建筑结构工程裂缝的管理及分析防治

1、建筑结构工程裂缝的管理及分析防治论文导读：本文结合工程实例，分析了建筑结构工程裂缝中的相关因素，提出合理优化结构工程裂缝更加合理的防治措施。关键词：建筑工程，结构裂缝，防治一、工程概况该工程为地上30层，地下3层，建筑总高度为120m。其建筑平面呈D：38m 的圆形，外围是16 根框架柱，内筒采用双筒型式，里侧为边长9.78m11.83m的方筒，外侧为D：17m的圆筒。最初设计采用双筒一直到顶的结构体系，而且已按此设计完成地下室及地面4 层的主体结构施工，后来新业主要求扩大20 层以上客房的使用面积，把20层以上的圆筒取消，只保留方筒。这一结构体系的大调整，使传力路径发生了重大改变，于是有关设

2、计人员进行了深入研究和处理。随后第5层以上按新图纸施工，并在19 层楼面按要求取消了圆筒。二、裂缝的原因分析对裂缝的界定一般以可见缝宽0.05mm 的称为“宏观裂缝”，反之则称为“微观裂缝”。工程中构件产生裂缝的主要原因可以分为两大类，一类是由动、静荷载和其他外荷载引起的裂缝；另一类是由温度、收缩、不均匀沉降的变形荷载引起的裂缝。本工程剪力墙裂缝可认为是由于混凝土收缩及其温差所引起，而且前者是主要的因素。混凝土收缩是指混凝土在不受力的情况下因变形而产生的体积减小，主要包括：硬化收缩，即混凝土在水化结硬过程中，由于水泥颗粒不断水化，毛细管及各孔隙游离水逐渐与水泥矿物质水化，转化为凝胶及结晶成水泥

3、石，体积略有收缩，亦称“自生收缩”；失水收缩，即混凝土内水分不断蒸发，引起体积显著收缩，其收缩量占总体积收缩量的80%90%，亦称“干缩”；碳化收缩，即大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。混凝土自生收缩发生在初凝至终凝期间，干缩发生在终凝后，初凝前的收缩因混凝土尚具塑性而不影响裂缝的产生。三、混凝土收缩裂缝的主要起因80年代以前，民用建筑中出现混凝土早期收缩裂缝的机率是相当小的，90 年代后随着我国泵送流态混凝土施工工艺的逐步推广，工程中出现早期收缩裂缝的比例逐渐增大，说明与泵送及商品混凝土的广泛使用有一定的对应关系。泵送流态混凝土由于流动性及和易性的要求，以及坍落度、水

4、灰比增大，水泥标号提高，水泥用量增加，骨料粒径减小，外加剂用量增多等诸多因素的变化，导致混凝土的收缩及水化热作用比以往低流动性混凝土大幅增强，前者的收缩变形量约为(6.08.0)10- 4，而后者仅为(2.3.5)10- 4。美国ACll305委员会在1991 年发表的炎热气候下的混凝土施工中指出，混凝土入模温度高，环境相对湿度低和阳光照射引起混凝土表面水分蒸发快是产生混凝土早期干缩裂缝的原因。（1）水泥。水泥水化热被一致认为是引起混凝土裂缝的主要原因，主要通过控制水泥用量来实现对其的控制。常规概念认为水泥用量越大，混凝土强度越高，尤其是随着高强混凝土的大批量使用，混凝土配中的水泥用量逐渐增大

5、，混凝土收缩裂缝也就相应增多，这已成为目前建筑界的突出问题。论文格式，建筑工程。而实际上现代高强混凝土的研究表明，由于混合材料的出现，混凝土强度与水泥用量之间并非一定成比例关系，在低水泥用量的情况下同样可以配制出高强混凝土。（2）混合材料。目前为了提高混凝土的施工可操作性，使混凝土硬化后获得高性能最常用和最有效的方法是采用“双掺”技术，即同时掺人高效减水剂及活性掺合料。减剂能有效降低混凝土水灰比，改善混凝土拌合物的工作性能，提高混凝土强度，节省水泥用量。混凝土中的添加物当所占比例5%时称为掺量，超过的则称为混合材料。（3）水灰比。若水灰比过大，则混凝土结构内部的水孔及毛细孔增多，骨料与水泥石界

6、面的泌水也增多，造成结构疏松，混凝土拌和物的总用水量对干缩的影响较显著。四、本工程裂缝现象解释从以上分析可知，本工程筒体剪力墙裂缝是由于混凝土收缩引起的，不是结构性裂缝，对所出现的各种现象可以解释如下：（1）当圆筒与方筒同时存在时，裂缝出现在圆筒外侧是因为方筒受圆筒所包裹，且环境相对较阴暗潮湿，空气对流也不明显，处在这样好的墙体养护环境下，水分不易蒸发，因而混凝土收缩不明显；同样，圆筒墙体内侧也较少发现裂缝。（2）随着楼层的增高，墙体裂缝呈增多的趋势，这是因为高空风速加大，日晒时间延长，温差大，在相同时间里混凝土失水更多，导致收缩裂缝发展迅速，但最终收缩量相差不大，因此呈现裂缝条数多则细、少则

7、宽的规律。（3）裂缝呈“枣核形”( 即梭形) ，不穿过楼层，是由于楼面的“模箍作用”所致。其机理是由于被约束体(墙体)的变形受到约束体(楼板及墙暗梁)的约束，随着逐渐远离楼面及暗梁，该约束力逐渐减弱并形成收缩裂缝。在裂缝形成过程中，裂缝处必然会产生变形，而这种变形往上下伸展在接近楼板处因受到约束而其延伸受到限制，直至逐渐消失，因此可以认为约束作用既引起剪力墙开裂，又限制了裂缝的发展。五、对剪力墙裂缝的处理措施5.1“放”的措施“放”就是尽量减少对混凝土收缩变形的约束，如同治水中的“放水疏导”法。本工程设计上可采取开“小结构洞”的方法，把方筒东西面长墙分成2 个墙肢，洞口用砖墙封实，不影响使用功

8、能。由于在水平力作用下剪力墙结构变形曲线呈弯曲型，到建筑上部剪力墙位移较大，其剪切刚度的局部削弱对结构综合刚度影响不大，因此在设计上是可行的。由于开洞后混凝土的收缩应力得到释放，可以从源头上控制裂缝的发展。5.2“防”的措施“防”就是采取措施减少混凝土的收缩。从前述对混凝土材料的分析可知，把混凝土配比中的水泥从365kg/m3 减小至300kg/m3，粉煤灰用量从80kg/m3 增加至120kg/m3 甚至更多，水灰比0.8适当调低，都仍留有很大的余地。5.3“抗”的措施“抗”就是采取措施提高混凝土抵抗收缩变形的能力，一般可以用提高配筋率或减小钢筋间距的办法。本工程剪力墙配筋率合适，所以可在配

9、筋率不变的情况下用等面积代换法，调整钢筋间距，减小钢筋直径，让水平构造筋“细而密”，钢筋间距由200mm 缩小至100mm 甚至80mm，把混凝土一部分的拉力转移到钢筋上来，使混凝土的收缩趋于均匀，只在构件中产生微裂缝，释放应力以避免或减少宏观裂缝。六、裂缝的评价及处理混凝土裂缝虽然是不可避免的，但其有害程度却是可以控制的，有关标准可根据使用条件而定。从结构的耐久性要求、承载力要求及正常使用要求等方面考虑，按照我国混凝土结构设计规范的规定，室内正常环境钢筋混凝土结构最大裂缝宽度允许值为0.3mm，基本上是本工程裂缝宽度的上限值。论文格式，建筑工程。论文格式，建筑工程。裂缝深度H 与结构厚度h 的关系为：h0.1H 为表面裂缝，本工程裂缝均属此范围；0.1Hh0.5H 为浅层裂缝；0