建筑工程论文建筑结构方向论文范文

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2013-05-02 14:52 热度:

  本文选自国家级期刊《城市建筑》 ,《城市建筑》杂志是经国家新闻出版总署批准,住建部指导的一本建筑行业核心杂志,本刊由中国建筑学会、黑龙江科学技术出版社联合创办。国际刊号ISSN:1673-0232,国内刊号CN:23-1528/TU。邮发代号14-23。本刊为半月刊。在国内外建筑界影响深远。本刊创办于2004年,以年轻充满激情的姿态,严谨坚持学术性的态度,报道国内外设计项目,宣传建筑成就,推介学术成果,探索建筑新路;为优秀建筑作品提拱展示舞台,为业内人士的学术交流提供平台。

  摘要:裂缝的出现对建筑的质量安全带来威胁,给用户心理上带来恐惧,影响了日常的使用功能。对民用建筑的裂缝问题进行整理和归纳,有助于提高工程质量,消除质量隐患,提高人民群众工作与居住条件。本文作者概括了民用建筑混凝土结构裂缝的种类,从塑性收缩、干燥收缩、温度应力、构件超载及基础不均匀沉降、徐变变形和施工过程等6方面分析了裂缝产生的原因,并提出了对既有裂缝的控制处理措施,以供参考。

  关键词:民用建筑,裂缝,种类,原因,控制

  前言

  微裂缝在混凝土构件中是不可避免的,从混凝土结构的基本原理而言,在大多数情况下混凝土构件是带裂缝工作的。在一般条件下裂缝并不影响结构的安全,因而是“无害”的。但在荷载作用或其他情况下,微裂缝扩展并逐渐互相串通,从而出现较大的肉眼可见的裂缝,称为宏观裂缝,即通常所说的裂缝。

  一、民用建筑裂缝分析

  民用建筑裂缝主要存在于混凝土与砌体结构中。混凝土的温度裂缝有两种:一是水化热致使混凝土硬化后会产生收缩裂缝,这是混凝土的早期温度裂缝。当混凝土硬化后,结构在使用阶段由于外界温度变化,导致混凝土结构膨胀或收缩,而当收缩变形受到结构约束时,就会在混凝土构件中产生裂缝,这是混凝土在使用阶段的温度裂缝。混凝土材料的干缩是混凝土结构开裂的根本原因之一。二是温度变化导致的混凝土结构开裂。结构与大气接触情况不同,温差变化所引起的影响程度也不同。砌体裂缝主要表现在,不同建筑材料间极易出现规则的裂缝,尤其是框架结构的工程在框架与填充墙之间这种裂缝经常出现。此外,还有一种比较典型的裂缝,虽然不会对建筑的结构造成重大影响,但也会影响建筑的使用性能及感观。如抹灰表面龟裂,裂缝多而无规律,裂缝较细但面积较大,严重的引起墙面空鼓,若要返工成本较大。

  二、裂缝的种类

  混凝土结构的裂缝,从结构上可以分为结构性裂缝和非结构性裂缝两大类。其中结构性裂缝包括设计原因为主的裂缝,有钢筋锚固长度不够产生的裂缝、计算与实际受力不符引起的裂缝、构造不当引起的变形裂缝、构件刚度不足引起的开裂、结构次应力引起的裂缝、设计未考虑施工方法引起的裂缝等;施工原因为主的裂缝,有钢筋位置放置不当引起的裂缝、模板原因(包括模板支护方法不对、模板立柱下陷等)引起的裂缝、原材料质量原因引起的裂缝、施工超载裂缝、施工质量粗劣引起的裂缝等;使用原因引起的裂缝,有改变建筑使用条件引起的裂缝、荷载加大引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、地震引起的裂缝等。而非结构性裂缝包括塑性裂缝、干缩和凝缩引起的裂缝、温度裂缝、地基不均匀沉降裂缝、施工不当引起的裂缝等。

  三、裂缝原因浅析

  3.1塑性收缩

  混凝土骨料沉降塑性收缩而产生塑性裂缝。混凝土浇筑成型后,由于养护不当外部受到风吹日晒,表面水分散失体积收缩,而内部湿度变化和收缩很小,因而表面收缩变形受到内部混凝土约束,产生拉应力而导致开裂。裂缝为表面性的,宽度较细,多在0.05-0.2mm之间,其走向纵横交错,没有规律性。

  3.2干燥收缩

  混凝土的干缩湿胀是由于混凝土中水分变化而引起的。当混凝土长期在水中硬化时,会产生微小膨胀;当混凝土在空气中硬化时,由于水分蒸发,水泥石中的凝胶体逐渐收缩,从而使混凝土产生干缩。干缩程度与水泥品种用量、单位用水量和集料用量有关,还与施工、养护不良有关。这个过程是由表及里逐步发展起来的,因而湿度变化是不均匀的,收缩应力也是不同的,当表面拉应力超过一定值时,引起表面开裂。

  3.3温度应力

  混凝土具有热胀冷缩的性质,由于截面均匀温差、上下温差和内外温差过大而产生温度裂缝。裂缝走向无一定规律性,宽度大小不一,一般在0.5mm以下,裂缝宽度沿全长没有多大变化。

  在混凝土施工中,由于水泥水化作用,混凝土内部温度升高产生显著的体积膨胀。同时,混凝土外部受环境温度的影响,温度降低而收缩,导致外部混凝土产生很大的拉应力。而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低,因而出现裂缝。

  3.4构件超载及基础不均匀沉降

  构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩,出现垂直于构件纵轴的裂缝,构件在较大剪力作用下,产生斜裂缝,并从下往上延伸。此外,基础不均匀沉降使结构变形也会引起裂缝。

  3.5徐变变形

  受弯构件截面混凝土受压徐变,主要是有水泥石的徐变引起的,它可以使构件变形增加2-3倍。较大的徐变给结构带来的附加被动内力,使箱梁构件弯矩产生重分布,增大的弯矩增加了腹板的剪应力,因此造成了腹板裂缝出现。特别是预应力结构因徐变会产生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。

  3.6施工不当引起的裂缝

  混凝土的搅拌、运输、浇灌、振捣和养护等各道工序中少有差错都会影响混凝土的均匀和密实程度。例如模板支撑不当,漏水、漏浆、支撑强度不足,支撑的地基下沉,过早拆模等都可能造成混凝土开裂。混凝土搅拌不均、离析、振捣不实以及施工过程中钢筋表面污染、保护层太小或太大,浇灌中碰触钢筋使其移位等都可能引起裂缝。混凝土养护不当造成早期表面干燥或内外温差较大也容易产生裂缝。

  四、裂缝的控制治理

  目前混凝土结构裂缝的治理方法有以下几种:

  4.1表面处理法

  包括表面涂抹法和表面贴补法。主要运用于稳定和对结构承载力没有影响的表面裂缝以及浅度裂缝的处理。表面涂抹法适用范围是浆材难以灌人的细而浅的裂缝,深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水的缝、不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补(土工膜或其它防水片)法适用于大面积漏水(蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝)的防渗堵漏。

  4.2化学灌浆法

  主要适用于对结构整体性有影响的裂缝。化学灌浆法是将化学材料配制的浆液,用压力设备关注入裂缝,达到扩散、凝固堵漏加固目的。目前可供灌浆的材料很多,如环氧树脂、聚氨酯等。

  4.3填充法

  用修补材料直接填充裂缝,一般用来修补较宽的裂缝(≥0.3mm),作业简单,费用低。宽度小于0.3mm。深度较浅的裂缝或是裂缝中有充填物,用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽,然后作填充处理。目前常用的嵌填材料有塑性材料如塑料油膏,刚性材料如砂浆、聚合物等。

  4.4结构加固法

  当裂缝影响到混凝土结构性能时,如因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度时可采取结构加固法对混凝土结构进行处理。主要方法有:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固及喷射混凝土补强加固。

  4.5电化学防护法

  电化学防护法是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋混凝土中的离子分布状体,提高钢筋周围的pH值,钝化钢筋,达到有效防腐的目的。主要方法有阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法三种。它的优点是受环境因素影响较小,可用于新建结构或已开裂结构。

  4.6仿生自愈法

  仿生自愈法是一种新的裂缝处理方法,即模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土传统组分中复合特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能模仿生物自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

  五、结束语

  总而言之,影响建筑物出现裂缝的原因很多而且还很复杂,作者通过对建筑物常见裂缝的分析研究和实践证实,只要设计合理,确保施工质量,选用材料得当,建筑物的裂缝是可以从根本上得到控制的。

  参考文献

  [1]刘桂茹,刘飞.浅谈民用建筑钢筋混凝土结出现裂缝的原因与控制.建筑与预算,2007(5)

  [2]张庆明.民用建筑混凝土结构裂缝的修补.民营科技,2008(9)

  [3]张志宏.浅析民用建筑常见裂缝原因与对策.科技信息,2006(7)

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