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1、湖南师范大学本科毕业论文考籍号：XXXXXXXXX姓名：XXX专业：工学工程建筑论文题目：地下室温度收缩裂缝成因的理论分析及控制措施指导老师：XXX二〇一一年十二月十日 摘要:混凝土结构是现代建筑结构的主流,针对钢筋混凝土结构的地下室进行研究,地下室裂缝产生的主要原因是由于混凝土的变形变化受到约束作用而产生的,引起变形变化的原因主要有温度变化,对形成地下室收缩裂缝的桩底板等的约束作用和构件的自约束应力进行了理论分析,分析了由温度引起的裂缝,并提出控制措施 关键词:地下室;收缩裂缝;控制 地下室结构一般都是由钢筋混凝土墙围合而成,在设计荷载所用下,钢筋混凝土墙一
2、般是不会产生裂缝的,然而高层建筑地下室墙壁开裂现象比较普遍,尤其在施工阶段,混凝土早期裂缝出现几率比较高,并且几乎都不是由荷载作用而引起的,由此就必须对非荷载作用下地下室墙壁裂缝原因进行分析除地下室墙体会开裂外,地下室底板,顶板都会产生非荷载裂缝根据2001～2006年的统计资料,高层建筑地下室大底板出现裂缝的数量占底板总数的10%,而地下室外墙的开裂数量占被调查工程总数的85%以上控制外墙裂缝技术难度很大,在国内外的工程实践中还没有非常成熟有效的技术措施,本文拟对此作探讨 1地下室的外部约束分析 地下室是结构物比较特殊的一部,它位于结构的底部,并且与基础相
3、连接,这样地下室通过基础或者直接与地基相互作用对于地下室来说,地基或者地基与基础共同对地下室的作用就成为本文所说的地下室外部约束 (1)地基对地下室地板的约束 地下室底板浇注在地基上,地基和底板之间有粘结摩擦作用当底板发生温度变形或者收缩变形时,底板和地基之间将产相对运动,但由于粘结作用和摩擦作用的存在,地基将阻止底板的相对运动,在地基与底板接触面上必然会产生剪应力,这个剪应力就是地基对底板的约束作用 由于地基条件的多样性,底板界面尺寸的变化,底板上的结构形式和荷载的变化等,底板与地基之间的剪应力变化是比较复杂的,只有通过近似简化的方式来求解此剪应力假定某点的
4、剪应力z与该点水平位移u成正比: (2)桩基础对结构的约束 桩基础是一种承载性能高稳定性好沉降及差异变形小沉降稳定快抗震能力强及能适应各种复杂地质条件且适用范围广的基础形式,因而在工程中的运用愈来愈广泛在分析地下室结构的约束时,必然要考虑桩基的存在所来带的约束作用 在相关资料上把桩的约束作用均匀分配到每根桩所分担的地基面积上,然后与地基对底板的约束进行叠加,其单位面积地基上桩的阻力Cx,为: 2混凝土温度收缩应力的理论计算公式 混凝土裂缝的产生可以从两个指标来进行判别:其一就是混凝土的拉应力超过了混凝土的抗拉强度;其二是混凝土的拉应变超过了
5、混凝土的极限拉应变混凝土的极限拉应变不容易测得,因而用混凝土的拉应力是否达到混凝上的抗拉强度作为判断混凝土的是否开裂的依据比较方便,运用也比较普遍这样,计算混凝土温度收缩应力就非常必要的了 2.1温度收缩应力计算的公式 假定:(1)结构物同地基接触面上的剪应力与水平变位成线性比例: 上式中T——底板与地基结束面上的剪应力; Cx——水平阻力系数,即产生单位位移的剪应力,取值同前文所述; U——产生剪应力:的地基水平位移; (2)结构物为地基上的长条形结构物一薄板矮墙等,板厚或者墙高与长度之比HlL_0.20(3)结构物厚度t均匀,高
6、度H均匀,受力沿高度和厚度均匀,结构物相对地基有温差T,计算的是只考虑对贯穿裂缝起控制作用的平均拉应力计算公式为: 2.2温度收缩应力的有限元计算 对于单一的混凝土构件,譬如一片规则的墙体或是一块规则的混凝土底板受到均匀的约束及均匀的温度收缩变形的作用时,运用上一小节的理论计算公式时比较方便的,但当我们面对的是一片不规则的墙体,不规则的底板,不均匀的约束和荷载时,运用以上的理论公式就比较难以反映构件的真实应力状态更只得我们注意的是,当我们要掌握整个结构在温度收缩变形作用下的应力分布状态时,用以上的理论公式时难以得到比较满意的结果 随着计算机的发展,有限元理
7、论的完善,相应有限元软件的精度也在提高,这样,选择运用可信有限元软件对我们所要研究的结构或者构件进行有限元分析是比较方便,且其分析结果也是可供参考的 3地下室温度收缩裂缝控制的措施 针对温度收缩变形的特点,以上具体的分析了影响温度收缩变化的具体因素,为有效的控制地下室裂缝的产生与扩展,相应的从结构与结构设计材料质量施工措施三个方面来考虑裂缝的控制措施 3.1结构与结构设计方面 (1)减少结构约束 约束是变形变化产生裂缝的必要条件,假如没有约束存在,那么变形弯化不会使结构或构件产生应力,亦不会使结构或者构
