探究某大跨度钢筋混凝土梁裂缝的有效控制

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  摘要:钢筋混凝土梁的裂缝问题在混凝土工程中十分常见,预防和控制混凝土裂缝是施工技术人员亟待攻克的难题,本文对钢筋混凝土梁裂缝成因作出了具体分析,并且对控制裂缝提出了合理化意见。
  关键词:钢筋混凝土梁;大跨度;裂缝;控制
  中图分类号:TU528.571文献标识码: A 文章编号:
  随着市场经济快速增长,我国城市化进程不断迈上新的台阶,在建筑业繁荣发展的同時,越来越多的建设项目采用钢筋混凝土结构,原因在于钢筋混凝土材料经久耐用,施工技术及施工工艺已经十分全面,并且装饰简单、承载力强,所以新建项目多数采用钢筋混凝土结构是建筑业的大势所趋。与此同时,钢筋混凝土梁的应用也随之广泛,它继承了钢筋混凝土结构的全部优点,同时也延续了钢筋混凝土所附带的许多问题。其中最为常见的质量问题便是裂缝,它的成因复杂,防治困难,为了对其形成有效控制,甚至出现了专门针对钢筋混凝土梁裂缝控制的学科,可见该问题影响之深远,规避之困难。
  一、工程概况
  某办公楼高6层,建筑总面积约为8648㎡,根据实际应用需要,在顶层设置大空间会议室,设计采用18m的大跨度钢筋混凝土梁。
  经计算,钢筋混凝土梁截面高度与实际使用需求有一定冲突,需按照《混凝土结构设计规范》作出调整,整个大空间采用密肋梁协同工作,,即不影响内部使用功能,同时还提高了整个大空间结构顶的整体性能,大跨度钢筋混凝土梁的裂缝和绕度也得到了有效控制。
  二、钢筋混凝土梁裂缝概述
  如前文所说,钢筋混凝土梁产生裂缝的成因极为复杂,影响因素有很多,包括设计误差、施工技术选用不当、后期养护不到位、材料配比不正确等,均可能对钢筋混凝土梁使用效果造成不利影响,其中裂缝这一现象最为明显和常见,一旦钢筋混凝土梁产生裂缝,那么建设项目整体质量将遭受波及。由于混凝土配比方法具有多样性,要根据项目需求来确定配比,并且材料来源广泛,市场所提供的原料质量不一,成本控制对价格的干预会造成混凝土抗压能力强弱不同,虽然现阶段国际建筑业对钢筋混凝土的依赖程度很高,但对于裂缝控制仍然有很长的路要走。
  (一)钢筋混凝土梁特点
  钢筋混凝土梁有许多优点,比如浇注形状多样、耐火性高、不易风化等,主梁施工完毕之后,无需投入大量维护经费,只要定时对梁体进行检查即可,如遇问题,可以采取加固措施。同时,钢筋混凝土梁也存在许多缺点,比如抗拉能力低,从初凝阶段到投入使用,始终伴随着开裂风险,可以说钢筋混凝土梁的裂缝现象很难完全规避,某些裂缝成因甚至与化学因素和外界干预存在联系,即是承重荷载完全符合设计要求,仍然存在开裂的可能,表现为钢筋腐蚀、炭化、外层保护脱落等,严重时混凝土刚度与强度同时降低,大大折损了使用寿命,需要严格按照科学方法进行预防和控制。
  (二)受压区开裂
  本文研究案例属于大跨度钢筋混凝土梁,受压区开裂的可能性较低,但因受压区一旦开裂所形成的连锁反应十分剧烈,所以不得不防。这种裂缝现象主要因为梁高过低,混凝土梁抗裂验算出现错误或者振捣混凝土工序不够密实,混凝土梁长时间经受气候温差以及其他外因的侵蚀,结构内部不断发生变形或收缩,再经过冷热温差与膨胀收缩的共同作用下形成开裂,缝隙表现为洞穿、上宽下窄甚至大氛围开裂。
  (三)受拉区开裂
  钢筋混凝土梁在浇筑作业中,因施工组织设计不恰当,选用了质量较低的钢筋,导致主梁受拉钢筋强度较低。此外,在施工中过早拆模,或者荷载值与设计荷载不同、混凝土质量和强度低于设计要去,或者混凝土使用不当,设计载载荷与实际载荷不符,这些因素都可能引发主梁受拉去开裂。主梁受拉区所形成的裂缝,应当使用水浆密封,预防钢筋遭受腐蚀,然后根据施工现场进情况进行必要的加固或者补强。
  三、钢筋混凝土梁裂缝外因研究
  (一)温差所引发的裂缝
  前文描述了钢筋混凝土梁的部分裂缝成因,通过观察不同的建设项目我们不难发现,那些经久耐用、质量卓越的钢筋混凝土梁,其裂缝控制都很重视外因影响,比如温差效应。温度变化主要指的是在日照、寒流、昼夜温差、水蒸汽等,温差会让大多数物质产生热胀冷缩,当建筑物内部环境因温差形成温度变化时,许多混凝土结构会出现不同程度的变形,如果结构经受过加固调整,也就是变形制约,那么因变形所出现的应力将转嫁给混凝土,一旦混凝土抗拉强度失衡,无法承受变形压力那么温度裂缝便会随之产生。尤其对于本文所研究的这一类大跨度钢筋混凝土梁来说,温度所形成的应力经常会高于结构活载应力,而且温差裂缝与其他开裂现象不同,它可能会随温度变化而收拢或张开,难以及时发现。
  (二)沉降不匀引发的裂缝
  由于钢筋混凝土梁跨度大,导致截面随之增加,高度减少,受力钢筋截面与钢筋配置方位不当或是节点错误,这些因素都会致使沉降不匀,让钢筋混凝土梁产生结构裂缝。沉降不匀所引发的裂缝是典型外因,多数由于基础竖向计算错误,设计水平方向存在偏差,在结构中出现沉积应力,造成混凝土结构不均匀,长期使用后结构抗拉能力逐渐减弱,结构出现裂缝。此外,沉降不匀还可能因为勘察准确度欠佳,参考资料有问题,本文研究的建设项目,因周围人工森林环境长期对地质产生改变,所以在设计阶段不能简单的参照城市地质勘查模式,可以借鉴园林建设项目的设计资料,对地基反复进行测算,充分考虑结构荷载的差异。
  四、钢筋混凝土梁裂缝控制探究
  (一)设计阶段的控制
  根据调查显示,某办公楼的工程设计由建设单位委托给正规工程设计研究院,该设计单位具有大量建筑设计经验,专业团队素质过硬,理论基础丰富,善于从以往的钢筋混凝土结构设计中获取灵感,将尖端混凝土梁的设计方案付诸于施工,与发包方和施工队伍进行了多次技术研讨,最后该设计由专家反复论证,为钢筋混凝土施工提供了理论支持,这一流程严格遵循相关规范要求,可谓是委托设计阶段的样本化教材。
  (二)裂缝控制规范标准
  现阶段我国对大跨钢筋混凝土梁的控制有严格要求,并且推出了《混凝土结构设计规范》,规范指出:“混凝土强度等级,应按立方体抗压强度标准值确定立方体抗压强度标准值,按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15当采用HRB335级钢筋时混凝土强度等级不宜低于C20当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件 混凝土强度等级不得低于C20,预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30,当采用钢绞线钢丝热处理钢筋作预应力钢筋时,混凝土强度等级不宜低于C40。”
  图1 混凝土强度标准值(Nmm2)
  
  
  图2 混凝土强度设计值(Nmm2)
  
  
  结 语:
  钢筋混凝土梁裂缝一旦形成,必须全面调查分析,逐级排查设计、施工及使用等各方因素,查明原因,取得加固处理依据。在选择处理方法上,应综合考虑,比较论证,在确保安全的情况下,以求施工方便、经济高效。
  参考文献:
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