结构设计中缝的合理设置

结构设计中缝的合理设置建筑物的平面形状、空间造型千变万化，结构设计的一个特点是通过在不同部位设置不同形式的变形缝，满足受力合理性的要求，达到简化设计的目的。2.1.1变形缝的合理设置原则结构的变形缝包括伸缩缝、沉降缝和抗震缝三种形式，变形缝的合理设置原则如下：一般情况下宜采取调整平面形状与尺寸、加强构造措施、设置后浇带等方法，尽可能不设变形缝、少设变形缝，如果一定要设变形缝则必须保证有足够的变形缝宽度。2.1.2伸缩缝设置1、设置伸缩缝的原因和作用伸缩缝又称温度缝，建筑物设置伸缩逢后可以部分释放建筑物由于温度变化和混凝土干缩变形等引起的结构内力。2、伸缩缝的间距要求《混凝土结构设计规范》明确规定在未采取措施的情况下，现浇钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距为55m。实际工程中由于采取了一系列有效措施、并进行了合理的施工，伸缩缝的间距已远远超过规范的允许要求。3、增大伸缩缝间距的常用措施减少温度应力、减少混凝土成型过程中的干缩应力、增加结构自身抗力是增大伸缩缝的间距的最常用措施。（1）在温度较大的部位，增大配筋率、采用双层双向拉通钢筋网，如顶层、底层等；（2）对直接外露的屋面，采取有效的保温隔热措施；（3）仅在房屋顶层设置温度缝，减少结构的温度区间长度；（4）上部结构设置后浇带；（5）选用收缩变形较小的水泥品种（如粉煤灰硅酸盐水泥），减少水泥用量，在混凝土中添加适宜的外加剂（微膨胀剂---简称UEA、TEA）、抗拉纤维（如PP纤维，添加0.90Kg/m3，抗拉强度增加约10%以上）；（6）提高每层楼板的构造配筋率；（7）采用部分预应力混凝土结构。4、伸缩缝的构造要求（1）伸缩缝常设在柱边，其平面位置一般结合建筑物的长度、平面形状、柱网等根据具体情况布置，图2.1.1a，2.1.1b为常见伸缩缝的设置位置。（2）地面以上完全分开，设置双梁、双柱；地面以下连在一起。结构专业须配合建筑伸缩缝两侧的节点大样，处理好墙面、楼面和屋面的节点连接构造。图2.1.1a伸缩缝居中布置（3）伸缩缝的宽度原则上讲须满足建筑物在水平方向自由变形的需要，规范上没有明确伸缩缝宽度的具体要求与计算方法，实际工程中伸缩缝宽度一般取20~40mm，习惯上常常取50mm。2.1.3沉降缝设置1、设置沉降缝的原因和作用当建筑物中各部分的基础发生不均匀沉降时，有可能导致结构或构件产生较大的内力和变形，此图2.1.1b伸缩缝转角处布置时通过设置沉降缝的方法将其分开，使得同一建筑物中基础沉降量不同的各个部分能够自由沉降，互不影响，确保建筑物能够正常工作。2、沉降缝设置的部位在建筑物的下列平面位置处，应考虑设置沉降缝：（1）高度差异较大处或荷载差异较大处；（2）地基土的压缩性有显著差异处；（3）基础底面标高相差较大处或基础类型不一致处；（4）分期建造房屋的交界处。3、减少不均匀沉降的常用措施（1）放设置沉降缝，可以让建筑物中沉降量不同的各个部分能够自由沉降，互不影响；不利之处在于给设计、施工和使用带来了一系列问题，如沉降缝两侧必须断开，需设置双梁、双柱和双基础，建筑物立面处理困难，地下室和屋面容易渗漏等。（2）抗采用端承桩，减小建筑物中各部分的绝对沉降量，不利之处在于端承桩必须支承在坚硬的基岩或砂卵石上，因此须有相应的地质条件作保证；采用刚度很大的基础，通过基础的整体刚度来调整建筑物中各部分的变形差，不利之处在于刚度很大的基础常常为箱基、筏基等形式，用料较多、造价较高，而且建筑物变形差的计算目前还在定性阶段。图2.1.2a沉降缝在柱边（3）调在设计和施工中采取措施，调整各部分沉降差，减少其差异沉降量，降低由沉降产生的结构内力和变形。如调整基础刚度，采用箱基、筏基等形式；减轻荷重，增加上部结构的刚度和整体性；调整各部分的施工顺序、预留沉降差，设置施工后浇带等。不利之处是“调”的适度较难掌握，主要依据在经验之上。图2.1.2b沉降缝一侧悬臂4、沉降缝的构造要求（1）沉降缝的位置一般结合建筑物的长度、平面形状、柱网等根据具体情况布置，方法同伸缩缝，一般在柱边设置，详图2.1.2a，为方便基础施工，常采用一侧悬臂或两侧悬臂形式，详图2.1.2b、图2.1.2c。（2）地面以上完全分开，设置双图2.1.2c沉降缝二侧悬臂梁、双柱；地面以下也完全分开，设置双梁、双柱、双基础。结构专业须配合建筑伸缩缝两侧的节点大样，处理好墙面、楼面、屋面和地下室底板、侧壁的节点连接构造，详表2.1.1。（3）沉降缝宽度，原则上讲须满足缝两侧建筑物在垂直方向的自由变形需要，在水平方向由于不均匀沉降变形引起的局部倾斜。规范上没有明确沉降缝宽度的具体要求，可参考设计手册。2.2.4抗震缝设置位于抗震设防区的建筑物，当需要设置伸缩缝、沉降缝时，必须同时满足抗震缝的设置要求。1、设置抗震缝的作用合理设置抗震缝，可以减少地震作用影响，降低抗震设计难度，提高抗震设计的可靠度。表2.1.1沉降缝宽度取用参考表（适用于天然地基，如地基经过处理，缝宽可适当调整）地基情况建筑物高度（较较低部分建建筑高度）沉降缝宽度一般地基H<5mH=5~10mmH=10~155m30mm50mm70mm软弱地基2~3层4~5层5层以上30~80mmm80~120mmm>=120mmm2、抗震缝设置的部位在建筑物的下列平面位置处，应考虑设置抗震缝：（1）房屋长度超过伸缩缝的最大间距要求，又无条件采取措施或没有采取措施，必须设置伸缩缝时；（2）房屋各部分预计沉降量相差较大，又无条件采取措施或没有采取措施，必须设置沉降缝时；（3）非规则建筑，未在计算和构造上采取措施时；（4）非规则结构，各部分的质量或结构抗侧移刚度相差悬殊，未在计算和构造上采取措施时。3、不设抗震缝的常用措施不设抗震缝的常用措施与抗震缝的设置原因有关：（1）对于需要设置伸缩缝引起的抗震缝，采取措施增大伸缩缝的间距后，可以不设抗震缝；（2）对于需要设置沉降缝引起的抗震缝，采取抗、调措施后，可以不设抗震缝；（3）对于非规则建筑引起的抗震缝，通过调整建筑方案为规则建筑后，可以不设抗震缝；（4）对于非规则结构引起的抗震缝，通过调整结构方案为规则结构后，可以不设抗震缝。4、抗震缝的构造要求抗震缝的构造要求与抗震缝设置的原因有关：（1）对于需要设置伸缩缝引起的抗震缝，缝的布置形式同伸缩缝，详图2.1.1a、2.1.1b。地面以上完全分开，设置双梁、双柱；地面以下连在一起。结构专业须配合建筑抗震缝两侧的节点大样，处理好墙面、楼面和屋面的节点连接构造，尤其是基础部分须加强构造连接。（2）对于需要设置沉降缝引起的抗震缝，缝的布置形式同沉降缝，详图2.1.2a、2.1.2b、2.1.2c。地面以上完全分开，设置双梁、双柱；地面以下也完全分开，设置双梁、双柱、双基础。结构专业须配合建筑抗震缝两侧的节点大样，处理好墙面、楼面和屋面的节点连接构造。（3）对于非规则建筑引起的抗震缝，缝的平面布置须结合建筑物的平面形状等根据具体情况布置，常在建筑物的平面形状变化处，详图2.1.1b。地面以上完全分开，设置双梁、双柱；地面以下连在一起。结构专业须配合建筑抗震缝两侧的节点大样，处理好墙面、楼面和屋面的节点连接构造，尤其是基础部分须加强构造连接。（3）对于非规则结构引起的抗震缝，缝的平面布置须结合建筑物的结构形式等根据具体情况布置，常在建筑物的结构形式变化处。地面以上完全分开，设置双梁、双柱；地面以下连在一起。结构专业须配合建筑抗震缝两侧的节点大样，处理好墙面、楼面和屋面的节点连接构造，尤其是基础部分须加强构造连接。抗震缝宽度，规范[2]有明确要求：（1）最小宽度要求：70mm；（2）高度不超过15m时，缝宽可取70mm；超过15m的部分，6度、7度、8度和9度相应每增高5m、4m、3m和2m，缝宽宜增加20mm。2.1.5后浇带设置1、后浇带设置的原因（1）房屋较长，需要设置伸缩缝但没有设置伸缩缝时；（2）房屋各部分预计沉降量相差较大，需要设置沉降缝但没有设置沉降缝时；（3）非规则建筑，未在计算和构造上采取措施，需要设置抗震缝但没有设置抗震缝时；（4）非规则结构，未在计算和构造上采取措施，需要设置抗震缝但没有设置抗震缝时；（5）一次浇筑的混凝土量太大，未采取相应的措施。图2.1.3后浇带位置示意图2、后浇带设置的位置间隔距离30~40m；平面位置在结构或构件受剪力较小且便于施工的位置，一般在框架梁和楼板的1/3跨处，可以是直线形式，也可以是折线形式、曲线形式，详附图1.1.3。3、后浇带的构造要求图2.1.4现浇板的后浇带构造详附图1.1.4~附图1.1.7。（1）宽度：800~1000mm。（2）配筋：一般情况下两侧钢筋全部截断，采用搭接连接；特殊情况下当梁跨度较大时，梁的钢筋可以直通而不截断，以免搭接长度过长产生施工困难，也防止悬臂状态下，产生不利的内力和变形。工图2.1.5现浇梁（500）的后浇带构造程施工中为图方便，常常采用后一种连接形式。（3）混凝土的浇筑时间：一般在主体结构结顶后2~3个月进行，至少大于30天；且浇筑时的温度宜略低于主体结构浇筑时的温度。（4）浇筑要求：后浇带两侧缝的处理方法同施工缝：在已经硬化的混凝土表面上，清除水泥薄膜和松动石子以及软弱混凝土层，用水充分湿润（一般湿润时间不宜少于24小时）并冲洗干净，且不得积水；在后浇带两侧缝混凝土处，宜先铺一层10~15mm厚纯水泥浆或与混凝土内成分相同的水泥砂浆；混凝土应细致捣实，使新旧混凝土紧密结合，强度等级相应提高一级，同时掺加适量的微膨胀剂。（5）实际工程中，当地下室埋置较深时，由于底下水位水头压力增大，对后浇带处抗裂、抗渗要求提高，节点构造跟为复杂、形式也趋多样花，