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1.1地下室设计中存在的问题建筑结构设计单位在设计建筑结构的时候,必须要加强对地基稳固度的重视程度。地基的质量在很大程度上会受到地下室设计状况的影响,所以说做好地下室的设计工作时非常重要的。从我国很多建筑结构设计企业的发展现状来看,其中还存在不少问题,例如,没有严格要求地下室设计成效;在未详细了解建筑物墙体厚度、混凝土强度、建筑材料性能的基础上,就盲目地开展地下室设计工作,这直接影响到了建筑结构设计工作的可靠性,对将来的建筑工程施工质量而言,埋下了安全隐患。
1.2图纸设计中存在的问题建筑工程的施工步骤都是按照事先设计的施工图纸展开的,所以对于整个施工环节来说,建筑施工设计图纸有着至关重要的作用。可以说图纸设计工作的成效,会对整个直接建筑工程的施工质量产生重大影响。然而,从我国建筑施工企业的施工现状来看,很多施工团队都忽视了设计图纸工作的重要性,采取了不认真的态度对待施工图纸设计工作,使得施工图纸不够严谨,缺乏学科、合理性。例如,在设计各层结构的具体施工图的时候,使用了不标准的图集,也没有弄清楚各层梁、柱、墙的详细构造。
1.3建筑选址中存在的问题我们常说:“万事开头难。”如此可见,要想做好一件事情,就必须要有一个好的开头。这句话运用到建筑结构的设计工作中,也就意味着要做好最基本的结构设计工作。对于任何建筑施工项目而言,倘若选址存在不稳定状况,那么再好的建筑结构也无法为整个建筑工程的施工质量提供保障。当前,在建筑选址中存在的选址缺乏合理性、科学性等问题,直接影响到了建筑施工项目的安全系数,不利于提高建筑施工项目的质量。
2建筑结构设计对策
2.1优化建筑结构设建筑结构设计单位在优化设计高层建筑结构的时候,需要注意几个问题:(1)设计工作要为提高建筑工程的施工质量服务;(2)要尽可能地控制好工程造价,将之设计在可接受范围内。对此,需要建筑结构设计单位,在开展设计工作的过程中,要充分考虑投资商的经济实力和实际的施工需求,权衡建筑项目的施工质量与建筑施工企业投资回报之间关系。所以建筑结构设计单位,要借助“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的原则,对建筑结构进行优化设计,促使建筑结构设计单位制定的方案可以达到令人满意的效果。
2.2加强沟通与交流建筑结构设计师在开展建筑结构设计工作之前,应该要加强与承包商、投资商之间的沟通与交流,并通过与他们之间展开的交谈活动,了解到建筑工程的具体施工要求,同时充分了解本次到建筑工程的施工基调,对建筑工程的施工现场以及地质条件进行整体把握,明确建筑方每个部门需要注意和配合的地方,将建筑结构设计的基本方案确定下来。
2.3明确参数含义在建筑工程中的有些专业术语难以区分,对于建筑结构的设计师而言,在没有明确参数定义的前提下,开展设计工作,必然会影响到设计质量。理论上而言,参数是没有明确界限的,但是在具体建筑工程施工环节中,每个参数都需要界定实际有效意义,所以设计人员应该明确参数的含义,并在实际的设计工作过程中,对这些参数加以正确利用。
3结束语
1.1建筑工程质量检测的内容
对于建筑工程的结构检测可以分为两类,一类是对新建工程的检测,另一类是对于已经建成的工程,针对于两类工程所要检测的内容各不相同。对于新建工程而言,主要是对施工过程进行的质量控制,比如对于施工材料的检测,在施工材料进场时,要对其质量进行检验,根据质量控制体系的标准采用不同的检测手段。对于工程中的分部工程要进行质量检验,只有各项指标都符合规定的要求,才能够进行下一道工序。对于工程结构中可能存在质量问题的位置,要加强检测的力度,确保整体质量符合标准。对于已经建成的工程,检测的内容可以分为三个部分。首先要进行常规检测,对于建筑结构中的主要受力部件,裂缝以及受到腐蚀的部件,要检测其现有的结构参数。其次要进行专项检测,主要是对于建筑结构中出现的倾斜、火灾以及与设计功能出现偏差的部位进行检验。再次对建筑主体结构的可靠性进行检测,对其在安全性以及耐久性等方面做出评估,以确定建筑现有的使用状况。
1.2建筑工程质量检测的方法
对于建筑工程结构的检测方法有很多种,根据需要检测的部位以及规范标准不同,所使用的检测方法也不相同,可以按照规范标准的要求执行,也可以由检测单位自行研发,下面对几种主要的检测方法进行阐述。在对桩基进行的检测中,主要是检测其结构以及承载力,以此来确定基础工程的施工质量。一般情况下,主要有静载试验、低应变检测和高应变动测法。其中的静载试验应用的比较广泛,在所有的检测方法中也具有较高的可信度,其检测的结果可以为工程设计提供有利的依据。但是静载试验也存在一定的缺陷,检测的工作量较大,耗费时间长,投入成本高,所以一般都在小范围内使用。低应变检测主要是桩身的完整性进行检测,其耗费成本低,容易操作,时间短,其检测的结果可以为静载试验提供一定的依据。钻孔取芯法一般是对桩身的混凝土强度、桩身长度、完整性、桩底的沉渣厚度等进行检测,这种方法有利有弊,优势是操作过程比较直观,但是劣势是对于检测对象的局部缺陷很难发现,具有较高的施工难度,并且在检测的过程中可能会对桩身造成一定的损伤,耗费成本高,所以一般都在小范围内使用,对于超声无法检测的桩身或者静载试验时没有达到设计要求的情况下,可以使用这种方法。高应变动测法是对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。钢筋混凝土工程质量检测方法主要有回弹法、超声波法、超声波回弹综合法、钻芯法、拔出法等。其中,最为常用的是回弹法、拔出法、超声波法这三种。钢筋混凝土强度检测主要有:混凝土强度的检测;钢筋定位和保护层厚度检测;砌筑砂浆强度的检测;砌筑砂浆强度的检测常用方法破损检测主要有筒压法、推出法、砂浆片剪法、点荷载法;楼面板厚检测的常用方法主要有取芯法和钻孔法,均为先对楼板钢筋及板内预埋管线进行定位,然后通过取的芯样或在钻孔内直接测量楼板厚度。钢结构工程检测大体包括焊缝检测、螺栓连接检测、构件尺寸检测、构件缺陷和损伤检测、结构构件变形检测、构造检测、涂装检测、地基基础检测等几个部分。结构构件变形检测主要是利用激光测距仪、水准仪、全站仪、经纬仪等测量仪器对钢结构的挠度、倾斜度进行检测。构造检测是指根据观察测量判断构件是否符合《钢结构设计规范》中的规范要求。
2建筑工程结构质量检测方法应用
钢筋混凝土作为现代建筑结构主要材料,其建筑质量的好坏,将直接影响到我国人民生产生活。其质量检测作为工程质量检测一个重要环节,可分为三类。一是外观检查。二是预留试块检测。三是在结构实体上进行检测。在对混凝土进行检测时,其表层检测一般不会代表整体质量,因为混凝土经过长时间的使用,其表层和内部结构的抗压强度会出现差异,所以利用回弹法以及超声回弹综合法检测会因为受到技术的限制而出现检测误差,在这种情况下,可以使用钻芯修正法进行检测。在钻芯法中,最关键的是钻芯位置的选取,位置的选择直接关系到检测的结果。一般情况下,都是选择在结构受力较小并且最能够代表强度的部位,在位置选择时,应该对结构的内部设计进行详细的了解,避免从钢筋比较密集区域进入。所以对于独立基础或者是条形基础而言,因为其钢筋在底层,所以钻芯位置可以选择在上部。对于片筏基础或者是箱型基础,因为其钢筋都集中在表面,所以钻芯位置一般会选择在侧面。这样可以避免与钢筋和预埋件的接触,为钻芯检测提供了便利条件。采用回弹法检测混凝土强度时,一般都使用现行有关规范提供的测强曲线,当无法单凭回弹法检测结果确定混凝土的强度时,就必须采用钻芯法加以修正。超声回弹综合法在应用上也是较为多的一种方法,它的优点是对影响混凝土强度的因素都能够及时的反映出来,同时还能抵消部分影响强度与物理量相关关系的因素,提高了混凝土强度检测的精度和可靠性。采用后装拔出法时,要求测试面平整、清洁、干燥,对饰面层、浮浆等应予以清除。
3结束语
1)课程知识点多且更新快,授课内容容易脱节。高层建筑结构设计是土木工程专业重要的传统课程,课程内容丰富,理论严谨,注重学生工程实践能力的培养。随着科学技术的进步和实验方法的完善,新的结构和新的技术不断出现,因此该课程的内容在不断扩充,分析设计方法也在不断完善,任课教师不了解新规范的变化,在教学过程中就很难将最新的知识传授给学生,和当前的设计方法脱节。
2)教学实践环节的针对性不强。培养工程实践能力是一般本科院校土木工程专业的人才培养目标,我校现实行的“3+1”的教学模式就是针对该人才培养目标提出的。所谓的“3+1”人才培养目标就是在本科四年中拿出一年的时间用于教学的实践环节,这里的实践环节包括各种课程设计和生产实习,学生通过课程设计会对一些基本结构和构件的设计有初步的了解,但在生产实习环节大多数学生从事的只是最基本的体力劳动,对实际工程的认识不够。现在高层建筑结构设计课程的每个知识点大多均为解决工程实际问题提炼而成,如果学生缺乏对工程结构的认识,那么对于高层结构中的概念设计、计算方法和构造措施就理解不够。
3)教学学时偏少,与抗震课程内容交叉重叠,教学方法与手段落后。在一般本科院校中,高层建筑结构设计为32学时,且开在第七学期,临近毕业学生面临就业、考研等多重压力,很难安心学习;在课程内容上高层建筑结构设计课程的内容与荷载结构设计方法、结构抗震设计的部分内容交叉重叠,分开教学导致知识点分散,教学效果不理想;课堂教学中大多采用传统的填鸭式教学方法,学生接触不到实际工程,体验不到以理论来指导实践的快乐,故无法激发学生的学习兴趣。
4)考核方式不尽合理。现在的高校仍然采用应试教育思想指导下的传统的考试模式,采用平时成绩加期末考试成绩的方法,考试形式单一、内容片面,很难全面客观地评价教学效果。作者根据近2年对高层建筑结构设计课程的考试方法进行改革,联系国家注册结构工程师的考试大纲和考核方式,让学生接触工程实践,让学生体会到学有所用的成就感,取得了一些成果。针对上述高层建筑结构设计教学中存在的些许问题,课题组的老师进行了相关的教学改革并在2012年申请了黑龙江省教育科学规划课题项目获得了资助。
2高层建筑结构设计课程改革的内容和方法
1)精简授课内容,避免不必要的重复。高层建筑结构设计是在荷载结构设计方法、钢筋混凝土结构、砌体结构和结构抗震设计课程修完之后开设的,与这些先修课程有着密切的联系,因此在教学过程中有部分内容交叉重叠,如竖向荷载和风荷载的计算;抗震设计中地震作用的计算;钢筋混凝土结构设计中框架结构的分析计算方法等这些内容均与先修课程重复,这就需要任课教师在满足教学大纲的前提下充分做好授课计划,事先做好已有知识和新内容之间的区分和衔接,避免与前述课程内容重复,造成学时的不必要浪费。在课堂讲解中做到重复的内容讲差别,相似的内容讲典型,重点锻炼学生运用计算方法和分析方法解决问题的能力,提高工程实践能力。
2)在课程内容的设置上,注重加强学生对概念设计的理解。在现有的高层建筑结构设计教材中,概念设计一般位于教材的第一、第二章,主要讲解结构体系与布置原则,但实际上,概念设计贯穿于结构设计的全过程。在教学中以生动易于学生理解的实例讲解晦涩难懂的理论,让学生从根本上理解。
3)改革考核方式,重点提高学生的知识运用能力。在土木建筑行业,与高层建筑结构设计相关的行业规范是《高层混凝土结构技术规程》和《抗震设计规范》。在土木工程专业课的学习过程中,大多数学生都以教材为主,而很少学习规范或者阅读一些参考资料,这就违背了一名未来土木工程师所必须遵循的基本理论。为了培养学生的工程师意识,在授课过程中适时引用规范中的条文进行讲解说明,既可以使学生接触到行业发展的最新动态,又对学生将来走上工作岗位后,考取注册结构工程师的职业资格有一定帮助。在考核方式上,采用注册结构工程考试的考试模式,开卷考试,在考试过程中可以携带相关教材以及规范,重点考核学生运用所学理论知识解决实际工程问题的能力,这样学生对知识点的理解更深刻、掌握更扎实,达到“卓越工程师”的人才培养目标。
4)强化课程设计、毕业设计、设计竞赛等环节,提高学生实践创新能力。在高层建筑结构课堂理论教学中,采用“五延伸”的教学方法,理论教学向现场、课程设计、毕业设计和各种知识竞赛、设计竞赛延伸,进一步提高学生的设计实践能力和创新思维能力。
a.课内教学向实验现场延伸,能够使学生对各种不同的结构有感官的认识,激发学生学习的兴趣。
b.课内教学向课程设计延伸,采取手算为主、电算校核、手算电算相结合的方式开展课程设计,使学生进一步加深对基本理论和计算方法的理解,初步体验到成功的乐趣。
c.课内教学向毕业设计延伸,毕业设计是土木工程专业最为重要的实践环节,通过毕业设计,使学生具备基本的设计能力,初步具备结构工程师的基本素质,实现“卓越工程师”的人才培养目标。
d.课内教学向设计竞赛、学科知识竞赛延伸,组织校内各种设计竞赛,为学生创造出良好的培养动手能力的环境,鼓励学生积极参加省内及全国大学生结构设计大赛,开阔学生的眼界,培养学生的创新能力。
e.课内教学向课外科技活动延伸,积极组织学生参加课外科技活动,参与到教师的科研活动中来,激发学生的创新科研能力。
3结语
关键词:住宅结构设计 砖砌体结构 楼层刚度 基础设计问题
引 文:在未来的建筑行业竞争中,如果建筑企业要想获取更多的主动权,就要对建筑结构设计加强重视。这不仅是因为它与居民生命财产安全息息相关,而且它还决定着一项建筑施工项目的质量、安全性、可靠性。因此,这也是建筑企业在这个竞争激励的建筑市场中获取更多市场份额的依靠所在。我们必须对土木工程建筑设计加以重视,从各个方面去提高结构设计的质量。
1砖砌体结构问题
在很多建筑工程中都是应用底层框架剪力墙砌体结构, 在这种结构设计中剪力墙的设计是一个关键环节, 是利用钢筋混凝土框架对底层进行设计, 并在建筑物的上部设置多层砌体结构。因为住宅结构设计中的重中之重就是砖砌体结构,但是很多设计人员对建筑立面造过于重视型,并且导致底层结构中出现严重的裂缝问题的就是因为将2层及以上楼层的部分横梁及外层挑墙移到悬挑梁之上,从而将挑梁设计贯穿到各个楼层之中,让挑梁承载上出现的裂缝更加明显。其中主要原因就是因为很多设计人员没有对挑梁的荷载量进行科学化的计算,对建筑使用面积的增加往往过于追求,不能进行科学的设计墙体和楼盖等部位的荷载,从而导致挑梁出现严重的裂缝问题。对于很多的建筑工程来说,建筑结构通常用整体砌筑的方法有悬挑梁上部结构设计,因为上层挑梁的底模也是下部墙体,二者兼并在一起就会导致墙体及楼盖的荷载通过由上到下的方式传递。如果要对底层挑梁出现裂缝的问题进行解决,首先我们要适当的调整计算简图和受力路线,其次对施工顺序和施工工序还应当合理进行安排。
在建筑工程砌体结构的设计方面,对砌体结构布置方式应当合理地进行选择,并且对砌体结构抗震进行合理的分析。具体说来,我们在进行设计时应当从以下几个方面进行,首先对横墙承重的计算与结构布置应当重视。目前,矩形平面设计是很多建筑物所利用的,因为建筑物的纵向刚度大于它的横向刚度,所以,我们必须设计较多的横墙,从而提高建筑工程的抗震性能。另外我们还应该提升横墙的抗剪强度,从而进一步提高抗震能力。为了打造隔断与承重兼顾的二合一墙体,我们可以从横墙的材料入手,对横墙材料的强度等级进行优化,从而增加竖向承载能力。第二,对纵横墙的承重应当合理设计,在结构布置上对共同承重要更加重视。如果建筑物的房间面积较大,为了让纵墙承重,我们可以适当调整沿进深方向的梁支,从而使其能够承于纵墙之上。此外,为了有效地提高墙体的剪切能力,而且还能够满足建筑工程的抗震需求,在楼板上也需要采用纵向搁置的办法,从而让横墙也可以参与承重。第三,在纵墙的承重方面,抗震性能不强的原因就是因为很多建筑工程设计人员在结构布置上往往设计较大的横墙间距,导致横墙的数量较少,竖向承载能力也不能达到要求。并且,在纵墙承重的设计方面应当慎重,这主要是因为如果纵墙设计过多,就会导致弯曲破坏的问题。第四,结构布置的方式对于混合承重的建筑物来说有很多种,但是,这种结构体系在材料弹性模量方面以及动力性能方面不能充分满足建筑工程的抗震需求,并且往往会有很大的差距,但这样设计可以使建筑使用空间扩大,同时也具有各种优点,比如便于施工、经济实用等。因此,在结构布置的过程中,对布置方式进行选择时应当结合建筑抗震需求,从经济、技术和功能等多方面进行,从而提高建筑工程的防震性能。
2楼层刚度问题
在设计楼层刚度的过程中,很多设计人员对必要的专业知识与业务素质缺乏,并且对于基本的结构设计理念与布置方式也不能熟练掌握,对楼板变形不能利用有效的计算程序进行计算。虽然这种模型对于很多数学与力学的程序来说是一种较为精准的数学力学模型,但是这种模型对楼板的变形程度却难以准确分析,如果在计算这一环节有失误出现,那么自然而然地计算结果也会出现失误,从而使住宅结构设计中存在大量的安全隐患,或者出现安全储备过大的问题。因此,我们要尽量选择刚性楼面,尽量不用楼层大开洞的结构设计方案,并且对凹槽过深、外伸翼缘过长和块体缩颈等问题尽量避免,这主要是为了准确反映真实受力状况,进一步避免住宅结构设计出现严重的失误。
3屋面梁与配筋问题
在很多住宅结构设计方案中,将下层梁的尺寸标准直接应用到屋面梁的设计中是为了追求建筑结构建模的简便,并且屋面梁配筋较少的问题通常会出现,因为配筋数量不够导致裂缝的出现是因为屋面梁所处的环境中出现温差过大,或者受到混凝收缩的影响,所以,在屋面梁的结构设计中,为了避免出现梁腹等部位出现裂缝,我们应当确保钢筋骨架的刚度。
4地基与基础设计问题
整个建筑的各部分之间是相互联系的,建筑地基以及建筑的内部基础结构之间更是能够都成一个稳定的结构,若是能够有效的发挥这个结构的作用,将对整个高层建筑稳定性和安全性起到关键性作用。但是,我国建筑行业在很长一段时间都将这几个部分分割、分立了,即便是现在,还有部分建筑企业在进行建筑基础结构设计时存在着这样设计误区。当然,这并不能说明我国的建筑设计行业的落后,这一问题的主要原因是相应计算设备和计算方法的先进性不足。在这种科学性和合理性不足的计算方法和计算设备下进行建筑基础和地基设计往往会忽略建筑建筑基础结构之间的联系性,导致设计数据的偏差和基础结构设计图纸的不合理,从而造成整个建筑的质量安全存在隐患。
5配筋和构造问题
在结构设计的过程中,应当把握好构件的配筋率,明确构件配筋率的最大值与最小值。在对建筑结构进行抗震设计时,应当确保建筑工程具有足够的延性,还要达到建筑工程的最小配筋标准。应当严格按照现行规范的要求确定配筋数量,并要确保钢筋的锚固与搭接长度,控制好钢筋的延伸长度,并要满足建筑设计应达到的材料刚度要求。此外,为了有效避免墙体开裂的问题,还应当控制好屋面的温度压力,利用一系列的措施与方法对屋面进行通风散热,并使构造柱满足建筑工程的抗震需求,在满足建筑高度的基础上对构造柱进行对准贯通,构造柱与其他部分的拉接也应当满足相关规范的要求。
6结语
人们对建筑工程的要求随着经济的高速发展也越来越高,同时建筑功能也更加多样化,住宅结构设计的技术水平亟需提高。为此,本文对住宅结构设计中的常见问题进行分析,因为这些问题具有一定的普遍性,容易在很多住宅结构设计中出现。所以,建筑设计人员应当对这些设计问题把握好,使这些问题避免出现,从而消除这些问题对建筑工程的影响,进一步确保建筑工程的顺利竣工。
参考文献:
[1]蒲建海.基于ABAQUS的新型柱-板式结构抗震性能研究[J].兰州工业学院学报,2015年01期.
关键词:建筑工程;结构设计;裂缝;控制措施
中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:
随着国内城市化进程的加快,工业、基础设施和商品住宅建设的飞速发展,在建筑工程中遇到的混凝土裂缝问题越来越多,由于裂缝问题产生的纠纷也不断增加,成为一直困扰工程设计人员的问题。根据大量的工程实践和对近代工程材料的微观研究,混凝土结构建筑的裂缝是不可避免的,其危害程度是可以控制的,我们可以通过各种方法,使裂缝产生的影响,满足规范和正常使用的要求。
结构设计主要由承载力极限状态控制,但很多情况下正常使用极限状态下的变形(裂缝、挠度、位移等),尤其是裂缝,起控制作用。由于混凝土等建筑材料的自身物理特性原因,裂缝(包括微观裂缝和宏观裂缝)不可避免,但裂缝的数量和宽度如果过多发展,就会引起渗漏、保护层脱落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等,严重影响结构耐久性、持久强度和美观。所以,结构设计尤其是大体积、超长混凝土结构设计,采取措施预防出现裂缝,控制裂缝宽度,对有害裂缝进行处理是一个值得探讨的重要课题。
一、建筑工程结构设计中裂缝产生的主要原因
通常情况下,在建筑工程结构设计当中,裂缝的产生主要是针对混凝土而言的,基于此点,下面对混凝土结构裂缝形成的具体原因进行分析。
1、 由温度应力导致的裂缝
形成此类裂缝的主要原因为混凝土在浇筑完成以后,由于聚积在混凝土内部的水泥水化热很难散发出去,从而导致混凝土内部的温度较高,同时混凝土表面与外界接触时,表面的温度因外界环境的作用散热较快,此时便会使混凝土内外的温差过大,最终混凝土内部会产生压应力,而表面则会出现拉应力。混凝土由于刚刚浇筑完毕,其龄期较短,抗拉强度也相对较弱,当表面的拉应力超过混凝土自身的极限抗拉强度时,混凝土表面便会出现裂缝。
2、 应力裂缝
形成此类裂缝的主要原因是混凝土结构收缩徐变造成的。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。混凝土结构在浇筑完成之后,其将会进入硬化过程,在这一过程中,由于混凝土内部的水分不断蒸发,从而使混凝土的体积逐渐缩小,进而产生收缩,混凝土在收缩时由于受到支座的约束,无法自由伸展,当约束应力达到一定程度时,势必会导致现浇的混凝土板开裂,开裂的位置一般都出现在应力较为集中的地方。此外,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。
3、由塑性变形引发的裂缝
这种类型的裂缝一般出现在混凝土硬化前,形成原因是混凝土在硬化前本身处于塑性状态,由于上部结构的均匀沉降受到一定限制,致使结构出现裂缝。在混凝土结构当中,若骨料的粒径过大或钢筋的直径过粗以及混凝土的表面积加大时,均会导致混凝土的水平收缩较之垂直方向的收缩更加困难,进而形成不规则的裂缝,这些裂缝的表现形式为互相平行,裂缝之间的间距一般为0.3~1.0mm 左右,同时裂缝本身存在一定的深度。
4、结构裂缝
随着施工技术水平的不断提高,在一些采用现浇楼板的建筑工程中,浇筑完成后的楼板承载能力基本上都能够满足设计要求。但如果将预制多孔板改为现浇楼板时,则会导致墙体的刚度增大,从而是原有楼板的刚度减弱,这样有可能一些墙体的截面突变位置或是较为薄弱的地方产生裂缝。如墙角应力比较集中的位置等。
二、建筑工程结构设计中裂缝的控制措施
针对上述影响混凝土结构收缩裂缝的因素,设计中可根据工程特点采用以下裂缝控制措施。
1、混凝土强度等级不宜过高。 在满足承载力及防水要求的条件下,宜采用C25~C35 混凝土。
2、选用低水化热 、收缩小的水泥品种,如矿渣硅酸盐水泥等。 掺加适量外加剂,减少水泥用量,降低水灰比,严格控制砂石骨料含泥量,控制因水化热内部升温过高,控制外部降温速度,及时保水、 保温养护。
3、采用粉煤灰(掺量为水泥用量的 15%~30%),改善混凝土和易性,减少水泥用量。
4、设置伸缩缝(考虑满足沉降缝 、防震缝要求),间距不可过长。
5、在合适部位设置后浇带,带宽 0.8m~1.0m,间距30m~40m,减少硬化收缩。 后浇带混凝土宜 2个月后采用较高标号(提高 5MPa~10MPa)微膨胀混凝土浇灌。
6、基础、 筏板、 底板等大体积混凝土采取分层浇筑、 阶梯推进施工,但要注意避免冷缝。
7、对于大体积混凝土、 超长结构,混凝土中宜掺加膨胀剂,采用补偿收缩混凝土。
8、较长墙体,尤其是有防水要求的较长地下室外墙,应适当提高水平构造钢筋的配筋率 (0.4%~0.6%),采用细而密的配筋原则,间距 150mm 墙顶及中部设水平暗梁;墙与柱交接处设水平附加筋(配筋率为通长配筋的 10%~15%),伸入墙内 1.5m~2.0m,以减小应力集中。
9、露天的地下一层外墙及屋面等应加强保温隔热,减小温差;适当提高构造配筋率。 外露边梁应加强腰筋配置,梁侧宜设保温隔热面层。
10、地下室顶板及屋面可采用部分预应力,使混凝土预压应力达到 0.2MPa~0.7MPa。
11、外露挑檐、 阳台、女儿墙等每隔 12m 设伸缩缝,水平分布筋适当加大。
12、超长混凝土结构可采用无缝设计:由于温度应力只是在一定长度范围内是逐渐增大的,超过一定长度后温度应力趋于不变定值 根据这一规律,超长混凝土结构可以实现无缝设计。 具体做法如下:
在应力集中处设膨胀加强带,间距 40m~60m,宽度 2m,两侧铺设密孔钢丝网或快易收口网,并用立筋 8mm@100mm 加固,防止混凝土流入加强带,加强带外侧混凝土采用小膨胀混凝土(水中养护 14d的限制膨胀率0.02%~0.03%),加强带采用大膨胀混凝土(水中养护 14d 的限制膨胀率 0.04%~0.06%) ,强度等级比两侧高5MPa~10MPa。 可以连续浇筑,也可以采用间歇式无缝施工法,在加强带一侧留台阶式施工缝 。无防水要求时,楼板加强带两侧可采用无收缩混凝土(水中养护 14d 的限制膨胀率为 0.01%~0.02%)。 墙体宜采用后浇加强带,先分段浇筑小膨胀混凝土,养护 14d 后再用大膨胀混凝土浇筑加强带。这样可以更有效地释放收缩应力,避免出现裂缝。采用的掺加膨胀剂的补偿收缩混凝土应在设计图纸中注明强度等级、抗渗等级及水中养护 14d 的限制膨胀率(一般 >0.015%或更高)。 膨胀剂的质量、 掺量及膨胀混凝土限制膨胀率应通过试验确定。
13、对于重点工程,当不宜设缝时,可以通过计算得出混凝土结构的最大温度应力,验算会否开裂及裂缝宽度,根据情况采取相应的裂缝控制措施。
14、在结构设计中应用钢纤维混凝土控制结构裂缝在钢筋混凝土梁的底部加人适当的钢纤维,使其与钢筋混凝土梁中的钥筋共同抵抗开裂,可明显提高抗裂能力,使其达到设计要求,同时符合《混凝土结构设计规范》中有关抗裂度或裂缝宽度的规定。对于钢筋钢纤维混凝土梁而言,当掺人钢纤维的体积率在1.0%~1.5%,受拉区钢纤维混凝土层达到0.3 倍的截面高度时,钢纤维就能很好的降低裂缝宽度。同时,受拉区钢纤维混凝土层达到0.3 倍的梁截面高度后,弯拉性能将接近全截面钢纤维混凝土梁。钢纤维混凝土构件的正常使用性能比钢筋混凝土构件有明显改善的主要原因为钢纤维依靠粘结力给混凝土基体裂缝尖端应力场施加了一个反向的应力场,缓和了混凝土基体裂缝尖端的应力集中阻止了裂缝的进一步发展,使荷载作用下的裂缝开展滞后,使构件开裂较晚。钢纤维与未裂混凝同承担裂缝截面上的部分拉力,降低了裂缝截面上的钢筋应力,对裂缝开展起着约束作用,提高了裂缝之间混凝土的整体性和构件的刚度。
在实际工程结构中,混凝土出现裂缝是—个普遍性的现象,也是长期令技术人员困扰的—个复杂的技术难题。裂缝在大多工程中虽然不可避免,但却可以控制。只要在设计过程中针对各影响因素考虑全面、细致,严格遵守设计规范,一定能把裂缝控制在设计所要求的范围内。
参考文献:
[1] 刘伟. 结构设计优化在建筑设计中的应用[J]. 中国新技术新产品. 2012(04)
[2] 朱海峰. 浅议混凝土结构工程施工中存在的问题[J]. 中国新技术新产品. 2011(07)