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工程结构裂缝控制的综合方法

第一篇：工程结构裂缝控制的综合方法工程结构裂缝控制的综合方法(王铁梦)由于变形作用（水化热、收缩,气温差）引起工程结构的裂缝是很复杂并很重要的问题。作者在大量的施工和处理裂缝的经验以及理论研究基础上提出“工程结构裂缝控制的综合方法”，包括结构力学近似计算法、结构与基础的共同作用、施工技术、材料优选、以及环境条件等。[关键词]工程结构裂缝:控制结构设计施工方法材料环境条件1建筑工程的质量问题半个世纪以来，我国建筑业取得了辉煌的成就，其中混凝土结构、预应力混凝土结构技术突飞猛进，日新月异，取得大批先进、成熟的科技成果，混凝土结构设计理论与设计规范水平已跻身世界先进行列。在建筑材料方面开发出一大批新型高强和高性能材料，如高强混凝土、超高强混凝土、高性能混凝土、超高性能混凝土、轻质混凝土、钢纤维、塑料纤维、玻璃纤维混凝土、碳纤维混凝土、约束混凝土等，大批新品种的外加剂和掺合料已出现在建筑市场。在砖混结构方面，我国的空心砖及砌块建筑也获得迅速发展。在建筑领域，泵送混凝土的发展实现了混凝土商品化供应方式，从而改变了以预制化作为混凝土结构的设计方向，转向现浇整体结构，在施工方面，由硬性混凝土转向流动性混凝土。我们应当看到在大规模建设取得上述巨大成就的同时还存在着质量问题。目前，在工程结构领域中一个相当普遍的问题是建筑物的裂缝问题，并且近年来日趋增多，它已影响到生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是迫切需要解决的技术难题。2建筑物裂缝的综合性原因国际上关于荷载作用下构件的裂缝扩展问题，都应用纯经验计算公式，虽然其计算结果与实际出入较大，还可参考应用。但一般工程设计中，只进行荷载作用下的承载力计算，却经常忽略了裂缝的验算(除有特殊要求外)。按照国际上近代结构的极限状态设计原则，整体建筑结构的功能必需满足两种极限状态的要求:①承载能力的极限状态，以确保结构不产生破坏，不失去平衡，不产生破坏时过的变形，不失去稳定，即不超过承载力的极限状态；②正常使用极限状态，以确保结构不产生超过正常使用状态的变形、裂缝及耐久性、振动以及其它影响使用的极限状态。目前人们对第一极限状态已给子足够的重视并严格执行，而对第二极限状态却经常被忽视了。近年来，工程裂缝是影响正常使用极限状态的主要因素。裂缝产生的原因主要是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等多因素，统称为变形作用引起的裂缝问题，此类裂缝几乎占全部裂缝的80%以上。对于变形作用引起的裂缝研究还很不成熟，缺乏有关规范及规程，它涉及到结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境状态等诸多因素，特别是泵送混凝土施工工艺的发展，使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。例如过去干硬性及预制混凝土的收缩变形约为2.5×10-4~3.5×10-4,而现在泵送流态混凝土约为6×10-4~8×10-4，水化热也大幅度增高。3裂缝控制的综合方法3.1结构设计方面3.1.1结构温度伸缩缝间距问题根据《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)，为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂,采取永久式伸缩的方法，伸缩缝允许间距为30-55m(室内或土中长墙、剪力墙结构及框架结构)，露天条件下为20~35m，规范的附注中又明确指出:如有充分依据和可靠措施时，上述规定可以增减。其它有关的规程中还有允许采用“后浇带”取代伸缩缝的办法。3.1.2后浇带的有效作用现行规范的伸缩缝规定是把结构长度看作控制开裂与否的唯一因素。根据大量现场调查，引起结构裂缝的原因是综合性的，结构长度只是影响温度收缩应力综合因素之一，而不是唯一的因素。仅就长度而言，结构长度与应力呈非线性关系，如结构长度小于规范的规定，似乎结构内力影响很小，伸缩缝或后浇带可以有效地控制裂缝，但是对于承受很大温差和收缩作用的现浇楼板、大截面梁、剪力墙及长墙等约束度较高的结构，裂缝的概率仍然很高。此外，由于综合因素的关系，有些工程长度超过规范的规定并没有开裂。从防水角度分析，由于近代建筑规模日趋宏大，超长、超宽、超厚结构都日趋增多，永久性的变形缝(包括伸缩缝、沉降缝、抗震缝)给工程的防水质量带来严重不利，止水带渗漏是常见而又难以处理的质量缺陷。所以，后浇带的应用是一种进步，但并不是在任何条件下都能奏效。利用后浇带取代永久伸缩缝时应当注意以下两个问题:①后浇带中清理垃圾困难，接缝不密实，防水质量差，后期可能形成两条裂缝，因此后浇带的构造很重要:②后浇带的间距不宜过长(30m左右)，填充封闭时间不宜过短，以能将总降温及收缩变形进行一半以上的时间为佳，从目前混凝土的收缩量来看，估计3-6个月方能取得明显效果，最短不少于45d:在软土地区，填充时间在结构封顶以后，方可有效地释放差异沉降的应力。如通过地基处理解决差异沉降问题，为此目的而设的后浇带可以不设。