混凝土结构设计抗裂措施探讨.pdf

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1、混凝土结构设计抗裂措施探讨■宁向阳摘要：在混凝土结构施工和设计过程中，裂缝控制的问题至关重要。由于混凝土裂缝问题的成因呈多样化，同时裂缝问题的解决难度又相当大，因此施工和设计人员必须根据工程实际情况，落实好有关控制措施，以提高对混凝土裂缝问题的控制效果。本文结合工程实例，简要分析混凝土结构设计的抗裂措施。关键词：结构设计裂缝问题控制措施1引言据有关研究(混凝土强度的微观研究)及实践报告显示，结构物的裂缝问题属材料的固有特征，因此具有某种不可避免性，同时过度要求建筑物的抗裂性能势必成倍增加建设成本，因此务必提出合理的要求，以期采取最佳办法把裂缝问题的危害程度控制到允许范围。混凝土裂缝问题直接影

2、响结构物的防水性、耐久性以及承载力等方面，因此采取合理的控制措施对延长结构物的使用寿命至关重要。总体而言，混凝土裂缝问题的成因包括混凝土原材料、混凝土结构设计、施工工艺与施工条件等方面，其中混凝土结构设计的影响尤其突出。鉴于此，本文结合工程实例，简要分析混凝土结构设计的抗裂措施。2工程概况某建筑物由一层大底盘车库及33层高层塔楼组成。根据该建筑物的结构布置情况，设计方面决定采取下列设计方案：车库一框架结构、基础一人工挖孔桩基、高层一剪力墙结构，此外结构采用整体计算的方法。建筑物的横向与纵向分别设置宽lm的温度后浇带(1道)，由此对温度型裂缝进行控制；车库与主楼间分别设置沉降后浇带(2道)，由

3、此对不均匀沉降型裂缝进行控制。研究证实，裂缝问题是指固体材料的某种间断性现象，具体包括两大类型，即微观裂缝、宏观裂缝，其中微观裂缝是指宽度O．05mm的裂缝。工民建施工领域认为裂缝宽度<0．05mm的裂缝均不会影响到建筑物的正常使用，故称无裂缝结构，因此本案探讨的裂缝类型均属裂缝宽度>0．05mm的宏观裂缝。据研究报告显示，混凝土裂缝问题的成因主要包括两大类，即源白结构次应力及外荷载直接应力的裂缝(约占20％)、源自结构变形荷载的裂缝(约占80％)，而温度变化对变形荷载的影响程

4、度尤其突出(注：变形荷载的影响因素包括不均匀沉降、收缩、膨胀、徐变、温度等)。根据该建筑物的实际情况，下文试图结合混凝土裂缝问题的成因，简要分析混凝土结构设计的抗裂措施。3混凝土结构设计的抗裂措施针对混凝土结构设计的裂缝问题，比较常用的控制措施包括优选混凝土原材料、增强混凝土结构自身承载力、控制地基的不均匀沉降量、楼板双层双向配筋等，但针对混凝土结构设计的最佳抗裂措施，本文认为必须根据建筑物的实际情况而定。据研究结果显示，混凝土结构长度与温度应力间呈现出非线性的关系(见图1)。80l∞240长度，m图1混凝土结构长度与温度应力的关系圈备注：1．G。=1．5N／ram3；2．G，=1N／ram

5、3；3．G。=60}102N／mm3；4．G，=30}102N／ram3；5．G。=10}102N／mm3；6．G。=3{102N／mill3；如图1所示，温度状态改变的最初阶段，随着混凝土结构长度的增加，温度应力也随之增加，但当温度状态改变到某种程度后，随着混凝土结构长度的增加，温度应力的增加速度逐渐减缓，直至呈现出稳定状态。根据该建筑物的实际情况及上述理论依据，笔者主张采用混凝土的极限变形来对伸缩缝的间距进行控制，其中伸缩缝的间距满足函数式：㈨乩s务rrcch音生哺1式中，a——混凝土的热膨胀系数，取l}10。℃；r——综合温差；占P——混凝土的极限拉伸，取I}10一～1}10～。根据上

6、述函数式可知，混凝土结构设计阶段，混凝土结构不设缝的长度随着cx的减少而增加，同时考虑到往往比占，大，那么伸缩缝的间距必定随着两者间差值的减小而增大，因此应尽量采取有效的措施来减小两者间的差值。由此可见，混凝土结构设计者应该重视如何减小混凝土收缩量、环境温差及增大极限拉伸，由此控制混凝土的裂缝。本章节分别从上述三大方面浅析混凝土结构设计的抗裂措施。3．1增大混凝土的极限拉伸混凝土的极限拉伸满足函数式：占P=占妒+占。=0．5尺厂(1+号){10-4+1．0}10_4【oo式中，8。——弹性极限拉伸；占。——徐变变形；——抗拉强度标准值，单位MPa；P——全断面配筋率，单位％；d——全断面钢筋

7、加权平均直径，单位cm。根据上述函数式可知，混凝土结构设计阶段，务必始终坚持提高配筋率的原则。针对该建筑物而言，400。900mm的框架梁共需配置毗5的三级钢14根，同时切配qbl2二级钢的腰筋4根，此外选用C35混凝土，以及全断面配筋率P取2．03。3．2减小混凝土的收缩量混凝土的收缩量满足函数式：占T(1)=3．24}10一MlM2⋯肼lo(1一e—oolf)【6』式中，肘I肼2．．．Mlo——与施工工艺