裂缝的经济、有效的方法。顶层砂浆的强度不宜低于M5.0砖强度不宜低于MU10。同时砖砌体厚度不宜小于240mm。2.6 减小屋盖与墙体的温差是控制温度裂缝的关键，因此.屋面设计必须按规范要求采取隔热保温措施，如设置架空层等。房屋出现的裂缝，轻者影响美观，重者影响安全使用，甚至会造成不良的社会影响，由于用户对房屋的结构情况不甚了解，房屋一旦出规裂缝，使用户产生不安全感或恐慌，有的裂缝会造成屋面、墙面、地面渗漏，门窗变形、外墙抹面脱落等现象，给用户带来许多烦恼，因此在房屋设计时。应高度重视，认真分析，使裂缝隐患尽可能消除。为了有效防止和减轻现浇混凝土楼板产生裂缝，应加强以下的措施：2.6.1 在设计上应保证结构的整体刚度，防止因房屋不均匀沉降引起结构内部拉应力、剪应力产生，从而降低结构抵抗温度应力的能力。2.6.2 现浇混凝土楼板配筋方面，尽量使用直径较细间距较密的配筋方案，做到“细一点、密一点”。同层同方向的钢筋直径相差不宜大于一个级别。对需严格控制裂缝的部位.建议全部采用热轧带肋钢筋以增强其握裹力.楼板的分布筋与构造筋宜采用变形钢筋来增强与混凝土的握裹力，对于小直径的分布筋与构造筋来说。用冷轧钢筋比用光圆钢筋对减少裂缝的效果更好。边跨端支座的负弯矩钢筋宜在端跨内整跨拉通并延伸过第二支座，让墙体变形与楼板变形能通过拉通的负筋逐渐传递到中跨去，协调三个构件在温度应力作用的变形。2.6.3 屋面层阳角处、东西两单元和跨度3.9m时，应设黄双层双向钢筋.阳角处钢筋间距不宜大于100mm跨度3.9m 的楼板钢筋问距不宜大于15Omm。跨度3.9m的现浇楼板上面负弯矩钢筋应一隔一拉通。2.6.4 外墙角处应设置放射筋，配筋范围应大于板跨的13，且长度不小于2.0m， 每一角处放射筋数量不少于7根.钢筋间距不宜大于100ram。以此来满足板角应力的需要.使现浇板产生裂缝的应力作用范围与放射筋相一致，从而有效地改观和控制裂缝的产生。2.6.5 为了防止预埋PVC电线管对楼板的影响.在预埋时设置支架固定PVC管.严禁两根管线交叉叠放.确须交叉时应采用专门设计的塑料接线盒.以