畢業(yè)論文---建筑工程施工裂縫分析與控制

1、<p>　　建筑工程施工裂縫分析與控制</p><p>　　系部名稱 土木工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 工程造價 </p><p>　　年 級 </p><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名

2、 </p><p>　　指導老師 </p><p><b>　　2017年6月1日</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　施工項目質(zhì)量問題的分析，是正確擬定質(zhì)量事故處理方案的前提，是明確質(zhì)量事故責任的依據(jù)。為此，要求對質(zhì)量問題的分析力求全面

3、，準確，客觀；對事故的性質(zhì)、原因、責任都不能遺漏；言之有理，論之有據(jù)，方能達到統(tǒng)一認識的目的。</p><p>　　鋼筋混凝土的裂縫控制問題是建筑工程中很重要的問題之一，特別是最近20年來，泵送商品混凝土獲得廣泛應用之后，混凝土均質(zhì)性有了很大改善的同時，裂縫控制系數(shù)難度大大增加了，本文是在大量建設實踐和現(xiàn)場研究實驗基礎上，概述了變性作用引起裂縫的原因，約束變性特征，抗與放的設計準則以及綜合技術措施等。</p

4、><p>　　混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格（如堿骨料反應），模板變性，基礎不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝土的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應力。</p><p>　　氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝

5、土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫，。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化很慢，但表面濕度可能變化較大或者發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時潤，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導致裂縫。</p><p>　　關鍵詞：施工 裂縫 分析 控制</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b>&l

6、t;/p><p>　　一、建筑工程施工裂縫分析與控制………………………………………1</p><p>　　（一）墻體裂縫分析…………………………………………………………1</p><p>　?。ǘ┑图壊痪鶆虺两狄鹆芽p分析……………………………………2</p><p>　　（三）溫度應力引起墻體裂縫分析………………………………………2</

7、p><p>　　1、八字形裂縫 …………………………………………………………………2</p><p>　　2、水平裂縫和包角裂縫 ………………………………………………………2</p><p>　　3、女兒墻根部和豎向裂縫 ……………………………………………………3</p><p>　　二、懸挑結構坍塌分析 ……………………………………………………

8、…3</p><p>　?。ㄒ唬┓€(wěn)定力矩小于傾覆力矩……………………………………………3</p><p>　?。ǘ┠０逯畏桨覆划敗?</p><p>　?。ㄈ╀摻铄e位變形，施工超載和拆模過早…………………………3</p><p>　　三、鋼筋混凝土吊裝斷裂事故分析………………………………………4&l

9、t;/p><p>　?。ㄒ唬┦鹿薁顩r ………………………………………………………………4</p><p>　　（二）事故狀況分析…………………………………………………………4</p><p>　　1、吊點選擇不符合吊裝彎矩MDm,最小的原則………………………………4</p><p>　　2、柱子吊裝中彎矩強度不夠 …………………………………………

10、………4</p><p>　　3、柱子吊裝中抗裂度不夠 ……………………………………………………4</p><p>　　四、鋼筋混凝土承受變形應力的特點…………………………………………4</p><p>　?。ㄒ唬翱古c放”設計準則…………………………………………………4</p><p>　?。ǘ┘s束內(nèi)力與結構鋼度的關系…………………………

11、……………5</p><p>　　（三）鋼筋混凝土與素混凝土裂縫控制的區(qū)別………………………5</p><p>　　五、結論………………………………………………………………………………5</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………7</p><p>　　參考文獻………………………………………………

12、…………………………… 8</p><p>　　建筑工程施工裂縫分析與控制</p><p><b>　　墻體裂縫分析</b></p><p>　　在混合結構中墻體裂縫是常見的質(zhì)量問題，引起裂縫的原因有地基不均勻沉降、溫度應力、地震力、膨脹力、凍脹力、荷載和施工質(zhì)量等。先就地基不均勻沉降和溫度應力引起墻體裂縫特征分析如下：</p>

13、<p>　?。ㄒ唬┑图壊痪鶆虺两狄鹆芽p分析</p><p>　　房屋的全部荷載最終通過基礎傳給地基，而地基在荷載作用下，其應力是隨深度而擴散，深度大，擴散越大，應力越??；在同一深處，也總是中間最大，向兩端逐漸減小，也正是由于土壤這種應力的擴散作用，即使地基地層非常均勻，房屋地基應力分布仍然是不均勻的，從而使房屋地基產(chǎn)生不均勻沉降，即房屋中部沉降多，兩端沉降少，形成微向下凹的盆狀曲面的沉降分布。在地質(zhì)較

14、好，較均勻，且房屋的長高比不大的情況下，房屋地基不均勻沉降的差值是比較小的，一般對房屋的安全使用不會產(chǎn)生多大的影響。但當房屋修建在淤泥土質(zhì)或軟塑狀態(tài)的粘性土上時，由于土的強度低，壓縮性大，房屋的絕對沉降量和相對不均勻沉降量都可能比較大。如果房屋設計的長高比較大，整體剛度差，而對地基又未進行加固處理，那么墻體就有可能出現(xiàn)嚴重的裂縫。裂縫對稱的發(fā)生在縱墻的兩端，向沉降較大的方向傾斜，沿著門窗洞口約成45度，呈正八字形，且房屋的上部裂縫小，下

15、部裂縫大。這種裂縫，必然是地基附加應力作用使地基產(chǎn)生不均勻沉降而形成的。</p><p>　　當房屋地基土層分布不均勻時，土質(zhì)差別較大時，則往往在不同土層的交接處或者同一土層厚薄不一處出現(xiàn)較明顯的不均勻沉降。此時，裂縫位于層數(shù)低的荷載輕的部分，并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。</p><p>　　當房屋高差較大或者荷載差異較大的情況下，當未留設沉降縫時，也容易在高地和較重的交接部位產(chǎn)生

16、較大的不均勻沉降的裂縫。此時，裂縫位于層數(shù)低的荷載輕的部分，并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。</p><p>　　當房屋兩端土質(zhì)壓縮性大，中部小時，沉降分布曲線將呈現(xiàn)凸形，此時，往往除了在縱墻兩端出現(xiàn)向外傾斜裂縫外，也常在縱墻頂部出現(xiàn)豎向裂縫。</p><p>　　此外，新建房屋的基礎若位于原有房屋基礎下，則要求新、舊基礎底面的高差H與凈距L的比值應小于0.5-1。否則，由于新建房屋的

17、荷載作用使地基沉降而引起原有房屋、墻體裂縫。同理，在施工相鄰的高層和地層房屋時，亦應本著先高、重，后低、輕的原則組織施工；否則，若先施工了地層房屋后再施工高層房屋，則會造成底層房屋墻體的開裂。</p><p>　　從以上分析可知，裂縫的分布與墻體的長高比有著密切關系，長高比大的房屋因為剛度差，抵抗變形能力差，故容易出現(xiàn)裂縫；因為縱墻的長高比大于橫墻的長高比，所以大部分裂縫發(fā)生在縱墻上。裂縫的分布與地基的沉降分布曲

18、線密切相關，當沉降分布曲線為凹形時，裂縫較多的發(fā)生在房屋的下部，裂縫寬度下大上??；當沉降分布曲線為凸形時，裂縫較多的發(fā)生在房屋的上部，裂縫寬度上大下小。裂縫分布與墻體的受力特點密切相關，在門窗洞口處、平面轉(zhuǎn)折處、層高變化處，由于應力集中，往往也就容易出現(xiàn)裂縫；又因墻體是受剪破壞，其主拉應力為45度，所以裂縫也成45度傾斜。</p><p>　　為了防止地基不均勻沉降引起墻體開裂，首先應處理好軟土地基和不均勻地基，

19、但在擬定地基加固和處理方案時，又應將地基處理和上部結構處理結合起來考慮使其能共同工作；不能單純的從地基處理出發(fā)，否則，不僅費用大，而且效果還差。在上部結構處理方法有：改變建筑物體型；簡化建筑物平面；合理設置沉降縫；加強房屋整理剛度（如增加橫墻、增設圈梁、采用筏式基礎、箱型基礎等）；采用輕型結構、柔性結構等。</p><p>　?。ǘ囟葢σ饓w裂縫分析</p><p>　　一般材料均

20、有熱脹冷縮性質(zhì)，房屋結構由于周圍溫度變化引起熱脹冷縮變形，稱為溫度變形。如果結構不收任何約束，在溫度變化時能自由變形，那么結構中就不會產(chǎn)生附加應力。如果結構受到約束而不能自由變形時，則將在結構中產(chǎn)生附加應力或稱溫變應力，有溫度應力引起結構的伸縮性。</p><p>　　由于鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)a=1.08*10/C，而普通磚砌體的線膨脹系數(shù)為0.5*10/C，在相同溫差下，鋼筋混凝土的伸長值要比磚砌體大一倍左右

21、。所以，在混合結構中，當溫度變化時，鋼筋混凝土屋蓋，樓蓋，圈梁等與磚墻伸縮不一，必然彼此相牽制而產(chǎn)生溫度應力，使房屋結構開裂破壞。</p><p>　　溫度應力引起墻體裂縫一般有以下幾種情況：</p><p><b>　　八字型裂縫 </b></p><p>　　當外界溫度上升時，外墻本身沿長度方向?qū)⒂兴扉L，但屋蓋部分（特別是直接暴露在大氣

22、中的鋼筋混凝土屋蓋）的伸長值要大得多。從屋蓋與墻體連接處切開來看，屋蓋伸長對墻體產(chǎn)生附加水平推力，使墻體受到屋蓋的推力而產(chǎn)生剪應力，剪應力和拉應力又引起主拉應力，當主拉應力過大時，將在墻體上產(chǎn)生八字型裂縫。由于剪應力的分布大體是中間為零，兩端最大，因此八字形裂縫多發(fā)生在墻體兩端，一般占二，三個開間，且發(fā)生在頂層墻面上。</p><p>　　水平裂縫和包角裂縫 </p><p>　　平屋

23、頂房屋，有時在屋面板底部附近或頂層圈梁附近，出現(xiàn)沿外墻頂部的縱向水平裂縫和包角裂縫，這是由于屋面伸長或者縮短引起的向外或者向內(nèi)推拉力而產(chǎn)生的，包角裂縫實際上是水平裂縫的一種形式，是外橫墻和縱墻的水平裂縫連接起來而形成的，在這種情況下，下面一般不會再出現(xiàn)八字型裂縫。有時，外縱墻的水平裂縫也會出現(xiàn)在頂層的窗臺水平處。</p><p>　　女兒墻根部和豎墻裂縫 </p><p>　　女兒墻根部

24、由于受到屋面伸長或縮短引起的向外或者向內(nèi)的推，拉力，使女兒墻根部的砌體外西域女兒墻外傾現(xiàn)象，形成水平裂縫。有時，由于鋼筋混凝土屋面的收縮，也可能使女兒墻處于偏心受壓狀態(tài)，從而造成女兒墻上部沿豎向裂縫。</p><p>　　此外，在樓梯間兩側(cè)或者有錯層處的墻體將易產(chǎn)生局部的豎向裂縫，這是由于樓面收縮產(chǎn)生較大的拉力所致。</p><p>　　影響房屋伸縮出現(xiàn)裂縫的原因很多而且很復雜，以上所述的

25、僅是一些常見的現(xiàn)象。為了減少溫度應力的影響，可采取合理的設置伸縮縫；避免樓面錯層和伸縮縫錯位；加強屋面保溫，隔熱；用油氈夾滑石粉或者鐵皮將屋面板和墻體隔離，并在女兒墻根部留一定空隙，使其能自由伸縮并且有伸縮余地；采用蓄水屋面或者種植屋面；女兒墻設置構造柱；加強結構的薄弱環(huán)節(jié)，提高其抗拉強度等技術措施。</p><p>　　二、 懸挑結構坍塌分析</p><p>　　懸挑結構坍塌實例較多，一

26、是整體傾覆坍塌；二是沿懸臂梁，板根部斷塌。其主要原因有</p><p>　　（一）穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩 </p><p>　　懸挑結構是靠壓重或外加拉力來保持穩(wěn)定，要求抗傾覆的安全因素不小于1.5，若穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩時，必然失穩(wěn)，傾覆坍塌。如雨棚，挑梁，當梁上壓重（砌磚的高度）不能滿足穩(wěn)定要求時，就拆除支撐，模板，既會產(chǎn)生坍塌事故。</p><p>　?。ǘ?/p>

27、模板支撐方案不當 </p><p>　　懸挑結構根部受力最大，當混凝土澆筑后，尚未達到足夠強度時，模板支撐產(chǎn)生沉降，根部混凝土隨機開裂，拆模后將從根部產(chǎn)生斷裂坍塌，若懸挑結構為變截面時，施工時將模板做成等截面外形，而造成根部斷面減小，拆模后也會造成斷塌事故。</p><p>　　（三）鋼筋錯位變形，施工超載和拆模過早 </p><p>　　懸挑結構根部負彎矩最大，主

28、筋應配在梁板的上部。若施工時將鋼筋放在下部，或被踩踏向下變形過大，或錨固長度不夠等原因，拆模后，均會導致根部斷塌。懸挑結構的固端彎矩與作用荷載成正比，如施工荷載超過設計荷載，當模板下沉時就在根部出現(xiàn)斷裂，尤其是當由根部向外澆混凝土時，隨著荷載增加，模板變形，也極容易在根部產(chǎn)生裂縫，導致拆模后斷裂。不少懸挑結構斷塌事故都是由于拆模過早，混凝土未達到足夠強度所造成。所以，規(guī)范規(guī)定，跨度小于2m的懸臂梁及板，混凝土拆模強度應大于或者等于70%

29、；跨度大于2m的懸臂梁及板，混凝土拆模強度應大于或者等于100%。</p><p>　　鋼筋混凝土吊裝斷裂事故分析</p><p><b>　　事故狀況</b></p><p>　　某工程項目C列柱為等截面柱，長12m，斷面為400mm*600mm，采用對稱配筋，每邊4%16，構造筋為2%12，混凝土強度等級為C20，吊裝時已達到100%強度，

30、柱為平臥預制，一點起吊，吊點距柱頂2m，剛吊離地面時，在柱腳與吊點之間離柱腳4.8m左右產(chǎn)生裂縫，裂縫沿底面向兩側(cè)面延伸貫通，最大寬度達到1.3mm，使柱產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。</p><p><b>　?。ǘ┦鹿薁顩r分析</b></p><p>　　1、吊點選擇不符合吊裝彎矩MDm最小的原則 </p><p>　　柱子吊裝彎矩的大小與吊點位置密切有

31、關，其吊點選擇的原則：必須力求吊裝彎矩最小。為此，對等截面柱，當一點起吊時，應使|Mmx|=|-MD|，即跨中最大正彎矩與吊點處負彎矩的絕對值相等。據(jù)此求得吊點位置距柱頂為0.293L(L為柱長）處。當L為12米時吊點距柱頂應為0.293*12=3.5m。原吊點離柱頂2m，故不符合吊裝彎矩的最小原則，吊裝時必然使跨中最大彎矩的絕對值大于吊點處負彎矩的絕對值，所以裂縫發(fā)生在跨中最大正彎矩的截面處。</p><p>

32、　　2、柱子吊裝中抗彎強度不夠 </p><p>　　現(xiàn)就按吊裝彎矩最下進行驗算，柱子平臥預制一點起吊，其抗彎強度也不能滿足要求。驗算結果如下：</p><p>　　計算荷載（g）取鋼筋混凝土重力密度為25000N/m，則自重為0.4*0.6*25000=6000N/m：動載系數(shù)為1.3-1.5，取1.5，則計算荷載q=1.5*6000=9000N/m。</p><

33、p>　　計算簡圖：按吊裝彎矩最小的原則，吊點離柱頂為3.5m，吊裝時柱腳不離地，柱子剛吊離地面近似于一根懸臂的簡支梁。</p><p>　　柱子吊裝時抗烈度不夠</p><p>　　按施工驗收規(guī)范規(guī)定，鋼筋混凝土構件在吊裝中受拉區(qū)裂縫寬度不大于0.2-0.3mm，而裂縫寬度與鋼筋的受拉應力有關，鋼筋受拉應力越大，則裂縫寬度愈大。所以，在柱子吊裝中常用鋼筋的拉應力來控制裂縫的寬度。只要

34、鋼筋拉應力滿足下式要求，說明裂縫寬度在允許范圍內(nèi)，能滿足抗烈度要求。反之，說明抗烈度不能滿足要求。</p><p>　　鋼筋混凝土承受變形應力的特點</p><p>　?。ㄒ唬翱古c放”設計準則</p><p>　　結構承受的約束作用分為內(nèi)約束（自約束）和外約束兩類。結構的變形如果是完全自由的變形達到最大值，則內(nèi)應力為零，也就不可能產(chǎn)生任何裂縫。如果變形受到約束，在

35、全約束狀態(tài)下則應力達到最大值，則變形為零，在全約束與自由狀態(tài)的中間過程，即為彈性約束狀態(tài)，亦即自由變形分解成為約束變形和顯現(xiàn)變形（實際變形）。實際變形越大，約束應力越??；實際變形越小，約束應力越大，這種約束狀態(tài)與荷載作用下的結構受力狀態(tài)（胡克定律）有著根本區(qū)別。</p><p>　　在約束狀態(tài)下，結構首先要求有變形的余地，如結構能滿足此要求，不再產(chǎn)生約束應力。如果結構沒有條件滿足此要求，則必然產(chǎn)生約束應力，超過混

36、凝土的抗拉強度，產(chǎn)生裂縫。所以，提出了“抗與放”的設計準則，應當在工程設計中，根據(jù)結構所處的具體條件加以靈活的運用。從結構的形式選擇方面（微動，滑動及設縫措施，提供“放”的條件）及材料性能方面（提高抗拉強度，抗拉變形能力及韌性等提供“抗”的條件）采取綜合措施，如抗放相結合，以抗為主或則以放為主的措施。</p><p>　?。ǘ┘s束內(nèi)力與結構剛度的關系</p><p>　　外荷載作用下結構

37、的內(nèi)力只與荷載及結構集合尺寸有關，但在變形作用條件下，結構的約束內(nèi)力不僅與變形作用及結構尺寸有關，尚與結構剛度有關，這是約束內(nèi)力與荷載內(nèi)力的重要區(qū)別。例如，一個簡支梁的兩段受到轉(zhuǎn)動的約束，當梁截面高度為h，承受溫差為T時(如預制板兩端焊接與屋架上弦），則梁上的約束力矩為M。</p><p>　　約束力矩不僅與溫差和截面高度有關，而且與梁的抗彎剛度成正比，剛度越大，約束力矩越大，這適合于裂縫出現(xiàn)及擴展階段，當然應當

38、考慮鋼筋混凝土的抗彎剛度是變化的。當溫差不斷增加，鋼筋混凝土構件進入極限狀態(tài)時，裂縫充分發(fā)展，剛度下降并趨近于零時則力矩也趨近于零。所以，變形力矩不影響結構的極限狀態(tài)，這一論斷已為實驗證實。但是，裂縫影響使用（滲透）及耐久性(鋼筋銹蝕）。如果結構的承載能力由抗剪，抗沖切決定，變形作用引起的貫穿性裂縫可能降低承載力。</p><p>　?。ㄈ╀摻罨炷僚c素混凝土裂縫控制的區(qū)別</p><p&g

39、t;　　任何尚未荷載作用的混凝土，他的組成材料包括水泥，水，砂，石子，外加劑及摻合料等成分相互物理化學作用硬化成為一種多空隙復合材料，由于初始溫度收縮應力作用而形成內(nèi)部許多微觀裂縫，這種裂縫在外力作用下不斷擴展，成為宏觀裂縫，繼續(xù)擴展對素混凝土迅速導致破壞。</p><p>　　但是，對于鋼筋混凝土，特別是有充分構造配筋的鋼筋混凝土出現(xiàn)一定程度的裂縫，不會迅速導致破壞，只是限制裂縫寬度問題，使其不達到有害程度。因

40、此，構造配筋顯得十分重要，可以有效的控制裂縫的出現(xiàn)及分散裂縫（用許多微細無害裂縫取代少量粗大的有害裂縫）</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現(xiàn)象，他的出現(xiàn)不僅會降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承受能力，因此要對混凝土裂縫進行認真研究

41、，區(qū)別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構件安全，穩(wěn)定的工作。</p><p>　　鋼筋混凝土結構的裂縫是不可避免的，但其有害程度也是可以控制的，有害與無害的界限由結構使用功能決定的。裂縫控制的主要方法是通過，設計，施工，材料等方面綜合技術措施將裂縫控制在無害范圍內(nèi)。綜合技術措施包括：合理選擇結構形式，降低結構約束程度，對于水平構件梁，板，墻等采用中

42、低強度級混凝土，加強構造配筋，如板頂部的受壓區(qū)連續(xù)配筋，板的陽角和陰角配置放射筋，增加梁的腰筋間距200mm。優(yōu)選有利于抗拉性能的混凝土級配，盡量減小水灰比、減少坍落度、降低砂率增加骨料粒徑，降低含泥量及雜質(zhì)含量。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。采取保溫保濕的養(yǎng)護技術，盡量利用混凝土后期強度（60天）。對于超長結構可采取跳倉澆灌或后澆帶方法施工。對于復雜的結構難免出現(xiàn)少量裂縫影響正常使用和耐久性。裂縫分為表面裂縫，淺層裂縫，縱

43、深裂縫（深層裂縫），貫穿裂縫等。少量有害裂縫采用近代化學灌漿技術處理，滿足設計使用和耐久性要求，不應因此降低工程質(zhì)量評定標準。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的完成也隨之進入了尾聲。從開始進入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師，同學，朋友，給我熱

44、情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!</p><p>　　三年寒窗，所獲致的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀，實踐中所培養(yǎng)的思維方式，表達能力和廣闊視野。很慶幸這些年來我遇到了很多良思益友，無論在學習上，工作上，還是生活上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。</p><p>　　最后，感謝所有關心和支持我的同學們和老師們。</p><p&

45、gt;<b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].廖代廣.《土木工程施工技術》（第二版）[2].《建筑工程質(zhì)量檢驗評定標準》 GB50210 — 2001[3].李世華.建筑工程施工工序質(zhì)量控制的技術探究[J].公程科學，2003[4].孫群倫. 試析混凝土結構工程裂縫的控制與治理[J].安徽建筑.2003年03期:[5].林寶新

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