結(jié)構(gòu)設計中縫的合理設置

結(jié)構(gòu)設計中縫的合理設置建筑物的平面形狀、空間造型千變?nèi)f化，結(jié)構(gòu)設計的一個特點是通過在不同部位設置不同形式的變形縫，滿足受力合理性的要求，達到簡化設計的目的。2.1.1變形縫的合理設置原則結(jié)構(gòu)的變形縫包括伸縮縫、沉降縫和抗震縫三種形式，變形縫的合理設置原則如下：一般情況下宜采取調(diào)整平面形狀與尺寸、加強構(gòu)造措施、設置后澆帶等方法，盡可能不設變形縫、少設變形縫，如果一定要設變形縫則必須保證有足夠的變形縫寬度。2.1.2伸縮縫設置1、設置伸縮縫的原因和作用伸縮縫又稱溫度縫，建筑物設置伸縮逢后可以部分釋放建筑物由于溫度變化和混凝土干縮變形等引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。2、伸縮縫的間距要求《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》明確規(guī)定在未采取措施的情況下，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距為55m。實際工程中由于采取了一系列有效措施、并進行了合理的施工，伸縮縫的間距已遠遠超過規(guī)范的允許要求。3、增大伸縮縫間距的常用措施減少溫度應力、減少混凝土成型過程中的干縮應力、增加結(jié)構(gòu)自身抗力是增大伸縮縫的間距的最常用措施。（1）在溫度較大的部位，增大配筋率、采用雙層雙向拉通鋼筋網(wǎng)，如頂層、底層等；（2）對直接外露的屋面，采取有效的保溫隔熱措施；（3）僅在房屋頂層設置溫度縫，減少結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)間長度；（4）上部結(jié)構(gòu)設置后澆帶；（5）選用收縮變形較小的水泥品種（如粉煤灰硅酸鹽水泥），減少水泥用量，在混凝土中添加適宜的外加劑（微膨脹劑---簡稱UEA、TEA）、抗拉纖維（如PP纖維，添加0.90Kg/m3，抗拉強度增加約10%以上）；（6）提高每層樓板的構(gòu)造配筋率；（7）采用部分預應力混凝土結(jié)構(gòu)。4、伸縮縫的構(gòu)造要求（1）伸縮縫常設在柱邊，其平面位置一般結(jié)合建筑物的長度、平面形狀、柱網(wǎng)等根據(jù)具體情況布置，圖2.1.1a，2.1.1b為常見伸縮縫的設置位置。（2）地面以上完全分開，設置雙梁、雙柱；地面以下連在一起。結(jié)構(gòu)專業(yè)須配合建筑伸縮縫兩側(cè)的節(jié)點大樣，處理好墻面、樓面和屋面的節(jié)點連接構(gòu)造。圖2.1.1a伸縮縫居中布置（3）伸縮縫的寬度原則上講須滿足建筑物在水平方向自由變形的需要，規(guī)范上沒有明確伸縮縫寬度的具體要求與計算方法，實際工程中伸縮縫寬度一般取20~40mm，習慣上常常取50mm。2.1.3沉降縫設置1、設置沉降縫的原因和作用當建筑物中各部分的基礎發(fā)生不均勻沉降時，有可能導致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生較大的內(nèi)力和變形，此圖2.1.1b伸縮縫轉(zhuǎn)角處布置時通過設置沉降縫的方法將其分開，使得同一建筑物中基礎沉降量不同的各個部分能夠自由沉降，互不影響，確保建筑物能夠正常工作。2、沉降縫設置的部位在建筑物的下列平面位置處，應考慮設置沉降縫：（1）高度差異較大處或荷載差異較大處；（2）地基土的壓縮性有顯著差異處；（3）基礎底面標高相差較大處或基礎類型不一致處；（4）分期建造房屋的交界處。3、減少不均勻沉降的常用措施（1）放設置沉降縫，可以讓建筑物中沉降量不同的各個部分能夠自由沉降，互不影響；不利之處在于給設計、施工和使用帶來了一系列問題，如沉降縫兩側(cè)必須斷開，需設置雙梁、雙柱和雙基礎，建筑物立面處理困難，地下室和屋面容易滲漏等。（2）抗采用端承樁，減小建筑物中各部分的絕對沉降量，不利之處在于端承樁必須支承在堅硬的基巖或砂卵石上，因此須有相應的地質(zhì)條件作保證；采用剛度很大的基礎，通過基礎的整體剛度來調(diào)整建筑物中各部分的變形差，不利之處在于剛度很大的基礎常常為箱基、筏基等形式，用料較多、造價較高，而且建筑物變形差的計算目前還在定性階段。圖2.1.2a沉降縫在柱邊（3）調(diào)在設計和施工中采取措施，調(diào)整各部分沉降差，減少其差異沉降量，降低由沉降產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形。如調(diào)整基礎剛度，采用箱基、筏基等形式；減輕荷重，增加上部結(jié)構(gòu)的剛度和整體性；調(diào)整各部分的施工順序、預留沉降差，設置施工后澆帶等。不利之處是“調(diào)”的適度較難掌握，主要依據(jù)在經(jīng)驗之上。圖2.1.2b沉降縫一側(cè)懸臂4、沉降縫的構(gòu)造要求（1）沉降縫的位置一般結(jié)合建筑物的長度、平面形狀、柱網(wǎng)等根據(jù)具體情況布置，方法同伸縮縫，一般在柱邊設置，詳圖2.1.2a，為方便基礎施工，常采用一側(cè)懸臂或兩側(cè)懸臂形式，詳圖2.1.2b、圖2.1.2c。（2）地面以上完全分開，設置雙圖2.1.2c沉降縫二側(cè)懸臂梁、雙柱；地面以下也完全分開，設置雙梁、雙柱、雙基礎。結(jié)構(gòu)專業(yè)須配合建筑伸縮縫兩側(cè)的節(jié)點大樣，處理好墻面、樓面、屋面和地下室底板、側(cè)壁的節(jié)點連接構(gòu)造，詳表2.1.1。（3）沉降縫寬度，原則上講須滿足縫兩側(cè)建筑物在垂直方向的自由變形需要，在水平方向由于不均勻沉降變形引起的局部傾斜。規(guī)范上沒有明確沉降縫寬度的具體要求，可參考設計手冊。2.2.4抗震縫設置位于抗震設防區(qū)的建筑物，當需要設置伸縮縫、沉降縫時，必須同時滿足抗震縫的設置要求。1、設置抗震縫的作用合理設置抗震縫，可以減少地震作用影響，降低抗震設計難度，提高抗震設計的可靠度。表2.1.1沉降縫寬度取用參考表（適用于天然地基，如地基經(jīng)過處理，縫寬可適當調(diào)整）地基情況建筑物高度（較較低部分建建筑高度）沉降縫寬度一般地基H<5mH=5~10mmH=10~155m30mm50mm70mm軟弱地基2~3層4~5層5層以上30~80mmm80~120mmm>=120mmm2、抗震縫設置的部位在建筑物的下列平面位置處，應考慮設置抗震縫：（1）房屋長度超過伸縮縫的最大間距要求，又無條件采取措施或沒有采取措施，必須設置伸縮縫時；（2）房屋各部分預計沉降量相差較大，又無條件采取措施或沒有采取措施，必須設置沉降縫時；（3）非規(guī)則建筑，未在計算和構(gòu)造上采取措施時；（4）非規(guī)則結(jié)構(gòu)，各部分的質(zhì)量或結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度相差懸殊，未在計算和構(gòu)造上采取措施時。3、不設抗震縫的常用措施不設抗震縫的常用措施與抗震縫的設置原因有關(guān)：（1）對于需要設置伸縮縫引起的抗震縫，采取措施增大伸縮縫的間距后，可以不設抗震縫；（2）對于需要設置沉降縫引起的抗震縫，采取抗、調(diào)措施后，可以不設抗震縫；（3）對于非規(guī)則建筑引起的抗震縫，通過調(diào)整建筑方案為規(guī)則建筑后，可以不設抗震縫；（4）對于非規(guī)則結(jié)構(gòu)引起的抗震縫，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)方案為規(guī)則結(jié)構(gòu)后，可以不設抗震縫。4、抗震縫的構(gòu)造要求抗震縫的構(gòu)造要求與抗震縫設置的原因有關(guān)：（1）對于需要設置伸縮縫引起的抗震縫，縫的布置形式同伸縮縫，詳圖2.1.1a、2.1.1b。地面以上完全分開，設置雙梁、雙柱；地面以下連在一起。結(jié)構(gòu)專業(yè)須配合建筑抗震縫兩側(cè)的節(jié)點大樣，處理好墻面、樓面和屋面的節(jié)點連接構(gòu)造，尤其是基礎部分須加強構(gòu)造連接。（2）對于需要設置沉降縫引起的抗震縫，縫的布置形式同沉降縫，詳圖2.1.2a、2.1.2b、2.1.2c。地面以上完全分開，設置雙梁、雙柱；地面以下也完全分開，設置雙梁、雙柱、雙基礎。結(jié)構(gòu)專業(yè)須配合建筑抗震縫兩側(cè)的節(jié)點大樣，處理好墻面、樓面和屋面的節(jié)點連接構(gòu)造。（3）對于非規(guī)則建筑引起的抗震縫，縫的平面布置須結(jié)合建筑物的平面形狀等根據(jù)具體情況布置，常在建筑物的平面形狀變化處，詳圖2.1.1b。地面以上完全分開，設置雙梁、雙柱；地面以下連在一起。結(jié)構(gòu)專業(yè)須配合建筑抗震縫兩側(cè)的節(jié)點大樣，處理好墻面、樓面和屋面的節(jié)點連接構(gòu)造，尤其是基礎部分須加強構(gòu)造連接。（3）對于非規(guī)則結(jié)構(gòu)引起的抗震縫，縫的平面布置須結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)形式等根據(jù)具體情況布置，常在建筑物的結(jié)構(gòu)形式變化處。地面以上完全分開，設置雙梁、雙柱；地面以下連在一起。結(jié)構(gòu)專業(yè)須配合建筑抗震縫兩側(cè)的節(jié)點大樣，處理好墻面、樓面和屋面的節(jié)點連接構(gòu)造，尤其是基礎部分須加強構(gòu)造連接?？拐鹂p寬度，規(guī)范[2]有明確要求：（1）最小寬度要求：70mm；（2）高度不超過15m時，縫寬可取70mm；超過15m的部分，6度、7度、8度和9度相應每增高5m、4m、3m和2m，縫寬宜增加20mm。2.1.5后澆帶設置1、后澆帶設置的原因（1）房屋較長，需要設置伸縮縫但沒有設置伸縮縫時；（2）房屋各部分預計沉降量相差較大，需要設置沉降縫但沒有設置沉降縫時；（3）非規(guī)則建筑，未在計算和構(gòu)造上采取措施，需要設置抗震縫但沒有設置抗震縫時；（4）非規(guī)則結(jié)構(gòu)，未在計算和構(gòu)造上采取措施，需要設置抗震縫但沒有設置抗震縫時；（5）一次澆筑的混凝土量太大，未采取相應的措施。圖2.1.3后澆帶位置示意圖2、后澆帶設置的位置間隔距離30~40m；平面位置在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受剪力較小且便于施工的位置，一般在框架梁和樓板的1/3跨處，可以是直線形式，也可以是折線形式、曲線形式，詳附圖1.1.3。3、后澆帶的構(gòu)造要求圖2.1.4現(xiàn)澆板的后澆帶構(gòu)造詳附圖1.1.4~附圖1.1.7。（1）寬度：800~1000mm。（2）配筋：一般情況下兩側(cè)鋼筋全部截斷，采用搭接連接；特殊情況下當梁跨度較大時，梁的鋼筋可以直通而不截斷，以免搭接長度過長產(chǎn)生施工困難，也防止懸臂狀態(tài)下，產(chǎn)生不利的內(nèi)力和變形。工圖2.1.5現(xiàn)澆梁（500）的后澆帶構(gòu)造程施工中為圖方便，常常采用后一種連接形式。（3）混凝土的澆筑時間：一般在主體結(jié)構(gòu)結(jié)頂后2~3個月進行，至少大于30天；且澆筑時的溫度宜略低于主體結(jié)構(gòu)澆筑時的溫度。（4）澆筑要求：后澆帶兩側(cè)縫的處理方法同施工縫：在已經(jīng)硬化的混凝土表面上，清除水泥薄膜和松動石子以及軟弱混凝土層，用水充分濕潤（一般濕潤時間不宜少于24小時）并沖洗干凈，且不得積水；在后澆帶兩側(cè)縫混凝土處，宜先鋪一層10~15mm厚純水泥漿或與混凝土內(nèi)成分相同的水泥砂漿；混凝土應細致?lián)v實，使新舊混凝土緊密結(jié)合，強度等級相應提高一級，同時摻加適量的微膨脹劑。（5）實際工程中，當?shù)叵率衣裰幂^深時，由于底下水位水頭壓力增大，對后澆帶處抗裂、抗?jié)B要求提高，節(jié)點構(gòu)造跟為復雜、形式也趨多樣花，