分析工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝处理

分析工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝处理

刘洋

中国建筑第二工程局有限公司华北公司北京市100160

摘要：工业建筑需满足社会公众对工业生产的需求，不管是在应用功能上，还是自身条件上都需要展开多层次选择与设计，尽量满足安全性与经济性。在实际设计中需充分考虑影响混凝土质量的因素，以此来规避混凝土结构出现混凝土裂缝，在设计阶段就将裂缝防护措施制定好，从而可以切实实现防范混凝土结构裂缝的目的，保障工业建筑结构的稳定性。

关键词：工业建筑结构设计；选型；混凝土裂缝处理

1工业建筑结构设计选型

工业建筑结构设计选型涵盖选择的结构体系、基础选型、布置梁与柱网等。设计者结合建筑物的特性、高度、抗震设防烈度等选用适宜的结构体系，可以选择的结构体系有框架结构、巨型结构、砖混结构等，之后是确定墙、梁、柱的大小和分布等。可以选用轻钢结构、预应力钢筋混凝土结构等一系列轻型空间结构，从而使建筑的抗荷载性能提高。当然在工业建筑结构设计选型中应有效控制裂缝问题。为了预防及控制裂缝问题，工程单位应将裂缝控制观念渗透于设计与施工图阶段。针对荷载裂缝，应实施“抗放”统一的策略，“抗”能够制约混凝土变形、实现混凝土弹性极限拉伸的提升、强化配筋，在“抗”的策略失效或控制裂缝代价太高的情况下，可以实施“放”的策略，可科学设置滑动层、沉降缝、伸缩缝。

1.1注重结构概念设计

概念设计指的是在施工图时期，对工程结构要求的力学知识、材料特性等具备一个确切的概念，这有利于执行整体设计方案和保障施工图设计质量。在工业建筑结构设计选型中渗透概念设计可以有效避免形成裂缝。工业建筑结构的概念设计属于一种新的设计思维，其可以有效结合整体概念兼顾结构总体系统以及一系列分体间的力学联系性，以规划一种经济、安全的结构总体方案。

1.2注重极限状态设计

工业建筑结构应满足正常应用极限与承载力极限。一般的钢筋混凝土构件内力到达30%的极限荷载时，裂缝较易形成，这样裂缝的宽度会保持在0.05-0.1mm间，这对工业建筑结构的安全性将形成不利影响。并且，基于自重影响下不少工程的框架结构与梁式结构会形成剪力区主拉应力裂缝或拉区开裂。鉴于此，应注重极限状态的设计问题。

2混凝土裂缝的主要成因

2.1温度、湿度裂缝

混凝土结构温度裂缝的产生主要是混凝土温度变化所引起的，当混凝土结构存在内外温差或混凝土结构体积较大时，混凝土整体温度变化很容易造成工程结构的开裂。在混凝土工程浇筑完成后，混凝土内部温度的增加会在其表面出现相应的内应力，而温度的降低过程又会在结构内部产生相应的内应力。当两种应力值大小超出混凝土结构本身所能承受限度后就会使混凝土结构产生裂缝。一般而言，混凝土结构温度裂缝的产生可分为早期、中期和晚期等三个阶段。在混凝土结构温度裂缝出现的早期阶段，混凝土水泥水化热基本释放，由于水化热的放出整体结构的弹性慢慢消失，在其内部形成相应的内应力。而在混凝土结构温度裂缝出现的中期阶段，混凝土结构往往会由于外界空气等因素而快速冷却，该冷却作用和早期的应力相结合，从而抵消了混凝土结构的弹性。在混凝土结构裂缝出现的晚期，整体工程结构全部冷却，所引起的应力和前两阶段的应力相叠合，当整体应力值超出混凝土结构的抗裂能力时，该结构便会出现开裂现象。

2.2塑性收缩裂缝

混凝土工程的塑性收缩主要是由混凝土表面水分蒸发速度较快造成的，大多出现在混凝土结构浇筑完成后。一般而言，混凝土结构的塑性收缩裂缝具有不规则性，其实际长度、宽度和面积等并无明显规律可言，大多出现于混凝土结构表面，其裂缝深度不超过50mm。在此过程中，塑性收缩裂缝的产生主要由于混凝土结构浇筑后未能及时采取覆盖措施，而项目所在地的外界环境恰好为炎热和大风天气，从而使得整体混凝土工程表面水分蒸发速度极快，而混凝土浇筑模板和混凝土基础吸水较快，两方面的作用使混凝土结构在本身水化热影响下出现剧烈收缩现象，而此时未形成自身强度的混凝土结构对其内在应力并无明显的抵挡能力，最终使混凝土结构出现开裂。

3工业建筑混凝土裂缝处理策略

3.1由源头上对混凝土裂缝进行处理

从源头上控制混凝土裂缝应重点实施下面的一些策略：一是结合工程规模与建筑施工难度来预制和配备混凝土。通常而言，混凝土的配合比是十分关键的一个环节，一般需要确保砂浆与水泥之比为一比四，施工者需要尽可能地少使用砂浆，如此一来，可以确保混凝土具备均匀的内部空间，在进行搅拌时也有助于蒸发气体。倘若工程质量标准比较高，需要严格控制水泥量及其温度。例如，针对一立方米的水泥而言，需要控制为1000kg的水量和400kg的泥量。这样才可以实现降低水分的效果。除此之外，倘若建筑条件比较潮湿、温度变化不定，那么在一定范围之内混凝土的承载性能会减小，而施工者能够应用减水剂实现附加的效果。

3.2严格控制施工材料的质量

从过往经验来看，施工材料质量的管控是控制混凝土质量，防范裂缝发生的基础且最为关键的一步。在这一思路的引导下，施工人员在施工材料选择的过程中，需要相关工作人员运用科学手段，严格控制材料各项指标，以确保混凝土性质的稳定性。例如砂石料的含泥量、碱集料反应情况、水泥膨胀系数、减水剂与水泥等材料的匹配性等。钢筋混凝土，严格控制钢筋保护层、锈蚀，是降低裂缝产生的有效措施，其可以保证钢筋免于与外界接触，混凝土能有利的对钢筋形成保护机制，从而延长混凝土的使用寿命。

3.3进一步减少混凝土裂缝机率

为了进一步减少混凝土裂缝的出现机率，在实际的施工环节，施工人员可以采取添加掺合料、新型抗裂添加剂等方式，通过改变混凝土的材料属性，来提高混凝土抗裂性能。例如在混凝土结构中添加UEA膨胀剂。UEA膨胀剂是目前较为常用的添加材料，通过在混凝土中添加一定数量的膨胀剂，能够适当扩大混凝土的体积，从而抵消混凝土浇筑过程中引发的体积收缩，从而有效避免混凝土裂缝的出现。与其他添加材料相比，UEA膨胀剂能够在混凝土、钢筋之间形成一种预应力，有效增强混凝土的整体防水性，避免混凝土水分的过度流失，降低干燥收缩的体量，防范裂缝的发生。

3.4在后期做好混凝土养护工作

后期养护混凝土也是避免形成裂缝的一种有效途径。施工者不但应重视养护的时间，而且应结合相应的标准执行养护工作，处理好每一个细节。一是在完成混凝土的搅拌和浇筑之后实施养护。工作者应综合地控制混凝土，防止在高温晾晒时间段开展洒水作业。倘若后期养护的季节正好是在夏季，那么我们首先应将一层薄膜覆盖于混凝土上，然后将草杉覆盖在薄膜上，如此一来，可以降低混凝土的抗压性，从而使其内部融合速度提高。二是定期监控养护的整个过程。每间隔6～8小时，倘若观察到热蒸发的情况出现在混凝土表面，那么应实施二次洒水，以确保混凝土内部结构的湿润。

结束语

混凝土裂缝问题是当前建筑工程最多出现的问题，建筑构造的超大型以及繁杂性是其主要形成因素。在工业建筑施工中，应密切关注混凝土裂缝问题，从而提高施工效率与质量。因此，探究工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝处理问题显得非常迫切和有意义。

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