工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝的处理.pdf

建筑技术开发 Bu i l d in g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 建筑设计 Ar c h i t e c t u r a l De s i g n 第4 3 卷第3 期 2 0 1 6 年3 月 工业建筑结构设计选型及混凝土裂缝的处理 任坤鹏 ( 中国核电工程有限公司河北分公司，石家庄0 5 0 0 0 0 ) 摘 要 在本文中，笔者将根据建筑结构工程混凝土施工的现状，深入分析工业建筑结构的设计选型工作，并对建筑结构 混凝土裂缝的原因进行探讨，以及提 出相应的处理措施，供广大工程专业人员交流参考使用。 关键词 建筑结构 ； 设计选型 ； 混凝土裂缝 中图分类号 T u3 7； T U5 2 8 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )0 3 - 0 0 2 9 - 0 2 I ndus t r i a l bui l di ng s t r uc t ur e de s i g n， s e l e c t i o n a nd pr o c e s s i n g o f c o nc r e t e c r a c ks Re n Ku n pe n g Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ，t h e a c c o r d i n g t o t h e p r e s e n t s i t u a t i o n o f a r c h i t e c t u r a l e n g i n e e r i n g o f c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n ，i n d e p t h a n a l y s i s o f i n d u s t r i a l b u i l d i n g s t r u c t u r a l d e s i g n a n d s e l e c t i o n o f t h e wo r k，a n d d i s c u s s e s t h e c o n s t r u c t i o n o f c o n c r e t e c r a c k s ，a n d p u t f o r wa r d t h e c o r r e s p o n d i n g t r e a t me n t me a s u r e s ，f o r t h e ma j o r i t y o f e n g i n e e r i n g p r o f e s s i o n a l p e r s o n n e l e x c h a n g e s r e f e r e n c e K e y wo r d s b u i l d i n g s t r u c t u r e； d e s i g n t y p e s e l e c t i o n； c o n c r e t e c r a c k 长期以来，工业建筑的结构设计选型就是建筑设计师的 头等大事，然而随着越来越多的混凝土施工技术的出现，越 来越 多 的建筑 工程人 员认识 到，进行 良好 的工业 建筑设 计 的 选型研究，并且要保持一定的建筑混凝土强度的关键是提高 工程质量，同时也需要确保健全的施工建设。尤其是对于大 型公用性设施而言。为了防止建筑结构混凝土出现裂缝，需 要采用有效的方式来延长混凝土的使用寿命承载能力。例如 添 加混凝 土保 护层等 ，一个传 统 的混凝土 结构可 以根据 不 同 的施工环境和进行适当的修改， 以便具有较大的灵活性。不过， 也有很多施工单位不能提高对于混凝土裂缝的认识，从而不 能采 取必 要 的施工方 案来 防范混凝 土 出现 裂缝 。因此 ，需要 针对 当前 建筑 结构工程 中出现 的混 凝土裂 缝 出分析 ，以确保 建筑结构工程建设的顺利施工， 保证施工质量，最大程度上 提高施工企业 的利益 。 I 概述工业建筑结构的设计选型 建筑结构对于建筑的重要作用是不言而喻的，然而一个 地方 的建 筑物 要想拥 有 良好 的设计 选型 ，仅 仅对其 进行 设计 的结构计算是远远不够的。必须还要对于建筑结构的总体设 计布局进行一个精确的把握。一个 良好的，符合时代建筑标准 的建筑结构往往会在最大限度上保证建筑的稳定性。对于民 用建 筑来 说，建筑 结构 的好坏 能够保 障人 民的 生命健康 。对 于工业建筑来说，则能够在某种程度上保证企业持续的经济 效益。在面对地震等重大的自然灾害时， 良好 的建筑设计结 构能够最大程度的减少 自然灾害对于人民生命健康和经济的 破坏 。因此 ，探索 先进 的建筑 设计选 型能够加 强建 筑结构 的 稳 定性 ，做 到趋利 避害 ，这不 仅是 当今时代 发展 的需要 ，更 是建筑业对于建筑 结构设计 的必然要求 。 2 简述混凝土裂缝 混凝土在世界上的应用有着悠久的历史，它几乎伴随着 人类历史的进步而进步，同时，混凝土也成为人类文明的一 个重 要 的象征 ，混 凝土 的 出现 无疑是 我 国建筑 史上 的一 个重 要的里程碑。由于混凝土具有其他建材无法 比拟的优点，如 高硬度，高拉伸强度，并可以承受较大的压力，因而被广泛 用于土木建筑。早期混凝土只是土和砂石的简单混合，由于 水泥的出现，并添加到混凝土中，使得混凝土的强度有了一 个巨大的飞跃。并逐渐被应用到越来越多的建筑工程，尤其 是建筑结构。现代混凝土的组成颇为复杂，主要是由水，砂 收稿 日期 ： 2 0 1 6 - 1 1 5 作者简介 ： 任坤 鹏 ( 1 9 8 2 一 ) ，男， 山东菏泽人 ，工程 师，主 要从 事 结构设计工作 。 子，水泥和其他材料组成，混凝土的实际应用即取决于建筑 结构的结构要求，并根据建筑结构的结构要求配置成不同的 比例 ，或是根 据施 工环境 做出不 同 的改变 ，为 了弥补混凝 土 的缺陷，可以在其中加入一些特殊材料来提高混凝土的性能， 以满足建筑 结构 的建筑 要求 。然 而 ，在长 期 的施 工 中，施 工 人员也逐渐发现了一些混凝土的不足，如混凝土在硬化过程 中可以很容易地渗入杂质，从而降低其承载强度，此外，材 料倾 向于在 塑性变 形 的时候发 生裂缝甚 至是 断裂，混凝 土也 不例外，在实际的环境中，一旦混凝土的相变收缩应力大于 混凝土本身的收缩率，就会导致混凝土材料出现不同程度的 裂缝 。 根据 我 国当前建筑 结构 工程建 设 的现状 ，可 以对 于混凝 土 的裂缝进 行分类 。然而 ，主要 的分类 方法 还是将 混凝土 分 为有害和无害两类，其主要特征是无害裂缝宽度约为0 3 ram 或更 小，而有 害 的裂 缝指 的是裂缝 宽度为 0 3 mm 或更大 ，且 有进一步扩展的趋势，能够使空气和光通过。 也有 一些其 他 的分类方 法，例如裂 缝可 根据形 成裂缝 原 因分为温度裂缝，裂缝等几大类，根据裂缝的方向可分为水 平裂缝，纵向裂缝几大类，根据裂缝的深度，可分为渗入裂 缝和表面裂缝等几大类 。 3 建筑 结构 混凝 土裂缝 的成 因 自混 凝土建筑 技术 被广 泛地应 用于建筑 结构 工程，混凝 土的裂缝是广大工程人员所不得不面对的一个重要问题，经 过建筑工程界人员孜孜不倦的努力，现已分析出导致混凝土 裂缝 的原因为 以下几种 。 ( 1 )因空气潮 湿而 引发 的混凝土 裂缝 。建筑物所 处环境 的空气 的湿度会直接影响混凝土的抗拉强度 和抗应变 能力 。 ( 2 )因设计因素引发的裂缝，在混凝土施工中，经常会 出现由于混凝土中各种原料配比不合理，严重违反施工标准， 使混凝 土的表面或者 内部应 力分配不均匀 而出现裂缝 。另外 ， 还有 施工人 员采取 不恰 当的施工 方案 ，强行 提高 建筑构件 的 抗应力强度，往往会导致建筑构件 内部断裂，最终导致裂缝 的出现 。 ( 3 )因施工材料而引发的混凝土裂缝，混凝土的水灰配 比一般都在一个合适的范围内，一旦超出这个范围，就会极 易产生裂缝从而出现建筑事故。并且，混凝土所使用的水必 须纯净，无污染，如果施工人员不注意使用了一些渗入杂质 的水来配置混凝土，就会直接影响混凝土的收缩率，从而引 发裂缝。 ( 4 )因温度因素引发的混凝土裂缝，温度对于材料的性 能具有巨大的影响。在 目前所知的各种材料中，几乎每种材 2 9 第4 3 卷第3 期 2 0 1 6 年3 月 建筑设计 Ar c h i t e c t u r a l De s i g n 建筑技术开发 Bu i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 料都 或多 或少 的有 热胀冷 缩 的效应 。由于混凝 土 中有水等对 于温度敏感的物质，因此，施工温度的不 同会大大影响混凝 土的建造水平。施工温度一旦超过混凝土的承受范围，就会 使混凝土结构产生强烈的塑形变形，混凝土收缩增大，最终 引发裂缝 。 ( 5 )因地基沉降作用而引发的裂缝。地基的深度也会影 响混凝土的结构，一般来说，地基的深度越深，越容易引发 混凝土结构 出现裂缝 。 4 建筑结构混凝土裂缝的处理措施 尽 管混凝 土会 因各种 原 因引发裂 缝，但是 只要 施工人 员 从施 工 的各项流 程对 其进行严 密 的控 制 ，就 可 以对 建筑结 构 混凝土的裂缝实现有效的处理，避免因裂缝而导致建筑事故 的发生。为此笔者总结了混凝土裂缝处理措施，供大家参考 交流 。 ( 1 )从源 头上控 制混 凝土 的裂缝 。即采 用配 比合理 ，水 灰 比在合 理 范围 内的混凝 土，尽量采 用泥 少水 少的原 则，减 少水泥的用量， 每立方米混凝土的水泥量应控制在4 0 0 k g左右。 如 果有 条件 的话 可 以使用减 水剂等 附加剂 来减 少水分 ，以 降 低混凝土因为空气湿度和温度的变化而使混凝土的承载性能 下降。 ( 2 )从施 工技术 上来 处理 混凝土 的裂缝 。施工 人员应 该 明确混凝土施工的各项环节，设计好合理的施工方案。尤其 是施工人员应当做好地基的定期检查与维护工作。避免因地 基的沉降作用加剧混凝土的裂缝。在混凝土的浇筑方面，施 工人员应该合理控制浇筑时间，做到心中有数 。 ( 3 )从后期维护上来处理混凝土 的裂缝。做好后期的维 护对于处理混凝土的裂缝来说具有重要的意义。总体上来说， ( 上接 第2 6 页) 压上能对最差范围内的消火栓和 自动喷水灭火设备得到确 定，则可不进行消防水箱的设立。若建筑物中只是临时设置 了高压给水系统 ，应进行消防水箱或者气压水罐 、水塔 的 设立 ，并且 按一 定的标准 进行设 置 。例 如 ：应 设在最 高位置 处 ，在 建 筑 物上 进 行 重力 自流 消防 水箱 的设 置 ；室 内消 防 水箱 储存 的用 水量 要够 1 0 mi n 的使 用 。当室 内消 防用水 量在 2 5 L s 以下 时 ，如 果消 防栓 用水量 通过 计算 在 1 2 m 以上 时 ， 则可 以依 旧采 用 1 2 m ；当室 内消 防用水 量在2 5 L s 以上 时 ， 如果消防栓用水量通过计算在1 8 m 以上时，则可以依旧采用 1 8 m 。 6 室外消火栓 的布置 首先，在设置室外消火栓的过程中应该沿着道路进行，道 路宽度在6 0 m 以上时，消火栓在道路两边进行设置最为合适， 并且可 以尽可 能的在十字路 口进行设置 。 其次，不管是对液体储罐区中的甲类、乙类和丙类的消 火栓，还是对液态石油气罐罐区的消火栓，都应该在防火堤 外进行设置。但是消火栓如果距离罐壁仅有 1 5 m或更短，该 罐能够使用消火栓的数量中不应将其也计算在内 】 。消火栓与 路 边 的距 离应 该在 2 m 以 内，具路 边建筑 物 的外墙应 该在 5 m 以上 。 第三，室外消火栓彼此之问的距离要在 1 2 0 m以内 ；而且 每个消火栓的保护半径也要在 1 5 0 m以内；如果在 1 5 0 m保护 半径以内，消防用水量低于1 5 L s ，则可以不用设置消火栓。 7 喷淋系统的安装设计 建筑 自动喷淋灭火系统的安装设计需注意以下几个方面。 ( 1 )减压问题，通常喷淋系统水压过大时，将导致系统 内的器材、设备以及其他配件等产生一系列的故障，从而直 接致使给水系统无法正常运行，出现超压的情况。超压是一 3 0 施工人员应该增大混凝土 的早期 维护 时间，一般控 制在 7 个工 作曰之 内。必要时添加一定量的添加剂来使混凝土达到合理 的养护条件 。 5 结束语 综上所 述，混凝 土施 工技术在 工业 建筑 结构 中的应用 是 广泛的，然而由于混凝土材料具有一定的收缩率，而极易引 发混凝 土 的裂 缝 ，对 工业建筑 结构 的整体 质量带 来破坏 ，严 重 时会 造成 返工 。然 而，工业 建筑 结构混凝 土的裂 缝的形 成 又是 可控 的，笔者相 信，在不 久 的将 来 ，在 工业建筑 人 员的 不断努力 下，通过对于工业 工业 建筑设计选 型的进 一步研究 ， 混凝土的裂缝必将会得到合理有效的控制。从而提高我国工 业建筑结构建设的水平和安全性，使我国的工业工业建筑设 计水平迈上一个新的台阶。 参考文献 【 1 】 乔永平 ， 刘分 桥梁 混凝 土结构混凝 土裂缝 形成 原因及控制措施 J 科技创新与应用 ，2 0 1 2( 4 ) 2 】 黄 晓文 论混 凝土 建筑裂缝 的成 因及控制措施 J l 黑龙江科技信息， 2 01 4 ( 9) 3 邢煜波 浅谈混凝土建筑裂缝 的成 因与控制措施 J l 黑龙江 科技信 息 ，2 0 1 4( 6 ) 4 廖冬生 建筑 结构施 工中混凝土裂缝成 因及控制措施 J 江西建材， 2 O1 4 ( 3) 5 张 明喜 建筑 结 构混 凝 土裂 缝 的处 理 方法 探析 【 J 1交 通标 准 化， 2 01 4 ( 1 8 ) 6 】 尚洪岩 ，鞠亮 水泥混凝 土路面 的施工技 术 J _ 黑 龙江科技信 息， 2 01 4 ( 3 4) 种常见问题，首先需要在水泵上加 以解决，可采用主泵和稳 压泵配套安装的方式，也可直接采用变频水泵来进行。其次， 有些建筑物内水箱设置较高，因此就需要将水箱至管道处全 部贯通，否则将导致静水压力过大，相应救护消防车无法及 时增援，由此可设立压阀组，可直接在 自动报警钱，设立分 区减压 阀组 。 ( 2 )防腐问题，使用时间过长，喷淋系统的管道很容易 出现腐蚀 情况 ，导致管道 管壁 厚度减 小，从而 降低 管道 本身 的承压 能力。甚至 严重 时，管道 内的锈蚀 物将造 成严重 的喷 头堵塞 ，致 使灭火 喷水量 无法达 到消 防设计需 求。所 以就必 须要在 管材 的选择上 进行考量 。安装 工作需要 尽可 能的从维 护的角度进行，如果安装控件 比较狭小，可采用闸阀，也可 采用具 有锁定 装置 的蝶 阀，这 样能够 节约空 间，安装位 置最 好在 便于操作 的地方 。 ( 3 )支架及系统试压，需要合理设置支架安装位置，做 好转弯处和 异径接 口处的加 固措施。在管道完成安装后， 应 当做好 相应检查及 核对工作，确 认无误后，进 行水压 试压。 8 结束语 总而 言之 ，我 们应该 对建筑 消 防设计和检 查管 理上 的力 度进行加强，在消防工作方针上应该严格遵循 “ 预防为主、 防消结合” ，对建筑火灾的危害进行预防和减少，对建筑消防 系统的完善工作进行提升，从而让人们的生命财产安全以及 建筑物的消防安全都能够得到有效保 障。 参考文献 1 王永冰 ， 张浩 高层 民用建筑消防设计中应注意的几个 问题探讨 科技创、 I ，2 0 1 0( 8 )：1 7 5 1 7 6