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摘要:当前,相应的建筑行业当中,混凝土的小型砌块建筑已经作为了代替粘土实心砖砌主体的主要建筑形式,其重要作用不言而喻。而混凝土砌块在实际的施工中,容易由于温度效应而造成混凝土砌块的裂缝。由此对相应混凝土砌块结构的抗裂设计和分析具有十分重要的现实作用和意义。通过对混凝土砌块的有限元分析,明确了混凝土砌块的裂缝形式以及形成规律,为防止裂缝的产生提供了依据,通过对抗裂结构的探讨,为类似基于温度效应的混凝土砌块的建筑抗裂结构设计方法提供了可供参考的经验。
关键字:温度效应;混凝土;砌块;建筑;抗裂结构;设计;方法
中图分类号: TU528 文献标识码: A 文章编号:
相应的建筑行业当中,混凝土的小型砌块建筑已经作为了代替粘土实心砖砌主体的主要建筑形式,然而砌块建筑当中所包含的建筑裂缝的存在有效降低了砌块的完整体、抗整形以及耐久性能,同时也给居住者带来不良的影响,同时也对混凝土砌块在建筑上的推广和应用造成了阻碍,随着当前我国建筑行业的持续改革以及住房商品化模式的迅速发展,人们对居住环境以及居住质量的要求都日渐提高,严格控制建筑墙体裂缝已经成为了住户对建筑物安全评判的重要标准。
一、混凝土砌块建筑的有限元分析
混凝土的砌块的温度裂缝的作用主要發生在顶层以及顶二层的端开间,同时明确了这两层的内横墙以及外纵墙是主要的抗裂目标,其次为山墙和内纵墙;门窗洞口将在很大程度上削弱砌块建筑的刚度以及整体性,由此在门窗洞口的四角容易形成应力集中而导致墙体开裂;当使用例如屋面保温层的设置将对温度裂缝产生形成较大影响,保温隔热屋面虽然能有效降低温度应力的计算温差,有效减少砌块建筑的计算温差,从而达到减少砌块建筑墙体变形和应力;若是在墙体容易产生裂缝的位置设置伸缩缝以及控制缝,将能在很大程度上减少墙体的轴向位移以及应力;若是在墙体当中的薄弱部位,例如窗、墙的两侧以及墙体交接位置设置芯柱以及构造柱之后,将有效提高墙体的整体体以及抗水平作用的能力,因此可使用相关的措施实现对墙体位移以及应力的控制。
二、混凝土砌块建筑抗裂结构设计方法
根据有限元的分析以及相应的试验结果,从而有效掌握了混凝土砌块温度裂缝的整体分布,同时也明确了相关措施对墙体抗裂性能的影响以及采取措施之后所达到的效果。由此则可实现对混凝土砌块进行抗裂概念的设计。混凝土砌块的抗裂结构设计要从材料、结构以及施工等方面进行分析和探讨。
1、材料
(1) 施工中所使用的砌块都应使用较高的强度等级,从而防止墙体裂缝不贯穿砌块块体。窗台梁、圈梁以及芯柱上的混凝土强度不应低于C20。
(2) 施工过程中,单排孔的抗剪强度以及保温性能和隔热性能都没有双排孔好,由此多层砌块建筑结构当中可推广使用。
(3) 施工中的砂浆强度对混凝土砌块墙体的整体抗裂性能造成了直接的影响。在之前的设计过程中,砂浆的强度往往随着建筑物高度的增加而减少,这针对的是砌块建筑的竖向承载能力。然而并不利于建筑物的抗裂性能的设计。从整体有限元分析过程中可了解到,相应的温度裂缝一般集中在最上两层。并且顶层以及次顶层的墙体垂直正应力较小,墙体的抗剪强度相对于底部墙体较低,由此施工中所需要使用到的砂浆的强度应从底层向顶层依次提高,从MU7. 5到MUl0,若是条件允许,也可使用砌块专用砂浆。
2、抗裂构造
(1)在实际工程项目的设计过程中,应注意建筑物刚度的均匀性特征,有效提升建筑物的整体刚度,而对于体型较为复杂的建筑物,可通过变形缝将建筑物分为几个刚度均匀的独立单元。在伸缩缝的设置过程中,不仅应考虑到建筑物的长度,同时还应考虑到建筑物的体型、朝向以及地区环境等等要素。地基基础的设计当中,应核算地基的不均匀沉降,明确地基允许变形的值。同时还应按照地基规范的相关规定,严格掌握相关参数。在结构的设计和计算当中,除了应对砌体的承载能力进行核算,同时还应对可能产生的剪力以及拉附加应力进行充分的估量,从而采取针对性的控制措施。
(2)根据多层砌块建筑墙体应力以及位移的分布规律,温度裂缝的抗裂构造措施的设计重点应在于房屋的顶层和次顶层。构造措施的设计应结合多种综合治理控制裂缝的方法。
(3) 砌块建筑的抗裂设计过程中,应使用保温、隔热屋盖以及增加屋盖结构的热阻等特征,从而减少屋盖与墙体之间的温差,同时还应使用瓦屋面,瓦面的材料不应粘贴暗色纤维瓦。
(4) 若是建筑物的长度超过40m,则应在屋面设置下不低于一道伸缩缝,从而为墙体的变形设置一定的空间,达到有效的抗裂目的。
(5) 为了防止之前建筑结构设计当中的墙体圈梁以及在墙体交界处所产生的水平裂缝,由此应在窗台上方以及门的上方取消过梁而是用全截面圈梁。
(6) 应增强房屋四角和楼梯间横墙的刚度,在房屋四角以及两侧设置两个芯柱,在建筑物的适当位置增加楼梯间墙体外端的构造柱截面。
(7 )为了有效防止顶层以及次顶层窗台角所产生的八字裂缝,由此可在顶层以及次顶层的房屋两端的两个开间设置通长窗台圈梁,并且在窗侧面设置构造柱或者设插筋芯柱。通过在内纵墙实体墙的墙长中设置芯柱,间距设置在l200mm,从而有效防止墙体在弯剪作用力下产生水平裂缝或者阶梯裂缝。
(8 ) 横墙抗裂,在建筑物顶层中,横墙常出现的裂缝为阶梯裂缝,由于纵墙窗台下墙体刚度比窗间墙体的刚度要打,由此横墙的阶梯缝一般在窗台高处沿着45度角的位置首先形成,并上下发展,为了防止横墙裂缝从产生,可在顶层的横墙当中设置钢筋网片,同时还应对芯柱进行加密。
(9 ) 山墙的抗裂。山墙由于受到日照的影响较大,由此容易在温度作用或者收缩作用下产生竖向的裂缝,同时使用配置水平钢筋网片或者增加竖向上的构造柱或者芯柱来防止山墙裂缝,若是墙体较长,则可按照2m的间距增加芯柱。
3、施工
(l) 施工当中应保证28天的养护龄期,在施工之前以及之后都应保持砌块干燥,同时还应在一定程度上保证砌块水平以及垂直灰缝的饱满程度,墙体砌筑过程中保持砌块的封底面向上,铺满砂浆,水平铺灰的厚度应超过20mm,在压砌之后,能在上皮砌块当中形成销键,砌块的竖向侧槽为八字槽。砌筑施工过程中应灌注砂浆并用泥刀插实。
(2) 施工过程中还应保证芯柱的施工质量,选择恰当的芯柱混凝土配合比以及塌落度,掌握芯柱的施工方法,选择流动程度较大且微膨胀的细石混凝土,混凝土的坍落度为l2 ~ l4,细石混凝土加减水剂以及微膨胀剂,在浇灌施工中使用φ30 微型振捣器振捣密实。浇筑芯柱的施工应与砌块的施工紧密结合,构成一个整体的施工体系。
参考文献:
[1] 顾祥林,印小晶,林峰,王英.建筑结构倒塌过程模拟与防倒塌设计[J]. 建筑结构学报. 2010(06) .
[2] 张建荣,刘照球,华毅杰.混凝土结构设计中考虑温度作用组合的研究[J]. 工业建筑. 2007(01) .
[3] 陆锦标,顾祥林.既有建筑结构检测鉴定规范的现状和发展趋势[J]. 住宅科技. 2008(06) .
[4] 吕培印,宋玉普.不同温度下混凝土抗拉疲劳性能试验研究[J]. 工程力学. 2003(02) .
[5] 王述红,唐春安,朱浮声,朱万成.砌体结构开裂过程细观损伤数值模型及其分析方法[J]. 建筑结构学报. 2003(02) .
[6] 杨春河.砌体结构温度场及温度应力分析[J]. 江苏建筑. 2005(02).
关键字:温度效应;混凝土;砌块;建筑;抗裂结构;设计;方法
中图分类号: TU528 文献标识码: A 文章编号:
相应的建筑行业当中,混凝土的小型砌块建筑已经作为了代替粘土实心砖砌主体的主要建筑形式,然而砌块建筑当中所包含的建筑裂缝的存在有效降低了砌块的完整体、抗整形以及耐久性能,同时也给居住者带来不良的影响,同时也对混凝土砌块在建筑上的推广和应用造成了阻碍,随着当前我国建筑行业的持续改革以及住房商品化模式的迅速发展,人们对居住环境以及居住质量的要求都日渐提高,严格控制建筑墙体裂缝已经成为了住户对建筑物安全评判的重要标准。
一、混凝土砌块建筑的有限元分析
混凝土的砌块的温度裂缝的作用主要發生在顶层以及顶二层的端开间,同时明确了这两层的内横墙以及外纵墙是主要的抗裂目标,其次为山墙和内纵墙;门窗洞口将在很大程度上削弱砌块建筑的刚度以及整体性,由此在门窗洞口的四角容易形成应力集中而导致墙体开裂;当使用例如屋面保温层的设置将对温度裂缝产生形成较大影响,保温隔热屋面虽然能有效降低温度应力的计算温差,有效减少砌块建筑的计算温差,从而达到减少砌块建筑墙体变形和应力;若是在墙体容易产生裂缝的位置设置伸缩缝以及控制缝,将能在很大程度上减少墙体的轴向位移以及应力;若是在墙体当中的薄弱部位,例如窗、墙的两侧以及墙体交接位置设置芯柱以及构造柱之后,将有效提高墙体的整体体以及抗水平作用的能力,因此可使用相关的措施实现对墙体位移以及应力的控制。
二、混凝土砌块建筑抗裂结构设计方法
根据有限元的分析以及相应的试验结果,从而有效掌握了混凝土砌块温度裂缝的整体分布,同时也明确了相关措施对墙体抗裂性能的影响以及采取措施之后所达到的效果。由此则可实现对混凝土砌块进行抗裂概念的设计。混凝土砌块的抗裂结构设计要从材料、结构以及施工等方面进行分析和探讨。
1、材料
(1) 施工中所使用的砌块都应使用较高的强度等级,从而防止墙体裂缝不贯穿砌块块体。窗台梁、圈梁以及芯柱上的混凝土强度不应低于C20。
(2) 施工过程中,单排孔的抗剪强度以及保温性能和隔热性能都没有双排孔好,由此多层砌块建筑结构当中可推广使用。
(3) 施工中的砂浆强度对混凝土砌块墙体的整体抗裂性能造成了直接的影响。在之前的设计过程中,砂浆的强度往往随着建筑物高度的增加而减少,这针对的是砌块建筑的竖向承载能力。然而并不利于建筑物的抗裂性能的设计。从整体有限元分析过程中可了解到,相应的温度裂缝一般集中在最上两层。并且顶层以及次顶层的墙体垂直正应力较小,墙体的抗剪强度相对于底部墙体较低,由此施工中所需要使用到的砂浆的强度应从底层向顶层依次提高,从MU7. 5到MUl0,若是条件允许,也可使用砌块专用砂浆。
2、抗裂构造
(1)在实际工程项目的设计过程中,应注意建筑物刚度的均匀性特征,有效提升建筑物的整体刚度,而对于体型较为复杂的建筑物,可通过变形缝将建筑物分为几个刚度均匀的独立单元。在伸缩缝的设置过程中,不仅应考虑到建筑物的长度,同时还应考虑到建筑物的体型、朝向以及地区环境等等要素。地基基础的设计当中,应核算地基的不均匀沉降,明确地基允许变形的值。同时还应按照地基规范的相关规定,严格掌握相关参数。在结构的设计和计算当中,除了应对砌体的承载能力进行核算,同时还应对可能产生的剪力以及拉附加应力进行充分的估量,从而采取针对性的控制措施。
(2)根据多层砌块建筑墙体应力以及位移的分布规律,温度裂缝的抗裂构造措施的设计重点应在于房屋的顶层和次顶层。构造措施的设计应结合多种综合治理控制裂缝的方法。
(3) 砌块建筑的抗裂设计过程中,应使用保温、隔热屋盖以及增加屋盖结构的热阻等特征,从而减少屋盖与墙体之间的温差,同时还应使用瓦屋面,瓦面的材料不应粘贴暗色纤维瓦。
(4) 若是建筑物的长度超过40m,则应在屋面设置下不低于一道伸缩缝,从而为墙体的变形设置一定的空间,达到有效的抗裂目的。
(5) 为了防止之前建筑结构设计当中的墙体圈梁以及在墙体交界处所产生的水平裂缝,由此应在窗台上方以及门的上方取消过梁而是用全截面圈梁。
(6) 应增强房屋四角和楼梯间横墙的刚度,在房屋四角以及两侧设置两个芯柱,在建筑物的适当位置增加楼梯间墙体外端的构造柱截面。
(7 )为了有效防止顶层以及次顶层窗台角所产生的八字裂缝,由此可在顶层以及次顶层的房屋两端的两个开间设置通长窗台圈梁,并且在窗侧面设置构造柱或者设插筋芯柱。通过在内纵墙实体墙的墙长中设置芯柱,间距设置在l200mm,从而有效防止墙体在弯剪作用力下产生水平裂缝或者阶梯裂缝。
(8 ) 横墙抗裂,在建筑物顶层中,横墙常出现的裂缝为阶梯裂缝,由于纵墙窗台下墙体刚度比窗间墙体的刚度要打,由此横墙的阶梯缝一般在窗台高处沿着45度角的位置首先形成,并上下发展,为了防止横墙裂缝从产生,可在顶层的横墙当中设置钢筋网片,同时还应对芯柱进行加密。
(9 ) 山墙的抗裂。山墙由于受到日照的影响较大,由此容易在温度作用或者收缩作用下产生竖向的裂缝,同时使用配置水平钢筋网片或者增加竖向上的构造柱或者芯柱来防止山墙裂缝,若是墙体较长,则可按照2m的间距增加芯柱。
3、施工
(l) 施工当中应保证28天的养护龄期,在施工之前以及之后都应保持砌块干燥,同时还应在一定程度上保证砌块水平以及垂直灰缝的饱满程度,墙体砌筑过程中保持砌块的封底面向上,铺满砂浆,水平铺灰的厚度应超过20mm,在压砌之后,能在上皮砌块当中形成销键,砌块的竖向侧槽为八字槽。砌筑施工过程中应灌注砂浆并用泥刀插实。
(2) 施工过程中还应保证芯柱的施工质量,选择恰当的芯柱混凝土配合比以及塌落度,掌握芯柱的施工方法,选择流动程度较大且微膨胀的细石混凝土,混凝土的坍落度为l2 ~ l4,细石混凝土加减水剂以及微膨胀剂,在浇灌施工中使用φ30 微型振捣器振捣密实。浇筑芯柱的施工应与砌块的施工紧密结合,构成一个整体的施工体系。
参考文献:
[1] 顾祥林,印小晶,林峰,王英.建筑结构倒塌过程模拟与防倒塌设计[J]. 建筑结构学报. 2010(06) .
[2] 张建荣,刘照球,华毅杰.混凝土结构设计中考虑温度作用组合的研究[J]. 工业建筑. 2007(01) .
[3] 陆锦标,顾祥林.既有建筑结构检测鉴定规范的现状和发展趋势[J]. 住宅科技. 2008(06) .
[4] 吕培印,宋玉普.不同温度下混凝土抗拉疲劳性能试验研究[J]. 工程力学. 2003(02) .
[5] 王述红,唐春安,朱浮声,朱万成.砌体结构开裂过程细观损伤数值模型及其分析方法[J]. 建筑结构学报. 2003(02) .
[6] 杨春河.砌体结构温度场及温度应力分析[J]. 江苏建筑. 2005(02).