钢筋混凝土结构中结构缝的设计探讨

作者简介：

郝艳娥(1979- )，女，陕西西安人，讲师，一级注册结构师，硕士，研究方向:建筑结构和施工技术。

摘要：若根据结构受力特点及建筑尺度、形状、使用功能要求，在设计中提前确定结构缝的合理位置和构造要求，不仅可以改善混凝土结构的受力，而且能避免或者减轻结构裂缝等不利因素的影响。本文阐述了钢筋混凝土房屋在结构设计中主要的设缝类型及作用，然后对结构缝的设置部位及技术要求进行总结和探讨，以便为设计人员提供参考。

关键词：混凝土结构；设缝；技术分析

1.混凝土结构房屋建筑中设缝的主要类型及作用

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（以下简称《混规》）第3.2.2条规定：混凝土结构中结构缝的设计应根据结构受力特点及建筑尺度、形状、使用功能要求，合理确定结构缝的位置和构造要求；宜控制结构缝的数量，并采取有效措施减少设缝对使用功能的不利影响[1]。为了改善混凝土结构的受力，设计时通过设置结构缝将结构分割为若干相对独立的单元。不同类型的结构缝以消除混凝土收缩、温度变化引起的胀缩变形、基础不均匀沉降、刚度质量突变、结构防震、连续性倒塌等不利因素的影响。结构缝主要包括伸缝、缩缝、沉降缝、防震缝、构造缝、防止连续倒塌的分割缝等，这些都属于永久缝；下面具体介绍常见的三种设缝类型及功能作用：（1）伸缩缝伸缩缝又称温度缝，是混凝土结构中伸缝和缩缝的合称。伸缝又称膨胀缝，由于混凝土结构中某些局部体积膨胀或平面尺寸过长宜与其余部分造成变形差而设置伸缝而加以隔离。一般设于屋盖或山墙部位。缩缝又称收缩缝，为了减小混凝土在凝固过程中体积减小或温度下降而造成的约束应力而设置。（2）沉降缝当建筑物的基层土质差别较大或者是与相邻建筑物的高度、荷载和结构形式差别较大时，容易造成地基或基础的不均匀的沉降。为了避免或减少这种结构沉降差异，在适当部位设置沉降缝将建筑物划分成若干个刚度较好的单元，以减小由此引起的约束内力及沉降裂缝。（3）防震缝为减轻或防止相邻结构单元由地震作用引起的碰撞而预先设置的间隙。在适当部分设置防震缝能将形体复杂和结构不规则的建筑物划分成为若干个体型简单、结构规则的独立抗震单元，中间间隙可使两侧结构完全分开距离，保证在地震作用下两侧结构不发生碰撞。

2.设计中常见“缝”的设置方法和技术要求在设计图纸阶段，需在结构适当部位设置的缝有伸缩缝、沉降缝、防震缝，一般将这三类缝合称为变形缝。

2.1伸缩缝的设置和技术要求:根据《混规》可确定伸缩缝的设置部位。《混规》第8.1.1条规定了钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距，可根据不同的结构类别、施工方法及环境条件确定合理的伸缩缝间距。若施工阶段采用低收缩混凝土、加强养护等有效措施来减少气候变化的不利影响时，可将伸缩缝间距适当增大。《混规》第8.1.4条规定设置伸缩缝时，框架、排架结构的双柱基础可不断开。这是因为基础因埋在地下受气温变化和混凝土收缩影响小可以不设伸缩缝，但必须将基础以上的建筑构件如墙体、楼板、屋顶（木屋顶除外）等完全分开，让建筑物沿长方向自由变形。混凝土结构伸缩缝的宽度应满足防震缝的要求。2.2沉降缝的设置和技术要求:《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011（以下简称《地规》）第7.3.2-1条详细规定了建筑物设置沉降缝的具体部位，这里不再赘述。应根据建筑物各部分的刚度差异将建筑物从基础到屋顶间的构件完全断开，以使建筑各部分独立沉降。沉降缝的宽度与所建房屋层数有关。若房屋层数为二~三层，则沉降缝宽度为50~80mm；若房屋层数为四~五层，则沉降缝宽度为80~120mm；若房屋层数为五层以上，则沉降缝宽度不小于120mm。沉降缝一般兼起伸缩缝的作用，其构造与伸缩缝基本相同，但盖缝条及调节片构造必须注意能保证在水平方向和垂直方向自由变形。

2.3防震缝的设置和技术要求:是否设置防震缝应按〖JP+1〗《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》）第3.4.5条和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高规》）第3.4.9条进行判断。目前对于体型复杂的建筑物是否设置防震缝看法不一。若设置抗震缝，可将复杂结构平面划分为较简单的结构单元，使结构抗震分析模型较为简单，容易估计地震作用和采用抗震措施，但需考虑扭转地震作用，同时也会给建筑立面处理、结构及设备设计带来许多困难，基础防水也不好处理；若不设置防震缝，结构分析模型复杂，局部应力、变形集中的连接处需加强，而且要仔细估计地震扭转效应导致的不利影响。设计界目前总体倾向是可设缝、可不设缝时，采取不设或少设缝。如设缝，应从设计和施工上采取有效措施减少不利影响。若设置防震缝时，《抗规》第6.1.4条和《高规》第3.4.10-1条规定了防震缝宽度的最小值，现列于表1。对于防震缝两侧的结构体系和房屋高度不同时，防震缝宽度宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度来确定。

表1防震缝的最小宽度要求(mm)

2.4三缝之间的关系及设置原则:《高规》第3.4.11条规定：在抗震设计时，伸缩缝和沉降缝应留足够的宽度，必须满足防震缝宽度的要求。无抗震设防要求时，沉降缝也应有应有一定的宽度，防止因基础倾斜而顶部碰撞的可能。三缝设置时应遵循的原则：1）统筹考虑，合并设置，尽量达到“一缝多能”的作用；2）沉降缝与伸缩缝合并设置时，基础应按沉降缝要求，从基础到屋顶设缝断开；伸缩缝和防震缝合并设置可只从上部结构断开，基础相连。3）设缝技术应满足建筑功能要求，比如止水防渗、保温隔声及安全美观。总之:由于现代工程建筑体型复杂、使用功能多样化、房屋高度不断增加、水泥强度等级的提高以及混凝土浇筑量加大，使现浇钢筋混凝土房屋的裂缝问题比较普遍。若能在设计钢筋混凝土结构时提前合理设缝，不仅可以改善混凝土结构的受力，而且能消除混凝土的胀缩变形、基础不均匀沉降、地震作用等不利因素的影响，有效控制结构有害裂缝的出现，保证工程质量。

参考文献：

[1]混凝土结构设计规范GB50010-2010. 北京：中国建筑工业出版社，2010

[2]建筑地基基础设计规范GB50007-2011. 北京：中国建筑工业出版社，2011

[3]建筑抗震设计规范GB50011-2010. 北京：中国建筑工业出版社，2010