论工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝处理

刘迎

摘要：结构裂缝无论对于工业建筑还是民用建筑来说都是常见的问题，伴随着我国经济的快速发展，建筑结构朝着跨度更大、高度更高、尺寸截面更窄的方向发展，这些因素将面临着更为严重的应力集中问题，从而导致结构裂缝时常发生。对于工业建筑来说，裂缝控制是施工及后期维护中重要的控制目标。裂缝的存在，对工程的整体质量造成不良影响，也对工厂以后的安全运行造成隐患。裂缝的控制与结构选型具有直接关系，在建设过程中应对设计、材料、维护、勘察等各方面进行严格论证与把关，才能最大程度降低裂缝的出现。

关键词：工业建筑；结构设计选型；混凝土裂缝处理

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2016）14-106-01

引言

混凝土是一种非均质脆生材料，由骨料、水泥石以及其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形，由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成在混凝土内出现微裂缝。这种微细裂缝的分布不规则且不连贯，在荷载或应力作用下，裂缝开始扩展，并逐渐互相贯通，从而出现较大的肉眼可见的裂缝，称为宏观裂缝，即通常所说的裂缝。本文重点介绍了工业建筑结构设计选型以及混凝土出现裂缝的原因和防治措施。

1工业建筑结构设计选型分析

工业建筑结构设计选型具体包括多种因素，例如结构跨度、结构柱的高度、结构的横截面积、不均匀沉降控制范围等等，因此，设计院应按照建筑的功能，在结构基本参数、外荷载大小确定的情况下对结构的受力体系进行选择，比如选定框架结构、砖混结构、桁架结构等等，在结构体系确定之后，要根据设计方案对结构梁、柱、辅助结构的位置进行确定，并同时对截面尺寸、钢筋类型及混凝土等级进行计算。对于高度较大的工业建筑，应尽量选择预应力混凝土作为梁结构，其顶部结构的棚架、棚盖等上覆材料应尽量选择质量轻、刚度较大的材料，这样可降低对横梁的竖向荷载，从而减低裂缝的发生。另外，在脚手架选型方面，应根据梁身跨度设置满堂架，并且在混凝土达到设计强度的百分之八十之后方可拆除脚手架。裂缝控制应提前进行预防，无论施工单位还是设计单位都应对裂缝控制进行严格把关，在工程造价允许的情况下，应尽量提高混凝土等级及受力主筋的等级。设计单位在设计时，应主要以结构的强度对裂缝进行控制，提高结构受拉面的钢筋配筋量，让结构的受弯强度变大。如果结构的自身重量较大或其他原因无法避免裂缝的产生时，应在结构设置伸缩缝或施工缝，允许结构发生一定的变形，降低结构内部应力对结构的损坏。前期设计包括结构概念设计及功能设计，是指在建筑结构施工之前对结构的整体功能与外表概念进行设计与规划，具体到结构上就是结构的尺寸、材料以及强度设计。结构的功能设计是结构设计的先导，只有概念设计满足了功能需要，才能保证工业建筑的存在意义。因此，在结构设计时，应对结构的服务年限、结构的人文环境、结构的地理位置等等进行综合考虑，并结合结构的力学特性设计出功能最大化、概念最创新的建筑。另外，在结构设计时，应采用数值模拟软件对结构的可靠度进行分析。根据结构的设计荷载对结构的应力分布规律进行分析，描绘出结构的水平及竖向位移变化规律，然后根据数据对结构可能产生的裂缝进行计算，得出最大裂缝出现的位置以及尺寸。工业建筑在设计时，应同时满足极限承载力及正常使用承载力要求，而混凝土结构设计中，裂缝宽度控制标准与施工环境、功能服务密切相关。对于低等级的混凝土来说，在杆件内力达到设计强度的百分之三十时，裂缝将极易出现，并且允许范围为0.05mm-0.1mm，这种裂缝宽度对结构的荷载承载能力来说影响极大。

2工业建筑结构强度及裂缝分析

工业建筑结构裂缝出现的原因大致可分为三种：第一种，结构强度不够时，在外部荷载作用下产生裂缝；第二种，结构温度引起的内力过大造成的应力集中，造成裂缝发生；第三种，结构在地震震动下产生裂缝。对于第一种情况来说，应提高结构材料强度，对钢筋选型、混凝土等级选型重新进行计算，根据结构横截面受拉。受压公式计算出斜裂缝可能出现的位置以及尺寸。同时，在计算外荷载时，应对外荷载的计算选取—个放大系数，系数通常选择为1.3、1.5等等，避免荷载在特殊情况下变大而导致结构产生意外裂缝。对于第二种，混凝土在浇筑时，应根据天气温度判断施工时间，若外界温度超过30度时，不宜浇筑混凝土。对于第三种情况，应根据地勘资料，增大荷载取值系数。在地震频繁的地区，应按照抗震设防等级确定荷载取值。为了增加结构的强度和稳定性，可以在不改变结构形式的情况下进行加固，例如在结构梁设置辅助立柱、在横梁上部假设钢桁架等等。

3混凝土裂缝的防治措施

严格控制混凝土施工配合比。根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比。严格控制水灰比和水泥用量。选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。严格控制混凝土的温度应力。温度应力是产生温度裂缝的根本原因，一般将内外温差控制在20～25℃范围内时，不会产生温度裂缝。在保证混凝土强度的条件下，尽量减少水泥用量和每立方米混凝土的用水量；尽量降低混凝土的人模温度，规范要求混凝土的浇筑温度不宜超过28℃，故在气温较高时，可在砂石堆场、运输设备上搭设简易遮阳装置，采用低温水或冰水拌制混凝土。

4结论

工业建筑结构应根据结构的服务功能确定合理的结构形式，为了防止裂缝出现，对每一个构件的受力状态及变形可能性进行计算，同时保证工程造价的合理性。通过采取有效的防治措施，提高混凝土防治效果。