論工業(yè)建筑結構設計選型及混凝土裂縫處理

劉迎

摘要：結構裂縫無論對于工業(yè)建筑還是民用建筑來說都是常見的問題，伴隨著我國經濟的快速發(fā)展，建筑結構朝著跨度更大、高度更高、尺寸截面更窄的方向發(fā)展，這些因素將面臨著更為嚴重的應力集中問題，從而導致結構裂縫時常發(fā)生。對于工業(yè)建筑來說，裂縫控制是施工及后期維護中重要的控制目標。裂縫的存在，對工程的整體質量造成不良影響，也對工廠以后的安全運行造成隱患。裂縫的控制與結構選型具有直接關系，在建設過程中應對設計、材料、維護、勘察等各方面進行嚴格論證與把關，才能最大程度降低裂縫的出現。

關鍵詞：工業(yè)建筑；結構設計選型；混凝土裂縫處理

中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）14-106-01

引言

混凝土是一種非均質脆生材料，由骨料、水泥石以及其中的氣體和水組成。在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產生體積變形，由于各種材料變形不一致，互相約束而產生初始應力，造成在混凝土內出現微裂縫。這種微細裂縫的分布不規(guī)則且不連貫，在荷載或應力作用下，裂縫開始擴展，并逐漸互相貫通，從而出現較大的肉眼可見的裂縫，稱為宏觀裂縫，即通常所說的裂縫。本文重點介紹了工業(yè)建筑結構設計選型以及混凝土出現裂縫的原因和防治措施。

1工業(yè)建筑結構設計選型分析

工業(yè)建筑結構設計選型具體包括多種因素，例如結構跨度、結構柱的高度、結構的橫截面積、不均勻沉降控制范圍等等，因此，設計院應按照建筑的功能，在結構基本參數、外荷載大小確定的情況下對結構的受力體系進行選擇，比如選定框架結構、磚混結構、桁架結構等等，在結構體系確定之后，要根據設計方案對結構梁、柱、輔助結構的位置進行確定，并同時對截面尺寸、鋼筋類型及混凝土等級進行計算。對于高度較大的工業(yè)建筑，應盡量選擇預應力混凝土作為梁結構，其頂部結構的棚架、棚蓋等上覆材料應盡量選擇質量輕、剛度較大的材料，這樣可降低對橫梁的豎向荷載，從而減低裂縫的發(fā)生。另外，在腳手架選型方面，應根據梁身跨度設置滿堂架，并且在混凝土達到設計強度的百分之八十之后方可拆除腳手架。裂縫控制應提前進行預防，無論施工單位還是設計單位都應對裂縫控制進行嚴格把關，在工程造價允許的情況下，應盡量提高混凝土等級及受力主筋的等級。設計單位在設計時，應主要以結構的強度對裂縫進行控制，提高結構受拉面的鋼筋配筋量，讓結構的受彎強度變大。如果結構的自身重量較大或其他原因無法避免裂縫的產生時，應在結構設置伸縮縫或施工縫，允許結構發(fā)生一定的變形，降低結構內部應力對結構的損壞。前期設計包括結構概念設計及功能設計，是指在建筑結構施工之前對結構的整體功能與外表概念進行設計與規(guī)劃，具體到結構上就是結構的尺寸、材料以及強度設計。結構的功能設計是結構設計的先導，只有概念設計滿足了功能需要，才能保證工業(yè)建筑的存在意義。因此，在結構設計時，應對結構的服務年限、結構的人文環(huán)境、結構的地理位置等等進行綜合考慮，并結合結構的力學特性設計出功能最大化、概念最創(chuàng)新的建筑。另外，在結構設計時，應采用數值模擬軟件對結構的可靠度進行分析。根據結構的設計荷載對結構的應力分布規(guī)律進行分析，描繪出結構的水平及豎向位移變化規(guī)律，然后根據數據對結構可能產生的裂縫進行計算，得出最大裂縫出現的位置以及尺寸。工業(yè)建筑在設計時，應同時滿足極限承載力及正常使用承載力要求，而混凝土結構設計中，裂縫寬度控制標準與施工環(huán)境、功能服務密切相關。對于低等級的混凝土來說，在桿件內力達到設計強度的百分之三十時，裂縫將極易出現，并且允許范圍為0.05mm-0.1mm，這種裂縫寬度對結構的荷載承載能力來說影響極大。

2工業(yè)建筑結構強度及裂縫分析

工業(yè)建筑結構裂縫出現的原因大致可分為三種：第一種，結構強度不夠時，在外部荷載作用下產生裂縫；第二種，結構溫度引起的內力過大造成的應力集中，造成裂縫發(fā)生；第三種，結構在地震震動下產生裂縫。對于第一種情況來說，應提高結構材料強度，對鋼筋選型、混凝土等級選型重新進行計算，根據結構橫截面受拉。受壓公式計算出斜裂縫可能出現的位置以及尺寸。同時，在計算外荷載時，應對外荷載的計算選取—個放大系數，系數通常選擇為1.3、1.5等等，避免荷載在特殊情況下變大而導致結構產生意外裂縫。對于第二種，混凝土在澆筑時，應根據天氣溫度判斷施工時間，若外界溫度超過30度時，不宜澆筑混凝土。對于第三種情況，應根據地勘資料，增大荷載取值系數。在地震頻繁的地區(qū)，應按照抗震設防等級確定荷載取值。為了增加結構的強度和穩(wěn)定性，可以在不改變結構形式的情況下進行加固，例如在結構梁設置輔助立柱、在橫梁上部假設鋼桁架等等。

3混凝土裂縫的防治措施

嚴格控制混凝土施工配合比。根據混凝土強度等級和質量檢驗以及混凝土和易性的要求確定配合比。嚴格控制水灰比和水泥用量。選擇級配良好的石子，減小空隙率和砂率以減少收縮量，提高混凝土抗裂強度。嚴格控制混凝土的溫度應力。溫度應力是產生溫度裂縫的根本原因，一般將內外溫差控制在20～25℃范圍內時，不會產生溫度裂縫。在保證混凝土強度的條件下，盡量減少水泥用量和每立方米混凝土的用水量；盡量降低混凝土的人模溫度，規(guī)范要求混凝土的澆筑溫度不宜超過28℃，故在氣溫較高時，可在砂石堆場、運輸設備上搭設簡易遮陽裝置，采用低溫水或冰水拌制混凝土。

4結論

工業(yè)建筑結構應根據結構的服務功能確定合理的結構形式，為了防止裂縫出現，對每一個構件的受力狀態(tài)及變形可能性進行計算，同時保證工程造價的合理性。通過采取有效的防治措施，提高混凝土防治效果。