房屋建筑工程结构裂缝控制及处理技术研究
摘要
关键词
房屋建筑;结构裂缝;处理技术
正文
1房屋建筑结构设计要求
房屋建筑结构设计应遵循GB55008—2021《混凝土结构通用规范》中的相关要求,从混凝土结构构件设计、钢筋混凝土结构构件设计、预应力混凝土楼板结构构件设计、混凝土最低强度等级设计等方面入手,优化房屋结构设计,使设计方案中的各项参数符合规范要求。比如,当房屋结构为高度小于10m且不超过3层的混凝土剪力墙结构时,建筑结构设计中剪力墙中钢筋的配筋率应适当降低,但需要大于0.15%。需要注意的是,基于现浇混凝土施工工艺,房屋在后期使用过程中可能存在混凝土裂缝风险,所以,为有效控制现浇混凝土裂缝,设计方应从房屋结构设计入手,尝试通过基础结构设计防范混凝土裂缝风险。
2建筑工程结构裂缝成因
2.1材料
施工人员在施工设计过程中,依然存在施工方法不科学、施工配比不到位的问题,这会直接对施工质量产生影响。结合施工现场实际情况分析,施工人员要进行实地考查工作,严控施工材料品质,尤其是劣质的施工材料根本不能符合工程标准,会对施工质量带来非常大的威胁。
2.2施工裂缝
施工裂缝是指由于各种施工原因造成的裂缝现象,其形成原因较为复杂,一般可分为建筑材料裂缝、模板裂缝、浇筑裂缝、接茬裂缝和养护裂缝等。其中,建筑材料裂缝现象主要是由于在建设过程中,材料质量把握不准确、混凝土配比不恰当和拌合物选择不合理等原因造成的裂缝现象,也可纳入先天裂缝范畴;模板裂缝通常是由于模板刚度不足引发模板变形和跑模等问题而形成的裂缝;浇筑裂缝是由于在浇筑振捣过程中操作不规范引发混凝土离析、分层及漏浆问题,从而产生的裂缝现象;接茬裂缝是由于施工接茬及后浇带留置不合理所引发的裂缝现象,也被称为原生裂缝。此外,由于在养护过程中没有按照规范实施养护导致混凝土构件骤冷,以及使用过程中预应力张拉失控骤然张放等现象,也可能引发裂缝问题,这些情况被统称为后天裂缝。
2.3环境温度发生变化
建筑所在地区的温度以及环境变化,可能会导致建筑的结构产生裂缝,如果气候发生变化,会导致建筑内部出现不稳定情况。尤其是温度急剧上升的时候,建筑材料会因失水而干裂,很有可能导致裂缝出现。如果建筑外部与建筑内部之间的温度出现较大差异,那么裂缝会由于温度应力而出现。
例如,在我国东北地区,部分建筑物会出现墙体裂缝,是因为施工时间在冬季,冬季施工会导致建筑物的砌体承受较大的温差,导致墙体上出现裂缝。而且在时间推移的过程中,温差产生的应力会由小变大,尤其在夏季气温较高的时候,墙体就会产生裂缝。
2.4现浇混凝土结构设计不科学
对于现浇混凝土房屋建筑结构设计,混凝土结构设计中各项设计参数控制不合理时,依然会导致现浇混凝土裂缝风险加剧。
1)混凝土结构设计时,部分设计人员可能会忽视温度应力对混凝土结构产生的影响,使现浇混凝土结构在周围温度改变后,结构本身出现较大的应力变化,从而使混凝土结构在内外部应力作用下出现开裂。
2)混凝土结构设计标号过大、过小时会直接改变混凝土现浇时的施工参数,使混凝土结构抗裂强度受损,裂缝风险增加。
3房屋建筑工程结构裂缝控制措施
3.1强化混凝土结构的设计工作
混凝土结构的裂缝现象与多种因素相关,而结构设计是现阶段较为常见的一种影响因素。目前,随着混凝土建筑施工技术的进步,超静定结构的应用愈加广泛,但是该结构设计在附加应力计算方面仍然处于经验阶段,且受到的限制较多,导致相关建筑在完成建设后裂缝现象极为普遍。尽管可以采取预应力技术解决部分问题,但裂缝现象仍然比较常见。针对这种现象,相关单位在设计过程中可以采取简支、悬臂等静定结构或设置微动、滑动构造以减少约束,从而降低混凝土结构裂缝的可能性。
同时,在设计过程中也可以通过设置相应的结构缝来达到进一步消除混凝土结构内部约束应力和变形现象的目的。目前,比较常见的结构缝包括伸缩缝、沉降缝、抗震缝和拼接缝等,为了确保相关工程最终能够有效减少裂缝,在设计和施工过程中可以根据情况将多种结构缝进行合并使用。在设计阶段,必须根据工程的实际情况准确计算结构缝的具体位置和间距等,以确保结构缝充分发挥自身作用。值得注意的是,在房建施工中,地基不均匀沉降所导致的混凝土结构裂缝对于工程质量影响极大,相关单位在施工中可以通过换填、砂桩和强夯等措施来强化地基处理工作,并根据当地地质条件的综合分析结果实施针对性处理,从而降低地基沉降对混凝土构件产生的不良影响,避免出现裂缝。
3.2合理选择原材料
为了减少建筑工程结构裂缝产生概率,提高建筑工程施工质量,要控制好建筑结构材料质量。在建筑工程中,混凝土属于比较常见的一种材料,混凝土的强度等级与建筑工程施工质量有着紧密的联系。所以,在建筑工程中选择材料时,要控制好材料质量。施工人员要考虑材料具体性能、运输价格等,提高材料质量,可以提高建筑工程施工质量水平,还能降低施工成本。另外,在配比混凝土当中,施工人员要综合考虑建筑工程荷载、施工环境、温湿度情况,保证混凝土水分蒸发之后,控制建筑工程结构尺寸变化维持在一定范围内。施工人员要加大使用外加剂的量,降低混凝土产生伸缩问题的概率。
3.3做好配筋设置
为了解决裂缝问题,对配筋进行合理控制,尤其是在一些大跨度梁板中,要做好对屋面板的配筋设置,考虑楼板在阴阳角变形应力的集中部位增设钢筋,控制钢筋材料的间距和直径,使钢筋结构的设计能更具稳定性,从而有效遏制建筑结构裂缝的发生。混凝土材料一般由水泥、水、砂石等材料组成,这些材料容易随着混合物的反应和环境的变化逐渐硬化,从而形成一种复合型的材料。而温度是这个过程中的重要影响因素,因此,可根据钢筋混凝土施工要求进行温度控制。在混凝土混合料的构建过程中,为了避免凝固后的材料与钢筋材料之间存在不适配性,应对钢筋的质量进行控制。考虑到钢筋与混凝土材料之间的相互作用,要对设计内容及施工工艺进行充分考量,有效避免由于配筋不当或钢筋材料的质量问题而产生结构缺损,影响混凝土材料的质量,从而出现裂缝等情况。
3.4严格控制施工全过程
建筑结构出现裂缝的原因,很大程度上源自施工过程并未严格把关。建筑工程在施工过程中会涉及大量内容,如果施工过程中的监督工作没有发挥出应有的作用,在操作层面出现不规范现象,或者没有使用正确的工艺,那么裂缝必然会出现。混凝土施工的质量控制过程会对建筑整体的结构安全性和稳定性产生直接影响,因此,施工单位需要重点研究混凝土相关的施工技术,在开展实际施工时对施工人员进行指导,保证所有施工人员都能够正确操作,顺利完成整个施工环节。
在浇筑混凝土的施工环节中,不仅要考虑施工环境可能造成的影响,而且要在合理范围内优化创新施工工艺,在实践过程中可以选择分层浇筑施工的方法,降低外部环境对浇筑质量产生的不良影响,如果出现温度过高的情况,可以选择在施工地点埋设水管,保证混凝土内部与外部的温度一致,提高混凝土结构的抗裂性能,同时对钢筋混凝土结构的施工位置进行科学设置,不仅要避免钢筋结构受到混凝土施工的影响,而且要运用建筑结构梁体、楼板之间混凝土材料强度等级保持相同、节点核心区域混凝土强度等级与墙柱混凝土材料保持相同等措施,保证整个建筑结构的安全稳定。
例如,某地钢筋混凝土框架结构综合办公楼出现裂缝情况,主要在于施工过程中并未严格控制相关施工工艺,在砌块上墙之后,需要等完全干燥后才能进行层面抹灰,但是施工人员并未等砌块完全干燥就开始抹灰,而且砌筑砂浆的配比并未严格把关,缺乏匀质性,导致墙面出现裂缝。因此,在具体施工过程中必须严格执行各项施工工序,保证从源头上把控施工质量,避免裂缝产生。
3.5完善现浇混凝土结构设计
对于房屋建筑结构设计中的现浇混凝土结构,混凝土强度等级和耐久性对完善现浇混凝土结构设计尤为重要。
1)设计人员应科学确定房屋建筑结构中的混凝土等级。比如,设计现浇板时,若部分结构平面尺寸大,应选择强度等级低于C30的混凝土,且现浇混凝土梁结构、板结构的强度等级应该保持一致。若剪力墙结构、柱结构的混凝土强度等级较高时,应确保房屋建筑结构中核心结构的混凝土强度等级与墙柱结构相同。
2)设计环节中,现浇钢筋混凝土结构会在冻融循环开裂、碱-骨料反应等因素的影响下出现裂缝。出现裂缝后,房屋周围环境中的Cl-、SO42-会直接损伤结构内部,使钢筋锈蚀、混凝土结构的力学性能受损,房屋结构强度、耐久性减弱。因此,设计人员在设计现浇混凝土结构时,还应提高混凝土结构的防护性能,从而减少裂缝的产生。设计人员可通过在现浇混凝土结构外设置隔离层的方式改变现浇混凝土外部结构的密实性,降低裂缝风险。
3.6严格落实施工养护要点
建筑工程结构裂缝出现的主要原因包含施工因素,因而在建筑工程实践过程中要高度关注提高对施工阶段的监督、管控力度,保证施工人员严格落实好各项技术要点。
第一,严格按照对应的技术标来确定混凝土配比并且运用混凝土,防止施工人员结合主观经验展开配比。第二,做好全过程的管理工作,利用日常检查、不定期突击检查相结合的方法,确保施工活动向着标准化、规范化的方向前进。在建筑过程完成整体的施工后,要做好竣工验收工作,重视从有效预防混凝土结构裂缝的出现出发,实现全面系统化的质量检查,及时发现并且解决其中所存在的质量问题。第三,构建起较为完善的施工管理制度,明确不同参与人员的具体职能和具体责任,强化人员的责任意识,一旦发现施工质量不符合标准,需要严格结合制度规定展开责任追究,做好惩处工作。第四,做好培训活动,利用培训帮助施工人员掌握好混凝土结构施工的要点,做好裂缝控制的有效措施,经过培训强化施工人员质量意识,提高人员职业道德水准,让施工人员在展开各项施工活动时认真落实好各项技术要点,严格控制好施工质量。第五,混凝土浇筑工作完成之后,及时将养护工作做到位,经过高效的湿润养护,减少混凝土出现干缩的概率,确保混凝土可以保持好的状态,避免混凝土干缩现象带来的开裂、出现裂缝问题,有效提高建筑工程结构安全性、稳定性,有效降低后续的处理成本支出。
3.7防治荷载裂缝
为避免荷载裂缝的出现,建筑的顶部必须设有保温板材,甚至是隔热层,这样在屋里与外墙之间就不会产生很大的温差,从而产生高温裂缝,所以,在建筑的内部设计中一定要坚持隔热保温的原则,而且外墙内部也可以设计沉降裂缝,这样在墙面内部发生伸缩情况下不至于产生裂缝。合理限制模板的周转率,可以在必要的荷载力下拆卸模板,即使出现了开裂问题,也能尽早发现。只要施工单位按照具体的标准进行施工,整个建筑结构都会得到相应的支撑,从而降低混凝土开裂的概率。
3.8加强检查验收工作
在建设房屋建筑之前,会先挖基坑,基坑开挖之后需要由监察部门以及设计单位抵达施工现场,对施工情况进行验收,对于比较复杂的地基而言,需要在挖好基坑之后按照相关监察要求再次进行补探,保证施工质量,如果出现不利地质的情况,需要对地基进行加固,保证施工的安全性,只有保证该环节完全符合施工标准,才能进行后续的施工。在开挖基槽的过程中,施工人员需要注意不能改变原有的地质结构,合理规划施工顺序,保证施工的科学性,当施工场地与附近建筑距离较近时,需要首先对较深的区域进行施工,这样可以在一定程度上防止地基开挖过程中破坏附近建筑的地基。当各建筑物之间的荷载差异性较大时,一般需要先对重、高部分进行施工,最后对轻、低部分进行施工。
结论
综上所述,在建筑工程施工阶段,裂缝是一个普遍存在的问题,裂缝的科学控制预防对建筑质量、安全、美观有重要影响。因此,建筑工程设计、施工阶段必须对裂缝问题予以重点关注,对裂缝的成因进行深入分析,制定科学合理的控制对策,确保结构设计科学可行,并对施工建设进行科学严格管理,有效避免裂缝发生,为建筑结构整体质量及安全性、美观性提供可靠保障。
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