探討建筑變形縫設(shè)計(jì)如何采用變形縫裝置

王富良

摘要：為了給建筑的伸縮、沉降和抗震等變形情況留出足夠的空間，防止因此導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生拉裂、錯(cuò)位、碰撞等局部破壞，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程所在地以及建筑本身的具體情況進(jìn)行變形縫設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)變形縫構(gòu)造簡(jiǎn)單、制作工藝粗糙且外形不夠美觀、使用壽命短，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代建筑工程施工的需求。新型變形縫裝置不但外形美觀、使用壽命長(zhǎng)，還具有防水、防火、保溫等功能，很好地解決了這一技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：建筑;變形縫設(shè)計(jì);變形縫裝置

在外界影響因素和自身荷載的共同作用下，建筑在使用的過程中必然會(huì)發(fā)生不同程度的變形。嚴(yán)重的變形會(huì)對(duì)建筑造成破壞，影響建筑的使用。為了延長(zhǎng)建筑的使用壽命，提高使用者的使用體驗(yàn)，設(shè)計(jì)師需要通過預(yù)留變形縫的方式將建筑劃分成若干個(gè)能夠獨(dú)立變形的個(gè)體。變形縫屬于構(gòu)造縫的一種，能夠有效緩解建筑在外界因素影響下發(fā)生變形導(dǎo)致的開裂和結(jié)構(gòu)破壞問題，而變形縫裝置的使用能夠?qū)ψ冃慰p起到理想的遮蓋效果。

一、變形縫的分類與應(yīng)用

（一）伸縮縫

伸縮縫主要應(yīng)對(duì)的是由于溫度變化導(dǎo)致的建筑變形問題，因此也叫做溫度縫。建筑材料和構(gòu)配件會(huì)在氣候和氣溫的變化下發(fā)生熱漲冷縮，導(dǎo)致墻體發(fā)生開裂，在過長(zhǎng)和過寬的建筑中這一現(xiàn)象尤其明顯。設(shè)置伸縮縫的建筑基礎(chǔ)部分可以是一個(gè)整體，根據(jù)建筑的體量從長(zhǎng)度或者寬度方向上將建筑劃分成若干個(gè)能夠自由漲縮的區(qū)段，相鄰的兩個(gè)區(qū)段的墻體、樓板、屋頂?shù)葮?gòu)建之間留出20～30mm的伸縮縫，用彈性保溫材料進(jìn)行填充。

（二）沉降縫

沉降縫主要解決的是建筑不均勻沉降問題，適用于由于地質(zhì)變化、建筑結(jié)構(gòu)形式不同、相鄰部位存在高差、荷載或者地基承載力差異較大的建筑，對(duì)于平面形狀復(fù)雜和分期施工導(dǎo)致發(fā)生開裂、傾斜、甚至倒塌等不均勻沉降現(xiàn)象的建筑同樣能夠起到很好的效果。沉降縫的寬度能夠達(dá)到30～120mm，對(duì)建筑的基礎(chǔ)、墻體、樓板、房頂?shù)雀鱾€(gè)部分進(jìn)行了垂直的分割，分割形成的若干單元能夠獨(dú)立進(jìn)行沉降，避免了個(gè)單元之間在沉降的過程中產(chǎn)生額外的應(yīng)力，從而確保每一單元都能夠均勻的下沉。

（三）防震縫

防震縫能夠有效緩解地震對(duì)建筑造成的破壞，在地震活動(dòng)高發(fā)的地區(qū)，立面高差超過6m、存在錯(cuò)層結(jié)構(gòu)或者層間距較大的多層砌體建筑，以及各部分結(jié)構(gòu)之間剛度、質(zhì)量存在顯著差異的建筑，相鄰部分可能會(huì)在地震中發(fā)生碰撞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。防震縫的工作原理是將建筑分割成若干個(gè)形體簡(jiǎn)單、剛度和質(zhì)量都相差不多的單元結(jié)構(gòu)，從而降低地震的破壞作用。防震縫的基礎(chǔ)可以是一個(gè)整體，寬度通常在50～100mm之間。建設(shè)在抗?fàn)幵O(shè)防區(qū)的建筑，伸縮縫和沉降縫都必須達(dá)到抗震縫的有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

二、變形縫的設(shè)計(jì)原則

變形縫能夠?qū)Τ两悼p受到的壓力進(jìn)行有效的緩解，轉(zhuǎn)移應(yīng)力變化，彌補(bǔ)建筑自身結(jié)構(gòu)不合理造成的缺陷，解決附加壓力過大導(dǎo)致建筑垂直和水平方向上的結(jié)構(gòu)受力嚴(yán)重失衡問題。在設(shè)計(jì)變形縫之前需要對(duì)外部環(huán)境因素對(duì)建筑產(chǎn)生的影響程度進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估，根據(jù)結(jié)果中變形縫應(yīng)具備的應(yīng)力條件確定建筑結(jié)構(gòu)。變形縫的寬度通常為70～100mm，過寬的變形縫會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生多余應(yīng)力。變形縫應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，且數(shù)量不宜過多，避免對(duì)建筑空間造成侵占。設(shè)置變形縫時(shí)必須充分考慮到建筑的安全性，有計(jì)劃、有順序的進(jìn)行布置。

三、變形縫裝置

（一）變形縫裝置的基本概念

變形縫裝置能夠同時(shí)滿足建筑在實(shí)用性和裝飾性方面的需求，新型的變形縫裝置能夠通過工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)標(biāo)注化定制，不但外形美觀精致，還能夠有效延長(zhǎng)使用壽命，對(duì)建筑變形縫起到理想的遮蓋效果。變形縫裝置最早應(yīng)用于歐美發(fā)達(dá)國家的建筑領(lǐng)域，九十年代初期進(jìn)入中國建筑市場(chǎng)，目前已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)和應(yīng)用的成熟階段，在機(jī)場(chǎng)、會(huì)展中心、體育場(chǎng)館、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、大型購物中心、寫字樓、廠房等規(guī)模較大的建筑中應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。隨著技術(shù)的成熟，變形縫的生產(chǎn)和施工成本也在逐漸降低。

（二）材料與性能

制作變形縫裝置主要采用的有鋁合金型材、鋁合金板、不銹鋼板、銅板等各種金屬材料以及橡膠嵌條和各種專用膠條。橡膠嵌條和膠條是變形縫裝置中最重要的組成部分，對(duì)于整個(gè)裝置的質(zhì)量和使用性能有著非常重要的影響，必須具備良好的抗疲勞、耐低溫、抗壓縮變形、抗紫外線和防水性能。

對(duì)于防火和防水有特殊要求的建筑可以采用配有止水帶和阻火帶的變形縫裝置。在長(zhǎng)期光照、潮濕、寒冷的自然條件下，厚度達(dá)到1.5mm的三元乙丙橡膠片材止水帶完全能夠滿足使用要求。采用夾在兩片不銹鋼襯板中間的硅酸鋁耐火纖維氈作為阻火帶能夠滿足1h～4h不同耐火極限的要求。帶有止水帶和阻火帶的變形縫裝置能夠有效隔絕建筑內(nèi)部和外部之間的空氣流通，但無法解決熱量通過變形縫流失的問題，因此需要在建筑熱工設(shè)計(jì)中對(duì)變形縫裝置保溫效果方面的缺陷進(jìn)行補(bǔ)充，通常采用的方法是在外墻的變形縫內(nèi)填充與外墻隔熱性能相當(dāng)?shù)谋夭牧?。與變形縫相鄰的兩篇墻體通常會(huì)比較薄，如果不采取保溫措施或者保溫效果不理想可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)墻結(jié)露、發(fā)霉，在室內(nèi)外溫差較大的地區(qū)和季節(jié)這種情況尤為嚴(yán)重。

（三）類別與規(guī)格

按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)可以將變形縫裝置劃分成多種不同的類型和規(guī)格，如使用在不同位置的樓地面變形縫裝置、屋頂變形縫裝置等;根據(jù)不同的使用形式特點(diǎn)劃分的平面型變形縫裝置和轉(zhuǎn)交型變形縫裝置等。

根據(jù)構(gòu)造特性可以將變形縫裝置劃分的金屬蓋板型、金屬卡鎖型、單列嵌平型、雙列嵌平型和橡膠嵌平型。金屬蓋板型變形縫裝置由鋁合金基座，鋁合金板或者不銹鋼板、銅板蓋板，不銹鋼滑桿三個(gè)部分組成，縫寬在75mm～450mm之間。通過滑桿將蓋板和固定在變形縫兩側(cè)的基座連接起來，滑桿以45°斜角進(jìn)行安裝，因此金屬蓋板在基座發(fā)生變位時(shí)會(huì)始終保持在變形縫的中心位置。蓋板的承載力通常能夠達(dá)到18.4kN，安裝在樓地面等需要提高承載力的部位時(shí)可以增加蓋板的厚度。金屬蓋板型變形縫裝置通過專門設(shè)計(jì)的配件還可以在“L”型、“+”型屋面和女兒墻以及各種陰陽角上進(jìn)行使用。金屬卡鎖型變形縫裝置由鋁合金基座、鋁合金邊側(cè)蓋板和鋁合金中心滑動(dòng)蓋板組成，能夠在50mm～450mm范圍內(nèi)的變形縫中進(jìn)行應(yīng)用。鋁合金基座和邊側(cè)蓋板將中心滑動(dòng)蓋板夾在中間，安裝工藝簡(jiǎn)單，外觀整潔美觀。單列嵌平型變形縫裝置可以應(yīng)用在25mm～100mm范圍內(nèi)的變形縫內(nèi)，由鋁合金基座和橡膠條兩個(gè)部分組成。橡膠條能夠與裝飾層進(jìn)行緊密平整的結(jié)合，構(gòu)造非常簡(jiǎn)單且具有良好的防水性能，因此在室外平臺(tái)等位置非常適用。雙列嵌平型變形縫裝置可以分為鋁合金基座、鋁合金中心板、不銹鋼滑桿和橡膠條四個(gè)組成部分，可以在75mm～450mm寬的變形縫內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用。鋁合金中心板上特別設(shè)計(jì)的凹槽內(nèi)可以鑲嵌石材、地磚、地毯等裝飾材料，與地面的裝飾材料保持整體一致性，在對(duì)于潔凈度要求比較高的樓地面變形縫中尤其適用。由鋁合金基座和橡膠條組成的橡膠嵌平型變形縫裝置可以應(yīng)用在50mm～100mm寬的變形縫內(nèi)，此外還有省去鋁合金基座只用橡膠條的做法。橡膠嵌平型變形縫裝置的特點(diǎn)與單列嵌平型變形縫裝置基本相同，但構(gòu)造和施工工藝更為簡(jiǎn)便。

某些建筑對(duì)于變形縫裝置具有特殊的功能需求，因此產(chǎn)生了承重型和抗震型變形縫裝置。只需要將金屬蓋板型變形縫裝置的面板增加到足夠的厚度就可以作為承重型變形縫裝置使用?？拐鹦妥冃慰p裝置又可以根據(jù)使用的位置不同分為兩種類型，一種是以橡膠彈性體為主變形縫裝置，適用于外墻和屋面;另一種由鋁合金基座、中心蓋板、滑桿、抗震彈簧、橡膠條組成的變形縫裝置適用于樓地面?？拐鹦妥冃慰p裝置適用于75mm～450mm寬度范圍內(nèi)具有抗震需求的建筑變形縫，并且接縫平整，具有良好的裝飾效果。帶有抗震彈簧裝置的滑桿會(huì)在地震發(fā)生后產(chǎn)生變形，變形縫兩側(cè)的建筑結(jié)構(gòu)在沿著基座邊框上升的中心蓋板的保護(hù)下可以免于損傷。中心干板在外力消失后可以自行恢復(fù)原來的形狀。

除了上述以外還有用于樓地面、玻璃幕墻等部位的專用變形縫裝置。由金屬板和彈性橡膠條組成的新型樓地面嵌縫條具有抗溫度變形功能和良好的裝飾效果，并且可以根據(jù)石材和結(jié)合層的厚度進(jìn)行尺寸定制。

結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)和建筑施工水平的提高，各種類型的變形縫裝置也在建筑市場(chǎng)的需求下應(yīng)運(yùn)而生。新型的變形縫裝置不但能夠?yàn)榻ㄖ峁┳銐虻淖冃慰臻g，防水、防火、防潮、保溫等方面的性能也在逐步的提高，并且具有良好的裝飾作用。與此同時(shí)，變形縫裝置還能夠根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行工業(yè)化定制，不但外觀精美，裝飾效果好，質(zhì)量方面更是得到了可靠的保障。變形縫裝置的生產(chǎn)和施工已經(jīng)進(jìn)入成熟階段，在建筑市場(chǎng)上擁有非常廣闊的發(fā)展前景。

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