高層混凝土結(jié)構(gòu)中主要受力部位的裂縫分析及控制

高層混凝土結(jié)構(gòu)中主要受力部位的裂縫分析及控制混凝土工程中材料的特性決定了結(jié)構(gòu)較易產(chǎn)生裂縫，從施行中來看施工中混凝土出現(xiàn)裂縫的概率也是很大的，相當(dāng)一部分裂縫對建筑物的受力及正常使用無太大的危害，但裂縫的存在會影響到建筑物的整體性、耐久性，會對鋼筋產(chǎn)生腐蝕，是受力使用期應(yīng)力集中的隱患，應(yīng)當(dāng)盡量在各方面給予重視，以避免裂縫的出現(xiàn)或把裂縫控制在許可的范圍之內(nèi)。本文就高層建筑結(jié)構(gòu)的幾個(gè)主要受力部位在混凝土施工中容易產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行分析，并從制定與施工兩方面提出裂縫的控制措施。大體積混凝土裂縫分析高層建筑中隨著高度的不斷增加，地下室愈做愈深，底板也愈來愈厚，厚度在3m以上的底板已屢見不鮮。高層建筑中基礎(chǔ)底板為主要的受力結(jié)構(gòu)，整體要求高，一般一次性整體澆筑。國內(nèi)外大量施行證實(shí)，各種大體積混凝土裂縫主要是溫度變化引起。大體積混凝土澆筑后在升溫階段由于體積大，集聚在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高，這樣在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，在外表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，由于此時(shí)混凝土的強(qiáng)度低，有可能產(chǎn)生表面裂縫。在降溫階段新澆混凝土收縮因存在較強(qiáng)的地基或基礎(chǔ)的約束而不能自由收縮。升溫階段快，混凝土彈性模量低，徐變的影響大，所以降溫時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于升溫時(shí)產(chǎn)生的壓應(yīng)力。差值過大時(shí)，將在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，最后有可能形成貫穿裂縫。為解決上述二類裂縫問題，必須進(jìn)行合理的溫度控制。混凝土溫度控制的主要目的是使因溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于同期混凝土抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值，并有一定的安全系數(shù)。為計(jì)算溫差，就要事先計(jì)算混凝土內(nèi)部的最高溫度，它是混凝土澆筑溫度、實(shí)際水化熱溫升和混凝土散熱溫度的總和?？刹杉{合理選用材料，降低水泥水化熱，優(yōu)化混凝土集料的配合比，控制水灰比，減少混凝土的干縮。如有可能，減少澆筑長度，增加養(yǎng)護(hù)時(shí)間減少降溫速率以相應(yīng)減少松馳系數(shù)對控制貫穿裂縫也有一定的意義。地下室墻板裂縫分析地下室墻板的裂縫產(chǎn)生與基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因有相同之處，即混凝土在硬化過程中由于失水會產(chǎn)生收縮應(yīng)變，在水泥水化熱產(chǎn)生的升溫達(dá)到最高點(diǎn)以后的降溫過程會產(chǎn)生溫度應(yīng)變。但又有其特點(diǎn)：一是墻板受到基礎(chǔ)、外圍樓板受到地下室外墻的極大約束，這種約束遠(yuǎn)大于樁基對基礎(chǔ)的約束，產(chǎn)生貫穿裂縫的機(jī)率大。二是內(nèi)墻板及樓板受環(huán)境溫度影響較大。三是內(nèi)外溫差小，產(chǎn)生表面裂縫的機(jī)率小。四是養(yǎng)護(hù)困難，散熱快、降溫速率大，混凝土的松馳徐變優(yōu)勢難以利用，在氣溫驟變季節(jié)尤應(yīng)注意。高強(qiáng)混凝土裂縫分析目前高層建筑中已廣泛使用C40～C60中高強(qiáng)混凝土，隨著材料科學(xué)的迅速發(fā)展，C80～C120的高強(qiáng)混凝土在具體工程中已有應(yīng)用。由于高強(qiáng)混凝土采納的配合比制定多為低水灰比、高標(biāo)號水泥、高水泥用量、使用高效減小劑及摻加超細(xì)礦粉。這樣其收縮機(jī)制與一般混凝土就有所不同。高強(qiáng)混凝土由于其水泥用量是一般混凝土的1.5～2倍。這樣在混凝土生成過程中由于水泥水化而引起的體積收縮即自縮就大于一般混凝土，出現(xiàn)收縮裂縫的機(jī)率也大于一般混凝土。高強(qiáng)混凝土因采納高標(biāo)號水泥且用量大，這樣在混凝土硬化過程中，水化放熱量大，將加大混凝土的最高溫升，從而使混凝土的溫度收縮應(yīng)力加大。在疊加其他因素的狀況下，很有可能導(dǎo)致溫度收縮裂縫。由于高強(qiáng)混凝土中水泥石含量是一般混凝土的1.5倍，在硬化早期由于水分蒸發(fā)引起的干縮也將大于一般混凝土。裂縫的控制措施為了避免裂縫的出現(xiàn)或把裂縫控制在許可的范圍之內(nèi)，可以從制定和施工兩個(gè)方面著手。首先在制定上可采用以下措施：1增配構(gòu)造筋提升抗裂性能，配筋應(yīng)采納小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3～0.5%之間。2避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采用強(qiáng)化措施。3在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提升該部位的配筋率，提升混凝土的極限拉伸。4在結(jié)構(gòu)制定中應(yīng)充分合計(jì)施工時(shí)的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫，在正常施工條件下，后澆縫間距20～30m，保留時(shí)間一般不小于60天。如不能猜測施工時(shí)的具體條件，也可臨時(shí)依據(jù)具體狀況作制定變更。其次施工措施包括嚴(yán)格控制混凝土原材料的的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用低水化熱水泥，粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少。細(xì)致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減少劑。澆筑時(shí)間盡量安排在夜間，最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時(shí)要求在沙、石堆場搭設(shè)簡易遮陽裝置，或用濕麻袋覆蓋，必要時(shí)向骨料噴冷水?；炷帘盟蜁r(shí)，在水平及垂直泵管上加蓋草袋，并噴冷水。依據(jù)工程特點(diǎn)，可以利用混凝土后期強(qiáng)度，這樣可以減少用水量，減少水化熱和收縮。強(qiáng)化混凝土的澆灌振搗，提升密實(shí)度?；炷帘M可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上，混凝土的現(xiàn)場試塊強(qiáng)度不低于C5。采納兩次振搗技術(shù)，