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关键词:职业能力;建筑结构;课程改革
建筑结构课程是高职高专建筑工程技术专业的一门核心课程、专业必修课程,是建筑工程技术专业后续课程的基础课,同时也是本专业岗位技能的重要组成部分。课程主要培养建筑工程结构行业从业人员的材料选用、基本构件计算和验算技能,在教学过程中有意识地培养自学能力、分析问题和解决问题的能力,以及认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风,为学生就业打下坚实的基础。课程以《建筑制图》、《建筑材料与检测》、《房屋构造与CAD绘图》和《建筑力学》的学习为基础,同时与《地基与基础施工》、《砌筑体结构施工》、《钢筋混凝土结构施工》等课程相衔接,共同打造学生的专业核心技能,对培养工程技术应用型人才有着重要作用。
1课程现状
建筑结构课程是一门重要的专业基础课程,目前在建筑工程技术专业中均开设本课程。随着高职院校生源结构的变化和以职业能力为人才培养目标的实施,课程内容需要改变以往的教学方式,重新整合教学内容。目前建筑结构课程存在以下问题:1.1理论性过强,学生基础薄弱,掌握较困难建筑结构课程是一门理论性较强的课程,目前单招生源学生基础普遍薄弱,难以掌握复杂的计算,在一定程度上降低了学生学习积极性。1.2与实际工作岗位对接存在问题,不能完全满足岗位能力需求传统的授课内容已经不能满足实际工程的应用需要,以培养职业能力为导向,需要对课程内容进行调整和整合。1.3学生识图能力较弱在毕业生从事的工作岗位上,普遍要求具有一定的施工图识读能力,在以往建筑结构课程内容中施工图识读没有涉及,学生识图能力较弱。
2改革途径
2.1教学内容改革
2.1.1融入结构识图内容识图能力是建筑工程技术专业学生的核心职业岗位能力之一,在施工员、预算员、材料员等“员”岗位中,均要求具备一定施工图识读能力。在以往建筑结构课程中,施工图识读部分的内容并没有涉及,因此,建筑结构课程必须将结构施工图的识读纳入,作为重点教学内容之一。在教学中,主要讲授钢筋混凝土结构与砌体结构的结构施工图的图示与识读方法,并采用实际工程的施工图作为示例,引导学生掌握施工图识读方法,培养学生岗位职业能力。2.1.2结合规范,强构造,弱计算。结合建筑结构方面的规范,如《混凝土结构设计规范》、《砌体结构设计规范》以及《建筑结构荷载规范》等规范条文要求,重点讲授结构构造方面内容,相应的弱化构件计算部分的内容,以“够用,适用”为原则,适应高职院校学生生源结构,围绕岗位职业能力要求的知识点开展教学。2.1.3以职业能力为导向,采用模块式教学,整合教学内容教学内容决定着学生在课堂中是否能学到实用的技能知识,因此教学内容是教学改革的重点。摒弃以往陈旧的和脱离实际的教学内容,适应社会对人才的需求,以职业能力为导向,对建筑结构课程的教学内容应进行整合和合理取舍,改变以结构专业特点所形成的教学内容,把职业岗位所需的知识内容有机的融合起来,采用模块式教学,重新整合课程的项目模块。根据职业能力的要求确定建筑结构课程的项目模块,其课程内容的项目模块包含七个模块,分别为:项目模块一:建筑结构基本知识;项目模块二:建筑结构材料的力学性能;项目模块三:杆件基本受力方式;项目模块四:预应力混凝土知识;项目模块五:砌体结构施工图识读;项目模块六:混凝土结构施工图识读;项目模块七:建筑抗震知识。
2.2教学方式改革
以职业能力培养为主要目标,将岗位职业能力要求融入到各个教学环节中。采用传统的理论授课模式与讨论式、研究式、启发式的教学方法与现代化教学手段相结合方式,指导学生自学,突出学生的主体作用,发挥教师的主导作用。充分利用信息技术,利用课程教学资源库等,改变原有的教学方式,从旧式的“填鸭式”、教师“独角戏式”的教学方法转变到启发式、讨论式、研究式教学方法上来,并利用现代教学手段充分调动学生的学习积极性,提高教学质量。
2.3考核方式改革
建立“以考核知识的应用、技能与能力水平为主的,平时的形成性考核与期末的鉴定性考试并重的,由多种考核方式构成、时间与空间按需设定的多层次考核综合评定成绩的课程教学考试模式”。知识学习与技能提高相结合,突出能力培养,强调平时过程考核,采用实行日常考核和课程结业考核相结合的考核方法,总成绩由以下三部分组成:2.3.1大作业:主要考核学生利用所学知识进行钢筋混凝土综合设计的综合技能。根据学生题目的难度等级,采用口头答辩、设计报告和讲评三个环节进行考核,合格后综合给出大作业成绩,占20%。2.3.2课程实习考核知识点要求:以现场施工日志实训记录、口头答辩、和学生日常出勤、学习态度和主动性四个环节对钢结构实习进行考核;结合期末理论考试结果按照权重确定最终成绩,过程考核和理论实践并重,充分体现了考核评价标准的科学性,占30%。2.3.3期末考查:以试卷的形式,通过期末考试考核学生对于知识的掌握程度,此部分考核占50%。
3改革创新点与启示
3.1以职业能力为导向,对建筑结构课程的教学内容应进行整合和合理取舍,把职业岗位所需的知识内容有机的融入教学,以“够用,适用”为原则,适应高职院校学生生源结构,重新整合课程的项目模块,围绕岗位职业能力要求的知识点开展教学。3.2引入现代教学方式,突出学生的主体作用,发挥教师的主导作用。充分利用信息技术,利用课程教学资源库等,改变原有的教学方式,实践表明,提高了学生学习积极性,有效的提高了课程教学质量。
作者:黄 艳 袁维红 俞英娜 单位:兰州石化职业技术学院
参考文献
[1]李殿平.浅谈建筑结构课程的教学改革[J].辽宁高职学报,2009(11).
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: TU198 文献标识码: A 文章编号:
引言
建筑工程的结构设计是整个工程的关键环节,在实际设计中经常会遇到一些常见但很棘手的问题,建筑墙体和楼板的裂缝问题就是其中一个比较典型的结构设计问题。由于造成混凝土结构产生裂缝的原因很多,这对于建筑工程的结构设计要求就更为严格。因此,为在建筑工程中尽量减少或避免产生裂缝,必须对裂缝成因进行探究分析,并在结构设计方面提出针对性的解决办法进行裂缝控制。
一、产生建筑施工裂缝的原因分析
1、地基不均匀下沉
造成地基不均匀下沉的原因有客观原因、主观原因以及人为原因。房屋地基土层分布不均匀,土质有较大地差别等是造成地基不均匀下沉的客观原因;而主观原因多与建筑施工的设计方面有关,比如地基的处理方案与基础设计不协调一致、同一建筑的地基采用多种处理方法、在房屋纵墙刚度较差时因土壤应力的扩散作用导致房屋两端的应力逐渐减小、对建筑立面错层、平面变化引起楼面活荷载不均匀的处理不当、实际建筑施工的设计超出或未达到规范的规定,由于这些因素导致地基受力状态改变,造成地基不均匀下沉;另外在建筑施工过程中和建筑建成后,人为因素导致地基改变、松动等情况造成地基不均匀下沉。
2、温度应力
引起温度应力的原因有两种,一种是自生应力,是物体结构由于内外温度不同,在结构自身的约束下产生的温度应力,通常发生在结构尺寸相对较大的物体上,比如桥梁墩身,混凝土冷却时表面温度与内部温度相差太大,两种温度产生应力相反作用。另一种是约束应力,是物体结构受到外界的约束而不能自由变形引起的温度应力。比如护栏混凝土,混凝土的干缩引起的应力与温度应力共同作用。要准确分析温度应力的分布、大小是一项较复杂的工作,通常是依靠模型试验或数值计算来进行分析,另外在分析过程中还需要考虑徐变的影响。
3、钢筋锈蚀
建筑钢筋表面由混凝土保护,如果混凝土保护层质量较差或厚度不足,使二氧化碳或氯化物侵蚀到钢筋,使钢筋周围的混凝土的碱度降低或氯离子含量偏高,从而破坏了钢筋表面的氧化膜,导致钢筋中的铁离子与氧气和水分发生锈蚀反应,使得钢筋的体积增大了2至4倍,从而钢筋周围的混凝土受到膨胀,导致作为保护层的混凝土沿钢筋纵向产生裂缝。另外由于钢筋锈蚀使得钢筋与混凝土的握裹力减弱,结构承载力下降,导致其他形式的裂缝产生。
4、冻胀
冻胀是由于大气气温低于0℃时,混凝土中吸入了饱和的水被冻成冰,使得混凝土的体积膨胀9%,从而产生膨胀应力,于此同时,在微观结构中迁移和重分布的状态下,混凝土凝胶孔中的过冷水易引起渗透压,再次加大了混凝土的膨胀力,降低了混凝土的强度,从而导致裂缝的产生。受冻最严重时是混凝土初凝时,可使成形的混凝土强度降低30%至50%。
二、建筑工程结构设计中的裂缝控制措施
1、合理设计结构尺寸及选材
由于建筑材料变形的差异及自身的温差都会造成混凝土结构的开裂,特别在结构尺寸较大时,结构因材料变形及温差所造成的应力就会随之增大,极易在建筑的楼板与墙体中产生横向裂缝。通过统计分析,结构所受应力与长度呈非线性相关关系,因此,在进行结构设计时一定要确保结构尺寸合理,在结构设计时选用合理的布置方案使结构在实际工作中能实现整体性较好的同时刚度分配合理结构构件受力明确,在计算配筋过程中要严格按照国家相关设计规范进行设计,从而减少或避免出现结构裂缝。在设计施工中尽量选择使用变形差异接近的材料,从而有效的抑制了应材料自身变形而造成的结构裂缝。
2、现浇混凝土楼板裂缝的控制措施
(1)在结构设计时必须保证混凝土结构的整体刚度满足规范要求,以免结构的不均匀沉降造成在混凝土结构内部出现拉应力及剪应力,进而减弱结构内部抵抗温度应力的能力。
(2)在建筑的外墙角位置上应布设放射筋,并且保证每个墙角布设的放射筋都在七根以上,配筋长度必须大于2m,配筋范围则不得小于楼板跨度的三分之一,各个钢筋之间的间距则不得大于0.1m。通过在建筑外墙角布设放射筋的办法能够满足应力的要求,使得现浇混凝土楼板的裂缝应力作用范围与放射筋作用范围一致,进而减少并控制裂缝的形成。
3、温度裂缝的预防控制措施
在建筑工程的结构设计中,应优先选用建筑平面布置规则、结构受力简单合理的结构布置,不宜设置太多的凹凸,以免产生温度应力集中进而造成裂缝。建筑的长高比应符合设计规范要求。特别是建筑物的长度不应超过温度伸缩最大间距的要求,以确保材料的变形在较小范围内,从而能有效防止屋面因温差较大形成变形集中造成的墙体裂缝。在砌体结构中建筑纵墙应尽量少设门窗,并且门洞和窗洞不宜开设过大,保证砖墙具有足够的抗剪面积,从而提高其自身的抗剪能力,同时还可减少在门窗部位的应力集中现象。温度裂缝的形成主要是由于砖墙本身、圈梁、屋面板的温度变形以及相互间的温差所引起的,其屋面板保温层的效果好坏会对顶层砖墙的裂缝程度产生直接影响。因此,屋面保温层的设计一定要满足热工要求,尤其是其施工工法及保温材料的性能要与规范符合,并可适当加大保温层的厚度,保证保温效果。
从建筑的结构方面考虑,所有的纵墙、横墙的顶层均应设置圈梁,以增强其整体性及抵抗温度裂缝的能力。在设计圈梁时,顶层圈梁尤其是纵向圈梁的高度应尽量小些,以减少砖墙与圈梁之间的相互约束,进而降低由于屋面板变形对墙体产生的水平推力;提高顶层墙体的砂浆砌筑强度是抵抗温度裂缝有效且经济的方法,顶层砂浆强度不宜小于M5.0,砖体的强度则不宜小于MU10,并且砖砌体的厚度不宜小于240mm;降低墙体与屋盖之间的温差是防止温度裂缝的关键,所以,可在屋面设计时采取设置架空层等隔热保温措施。
4、钢纤维混凝土在结构裂缝控制中的应用
在钢筋混凝土梁的底部布设适量的钢纤维,使其能够与混凝同抵抗开裂,从而提高钢梁自身的抗裂能力,在其满足设计要求的同时,符合规范中有关裂缝宽度或者抗裂度的要求。对于加入钢纤维的钢筋混凝土梁来说,当钢纤维的掺入体积率在1.0%~1.5%左右,并且受拉区的钢纤维混凝土层截面高度达到梁截面高度的30%时,就可很好的控制梁体开裂。同样,在受拉区的钢纤维混凝土层截面高度达到梁截面高度的30%时,其弯拉性能接近于全截面的钢纤维混凝土梁。这主要是由于钢纤维可依靠粘结力在混凝土裂缝的尖端应力区产生一个反向应力区,缓解了混凝土裂缝尖端产生的应力集中,从而对裂缝的进一步发展产生了抑制,使得在荷载作用下的混凝土构件开裂滞后。钢纤维可与未开裂的混凝同承担开裂截面上方的部分拉力,从而减小了开裂截面上的钢筋应力,对于裂缝的进一步发展起着约束作用,有效提高了裂缝间混凝土的整体性及构件刚度。
结束语
在建筑工程当中,裂缝问题是一个较为普遍的问题,由于很多因素可造成结构的开裂,因此,在进行建筑物的结构设计时,必须根据工程的地质环境条件、结构形式等相关因素,制定出有效的结构设计及裂缝控制措施。此外,还应加强对工程施工的监管,确保施工单位能够按照设计、规范严格执行,保证建筑物的安全及使用性能。
参考文献
[1]韩丽春,张宏建.浅谈预应力技术在建筑工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2009,(18).
[2]冯晓明.建筑工程混凝土结构裂缝的防治[J].化工之友,2007,(07).