建筑結(jié)構(gòu)剪力墻的開裂原因及其防治方法

呂昱昭

摘 要：隨著越來越多的高層建筑不斷建成投入使用，作為其最重要受力構(gòu)件的剪力墻墻體出現(xiàn)裂縫的情況則時(shí)有發(fā)生。為保障建筑物的結(jié)構(gòu)安全和耐久，必須針對剪力墻裂縫產(chǎn)生的原因作出具體的分析，采取有效的措施加以防治控制。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；剪力墻；開裂；原因；防治方法

前言

當(dāng)前，建筑行業(yè)發(fā)展迅速，不同的建筑風(fēng)格和觀念層出不窮，建筑行業(yè)在理念上更加注重藝術(shù)性和美學(xué)效果。然而隨著高層建筑物的不斷涌現(xiàn)，剪力墻作為建筑物承受風(fēng)荷載或地震作用最重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由于受到多種因素的影響，開裂現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。文章針對剪力墻裂縫作具體分析，找出原因，形成對策，有效控制，更好地保障建筑物的結(jié)構(gòu)安全。

1 建筑結(jié)構(gòu)剪力墻出現(xiàn)開裂的主要原因

1.1 剪力墻自身存在的不足

對于剪力墻結(jié)構(gòu)，主要是由鋼筋混凝土和砌塊構(gòu)成，裂縫的種類主要有兩種，即具有貫穿性質(zhì)的裂縫以及表面較為不規(guī)則的裂縫。對于貫穿性的裂縫，發(fā)生的時(shí)間主要是模板拆除后的階段，時(shí)間不長，其在剪力墻的位置主要是由下至上的方向，與樓面呈現(xiàn)垂直的狀態(tài)。通常，這種裂縫的寬度表現(xiàn)在0.2毫米的范圍，如遇到特殊情況，規(guī)格可達(dá)到0.5毫米，甚至更大的寬度，而且深度較大，甚至達(dá)到對整個(gè)墻壁的穿透。對于表面不規(guī)則的裂縫，主要發(fā)生在混凝土澆筑時(shí)間不長的時(shí)段里，遍布于整個(gè)墻體的表面，這種裂縫寬度較大，密實(shí)性較強(qiáng)，但是深度值不大，這種裂縫出現(xiàn)的原因主要是養(yǎng)護(hù)工作不理想，未能夠?qū)崿F(xiàn)有效的治理[1]。

1.2 混凝土的收縮應(yīng)力存在較大的情況

1.2.1 如果收縮裂縫的原因是混凝土過大的收縮應(yīng)力，那么主要影響因素是水泥的實(shí)際使用量。目前，對于工程品質(zhì)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，設(shè)計(jì)強(qiáng)度不斷提升，使得對于建筑材料、配比的研究成為更加有價(jià)值的科學(xué)。鑒于工程的多樣性，很多方面都要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和變更。一旦強(qiáng)度存在差異，在水泥攪拌和配比方面就會(huì)區(qū)別對待。

1.2.2 構(gòu)件長度的影響力。對于建筑而言，構(gòu)件的影響較為突出，是整個(gè)施工的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。對于構(gòu)件的考量，最重要的是混凝土強(qiáng)度，只有強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，才能達(dá)到構(gòu)件不同的要求。其次是對骨料的重視，根據(jù)混凝土不同強(qiáng)度的要求，對其強(qiáng)度進(jìn)行不同的層次的劃分，目的是保證配料的精準(zhǔn)性，以便發(fā)揮混凝土自身的應(yīng)有功能。如果骨料在量的使用方面比較合理，那么就能夠極大地提升工程的品質(zhì)，有效抑制混凝土的收縮和變形。

1.3 混凝土溫度存在應(yīng)力較大的情況

如果混凝土的裂縫產(chǎn)生的誘因是混凝土溫度應(yīng)力過大，其主要的影響因素包含：水泥的類型、拆模時(shí)間的選擇、溫差的影響、養(yǎng)護(hù)的因素等。

1.3.1 水泥品種的影響。在當(dāng)前的建筑工程中，高強(qiáng)度的混凝土得到了較為廣泛的使用，例如，硅酸鹽水泥的使用量增大，水泥水化熱呈現(xiàn)較大的提高，集中性較強(qiáng)。在水化的過程中，大量的熱能被釋放，鑒于混凝土散熱性能的降低，致使混凝土內(nèi)部達(dá)到的溫度大幅度升高，溫度裂縫產(chǎn)生。

1.3.2 拆模時(shí)間的影響。如果拆模時(shí)間選擇不當(dāng)，就會(huì)使混凝土的表面出現(xiàn)裂變，降溫收縮發(fā)生，而混凝土的表面又會(huì)散熱過塊，內(nèi)部散熱較慢，導(dǎo)致內(nèi)外發(fā)生溫度差異，形成溫度階梯。同時(shí)，早期的混凝土在抗拉強(qiáng)度和彈性模量方面較低，一旦出現(xiàn)表面散熱較快的情形，拉應(yīng)力發(fā)生，而內(nèi)部熱量又無法盡快散出，壓應(yīng)力由此產(chǎn)生，一旦混凝土的抗拉小于拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，那么裂縫就會(huì)由此產(chǎn)生[2]。

1.3.3 養(yǎng)護(hù)條件的影響。如果缺乏對剪力墻的有效、到位的養(yǎng)護(hù)，墻體表面的水分會(huì)較快地流失，體積會(huì)大面積收縮，而對于內(nèi)部，水分散失量又較少，體積收縮液不大，內(nèi)外力的作用，使得拉應(yīng)力產(chǎn)生，開裂現(xiàn)象發(fā)生。

1.3.4 溫差變化的影響。對于剪力墻而言，受溫差影響較大，而在混凝土結(jié)構(gòu)中，夏季散熱速度較慢、冬季導(dǎo)熱也較慢，這就使得整個(gè)剪力墻的上下部位容易出現(xiàn)裂縫。

1.4 給剪力墻造成影響的其它因素

對于剪力墻而言，受到各種約束因素影響，如樓板、端柱等，而對于地下室的剪力墻，則受到頂板以及底板的約束。這些約束因素，致使剪力墻構(gòu)件無法實(shí)現(xiàn)自由的變形，裂縫從而出現(xiàn)。

2 如何有效預(yù)防建筑結(jié)構(gòu)剪力墻的開裂

2.1 對原材料進(jìn)行的有效控制

對于剪力墻而言，存在較為復(fù)雜的材料，主要包含混凝土、石塊、水泥等原料，尤其對配筋需求量較大，需要進(jìn)行緊密布置，要對石塊的粒徑和骨料級配進(jìn)行控制。一旦粒徑較大，就會(huì)出現(xiàn)被卡住的情形。因此，要嚴(yán)格控制砂漿的品質(zhì)和配合比，一旦砂漿品質(zhì)不達(dá)標(biāo)，混凝土抗拉強(qiáng)度就會(huì)降低，就會(huì)誘發(fā)裂縫。鑒于水泥水化中熱量和收縮的可觀性，因此，要使用水化熱和低收縮的水泥類型。

2.2 對混凝土施工的有效控制

對于剪力墻的品質(zhì)，只有保證合理的施工組織設(shè)計(jì)能力，才能為品質(zhì)提高堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保障。在進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對混凝土的凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行充分的考量，實(shí)現(xiàn)對混凝土的合理調(diào)配和攪拌，為澆筑施工提高前提，保證在下層混凝土凝結(jié)之前，上層混凝土達(dá)到凝結(jié)的狀態(tài)。在混凝土施工的過程中，冷鋒和分層縫極容易發(fā)生。因此，要避免側(cè)模出現(xiàn)位置的偏移，同時(shí)，加大對剪力墻底部的振搗，提升剪力墻底部的承載能力，保證振搗過程的均衡性、有效性、連續(xù)性，避免間斷，實(shí)現(xiàn)對裂縫的有效避免[3]。另外，在混凝土中添加一定的微膨脹劑，對混凝土的收縮力進(jìn)行補(bǔ)償，降低混凝土收縮裂縫產(chǎn)生的幾率。

2.3 對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行的控制

為了實(shí)現(xiàn)對裂縫的有效控制，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段，要全方位考慮溫度鋼筋的設(shè)計(jì)模式，借助鋼筋的構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)墻板結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力的降低。同時(shí)，墻板裂縫出現(xiàn)的主要原因是水化熱以及降溫導(dǎo)致的拉應(yīng)力，因此，要對入模的溫度進(jìn)行降低，采取分層散熱的形式，避免較為劇烈的溫度和濕度的變化，保證應(yīng)力的松弛狀態(tài)。另外，要防止結(jié)構(gòu)突變情形的發(fā)生，目的是避免應(yīng)力的集中狀況而引發(fā)的裂縫。當(dāng)突變無法避免的時(shí)候，孔洞和變斷面轉(zhuǎn)角的位置，由于溫度收縮的原因，也會(huì)引發(fā)應(yīng)力的集中，此時(shí)，要進(jìn)行局部的處理，采用逐步過渡的形式，也要加配鋼筋。受力筋如能滿足變形的構(gòu)造要求，則不再增加溫度筋；構(gòu)造筋不能起到抗約束作用的，應(yīng)適當(dāng)增加溫度筋。

2.4 有效發(fā)揮配筋對裂縫的控制作用

鋼筋能夠發(fā)揮對混凝土收縮的有效控制作用，但不可能從根本上消除。鋼筋數(shù)量的增加在減少收縮的同時(shí)，加大了拉應(yīng)力，一旦鋼筋較多，足以引起混凝土的開裂現(xiàn)象。因此，鋼筋混凝土中的配筋率對混凝土的自約束影響深遠(yuǎn)。如果配筋設(shè)置的數(shù)量合適，就能有效限制混凝土的拉伸的極限標(biāo)準(zhǔn)，降低溫度裂縫和收縮裂縫具有較大的積極作用。

3 結(jié)束語

近些年，建筑行業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)也暴露了一些建筑質(zhì)量通病，剪力墻裂縫就是其一，這就要求從業(yè)者必須重視問題，分析問題，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料控制、施工技術(shù)等各個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)找到有效的解決方案，實(shí)現(xiàn)對裂縫的有效控制，為未來建筑行業(yè)的發(fā)展鋪平道路。

參考文獻(xiàn)

[1]安德籠.建筑結(jié)構(gòu)剪力墻開裂原因及措施分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2009，22：296-297.

[2]劉鴻亮.帶約束拉桿雙層鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻抗震性能研究[D].華南理工大學(xué)，2013.

[3]蔡少波.剪力墻開裂機(jī)理分析及防治措施[J].廣東土木與建筑，2014，2：59-61.