变形缝结构构造设计

变形缝结构构造设计作为一名做了十几年结构设计的从业人员，我一直跟身边的年轻同事说，建筑设计里最不能大意的就是这些看起来不起眼的“小构造”，变形缝就是其中最典型的一个。很多人觉得不就是留个缝、盖个板吗，随便画画就能交差，可实际上我见过太多项目因为变形缝构造设计出问题，交付不到三五年就出现墙面开裂、屋面漏水、地下室渗水，严重的甚至地震的时候发生结构碰撞，留下安全隐患。变形缝的核心作用，就是提前给建筑预留出变形的空间，消化温度变化、不均匀沉降、地震作用带来的应力，避免建筑整体出现开裂破坏，它的构造设计看起来简单，实则牵扯到结构安全、防水、防火、美观等多个方面，每一个环节都不能马虎。本文我就从设计基础、不同类型的设计要点、不同部位的构造细节，到常见问题优化，一步步把变形缝结构构造设计的核心内容梳理清楚，给大家做一个参考。1变形缝结构构造设计的基础认知1.1变形缝构造设计的核心目的建筑作为一个固定在地面上的固体，本身会受到很多外界和自身因素的影响产生变形：比如一年四季温度变化，混凝土和钢材都会热胀冷缩，太长的建筑如果没有预留变形空间，内部应力攒到一定程度就会顶裂墙面和楼板；再比如同一栋建筑不同部分的高度差很大，或者建在不同承载力的地基上，沉降量不一样，硬连在一起就会被不均匀沉降拉裂；还有地震区的建筑，不同刚度的部分摆动幅度不一样，没有留缝就会互相碰撞破坏。变形缝构造设计的核心目的，就是主动把建筑分成多个独立的结构单元，预留出足够的变形缝隙，让每个单元可以自由变形，不会互相影响破坏，从根源上避免这些变形带来的质量问题。我刚入行的时候我的师傅就跟我说过一句话：“变形缝是给建筑留的‘呼吸空间’，你不让它呼吸，它就给你闹脾气”，这么多年做下来，我觉得这话真的一点没错。1.2变形缝的三大基本类型根据要解决的变形问题不同，变形缝主要分成三类，设计的时候首先要分清自己做的是哪一种，不能混淆：第一类是伸缩缝，也叫温度缝，主要解决热胀冷缩带来的变形，一般用在长度超过规范限值的建筑，它只需要断开上部的墙、梁、板结构，埋在地下的基础受温度影响小，不需要断开；第二类是沉降缝，主要解决不同部分不均匀沉降带来的变形，一般用在建筑高差大、地基承载力差异大、不同时期分期建设的建筑，它要求从基础到上部结构全部断开，保证每个部分可以独立沉降互不影响；第三类是防震缝，主要解决地震作用下不同结构单元碰撞破坏，一般用在平面形状复杂、或者高度差刚度差比较大的建筑，地震区的建筑只要符合规范要求都需要设置，一般情况下防震缝也需要断开上部结构，地基条件好的话基础可以不断开，如果同时需要做沉降缝的话则全部断开。讲完了基础的分类和设计目的，接下来我们具体讲讲不同类型变形缝的核心构造设计要点。2不同类型变形缝的核心构造设计要点2.1伸缩缝的构造设计要点伸缩缝的缝宽一般控制在20mm到30mm就足够了，因为温度变形的量不大，不需要留太宽，缝宽太宽反而影响后期盖缝和美观。构造上最核心的要求就是上部结构必须完全断开，从墙体、楼面到屋面，每个构件都不能连在一起，很多新手设计的时候容易犯的错就是梁不断开，只断了墙，结果梁还是整体的，温度变形还是把墙拉裂了，这个一定要注意。这里还要提醒大家一点，很多刚接触设计的朋友容易把伸缩缝和后浇带搞混，后浇带是施工阶段用来解决混凝土早期收缩变形的临时措施，施工完成后还是会浇筑成整体，并不是永久的变形缝，不能用后浇带代替永久伸缩缝，这点一定要分清楚，特别是超长结构，就算做了后浇带，该留伸缩缝还是要留，或者采用其他膨胀加强带措施，不能直接省掉。2.2沉降缝的构造设计要点沉降缝最核心的要求就是“全断”，从基础到上部结构每一个部分都必须断开，绝对不能有构件连在一起，不然根本起不到沉降的作用。缝宽的要求比伸缩缝大，一般两层以下的低层建筑，缝宽留50mm到70mm就够，多层和高层建筑，缝宽要留70mm到120mm，如果建筑高差超过10米，或者沉降差预计比较大，缝宽还要再放大，最少留150mm以上，避免沉降之后缝挤在一起。基础部位的构造设计常用的有两种方式，一种是双墙基础，就是沉降缝两侧分别做自己的墙和基础，各自落在自己的地基上，这种方式受力明确，施工简单，适合场地比较宽松的项目；另一种是悬挑基础，就是一侧的基础正常做，另一侧的梁悬挑出来支撑墙体，给沉降缝留出足够的空间，这种适合场地比较小，没办法做双墙基础的项目。我之前做过一个临街的项目，一侧是两层的沿街商铺，一侧是二十多层的住宅，场地红线贴得特别近，最后就是用的悬挑基础处理沉降缝，既满足了沉降要求，又省出了宝贵的临街空间，效果挺好的。2.3防震缝的构造设计要点防震缝的核心要求是缝宽必须足够，因为地震的时候结构会左右摆动，缝宽不够就会发生碰撞，后果非常严重。一般来说，常见抗震设防烈度区，建筑高度不超过15米的时候，防震缝最小缝宽是70mm，高度每增加一定高度，缝宽就要增加20mm，高度越高缝宽就要留得越大，设计的时候绝对不能为了美观缩小缝宽。构造上，防震缝一般要求断开上部所有结构，如果地基条件好，沉降差很小，基础可以不断开，但是如果防震缝同时兼顾沉降缝或者伸缩缝的作用，那就要按最严格的要求来做，也就是全部断开，缝宽按防震缝的要求取，毕竟缝宽留大一点总比留小了出问题好。实际设计中，大部分情况下防震缝都会同时兼顾伸缩缝或者沉降缝的作用，不需要单独再做，只要按防震缝的要求设计就可以同时满足其他两种缝的需求，这样也能简化构造。讲完了不同类型变形缝的核心设计要点，接下来我们再讲讲不同建筑部位的变形缝具体构造细节，每个部位的使用要求不一样，构造处理也有区别。3不同建筑部位的变形缝构造设计细节3.1墙体部位的变形缝构造外墙的变形缝，首先缝内要填充柔性的材料，一般常用的是沥青麻丝或者挤塑聚苯板，既能填缝，又能保证可以压缩变形，还能保温，避免冷桥。缝的外侧要做盖缝处理，一般常用镀锌铁皮或者铝合金盖板，这里一定要注意，盖缝板只能固定在缝的一侧，不能两侧都固定，很多施工队图方便，两边都钉死，这样变形的时候盖缝板把墙拉裂，变形缝也起不到作用，我已经碰到不下五个工地犯这个错了，设计说明里一定要写清楚，交底的时候也要强调，只能固定一侧，另一侧要能自由滑动。内墙的变形缝，一般用和墙面装修匹配的金属盖板或者木质盖板，同样也是只固定一侧，兼顾美观和变形要求。如果变形缝刚好在防火墙的位置，那缝内必须要用A级不燃的防火密封材料填充，盖缝也要用不燃材料，满足防火要求，这是规范的强制要求，绝对不能偷懒用可燃材料。3.2楼地面部位的变形缝构造首层地面的变形缝，如果是沉降缝，那地面要跟着基础一起断开，如果是伸缩缝，地面也要断开，缝内填充柔性密封材料。如果是经常走车的地面，比如停车场、卸货区，变形缝上面要安装承重的变形缝装置，一般是金属卡锁型的盖板，既能承受车辆荷载，又能满足变形要求，不然普通的盖板用不了多久就会被车压坏。楼面的变形缝，一般装修完成后，要在表面安装可滑动的盖板，保证楼面平整，不影响行走。如果是有水的房间，比如卫生间、厨房，变形缝必须做防水处理，缝内要填充防水密封胶，防水层要延伸到缝内，不然水顺着缝漏到下层，维修起来特别麻烦，很多项目交付之后的漏水纠纷，都是这点小事没做好导致的。3.3屋面部位的变形缝构造屋面变形缝的核心要求是防水，只要防水做好了就不会出问题。不管是等高还是不等高屋面，变形缝两侧都要做混凝土泛水，泛水的高度最少要高出屋面完成面250mm，缝内填充聚苯板等柔性材料，防水层要沿着泛水一直铺到缝的顶部。盖缝一般用镀锌铁皮或者铝合金盖板，同样只能固定一侧，留够变形空间。如果是不等高屋面，一般把盖缝板固定在高跨的泛水顶部，另一端搭在低跨的屋面上，要留够搭接长度，保证低跨沉降或者高跨变形的时候不会脱开，我之前就碰到过一个项目，施工队把搭接长度留少了，夏天温度升高高跨伸长，直接把盖板从低跨上脱开了，下雨直接漏进去，最后返工重新做才解决，所以搭接长度一定要留够，最少要留100mm以上。3.4地下室部位的变形缝构造地下室变形缝最核心的就是防水，因为地下室长期受地下水压影响，防水做不好肯定会漏水。目前最常用的构造就是中埋式橡胶止水带，就是在变形缝的中间位置，埋入一圈橡胶止水带，两边分别浇筑混凝土，利用橡胶的弹性适应变形，阻断水的通路。条件允许的话，最好在迎水面再加一道外贴式止水带，做到双保险，缝的内侧再用密封胶封缝，这样基本上就不会漏水了。很多小项目为了省钱，用遇水膨胀止水条代替中埋式止水带，其实止水条的防水效果远不如止水带，特别是变形量比较大的变形缝，止水条很容易被拉裂断开，最后还是漏水，修起来要挖开内衬墙，成本比一开始做止水带高多了，所以该花的钱一定不能省。讲完了不同部位的构造细节，设计的时候还要注意避开一些常见的误区，针对项目需求做优化调整。4变形缝构造设计常见问题与优化处理4.1常见的设计误区第一个最常见的就是缝宽不足，很多设计怕缝宽太大影响美观，或者不好做盖缝，就私自缩小缝宽，结果变形之后缝被挤死，导致结构开裂，所以缝宽一定要严格按规范要求取，甚至可以留一点余量，绝对不能偷工减料缩小缝宽。第二个就是盖缝板双侧固定，刚才说了很多次，这个不管是设计还是施工都容易错，设计一定要明确标注出来，避免施工做错。第三个就是防水防火处理不到位，该做止水带的不做，该用防火材料的用可燃材料，留下长期的隐患，这些都是硬性要求，必须满足。4.2常见的优化处理方式现在很多项目对美观要求高，不想在外墙看到明显的变形缝盖板，这种情况我们可以做柔性暗缝处理，缝内用柔性耐候密封胶填缝，表面刮腻子刷和墙面一样的涂料，密封胶的弹性可以适应变形，外观又平整美观，适合高档住宅和公建项目。如果是沉降差预计比较大的项目，可以在缝内填充低密度的可压缩聚苯板，不要填太硬的材料，避免沉降的时候挤坏两侧的结构。如果是高烈度抗震区的项目，可以在防震缝内填充柔性海绵橡胶，就算地震的时候结构碰到一起，也能起到缓冲作用，不会撞坏构件，提高安全性。做了这么多年设计，我最大的感受就是，变形缝这种构造，真的是“差一点都不行”，看起来都是小事，可只要哪一步错一点，后期就要出大问题，我们做设计的，多上点心，用户就能少很多麻烦。结语总的来说，变形缝结构构造设计是建筑结构设计中不可缺少的重要环节