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建筑设计的变形缝作用及构造要求

【关键词】建筑设计;变形缝;伸缩缝
 
1引言
 
在建筑高层化、智能化、绿色化发展趋势下,建筑结构越来越复杂,建筑设计难度增加,对变形缝的设置要求升高。据此,设计人员应明确变形缝在建筑设计中的作用,结合建筑结构特点,分析变形缝的构造要求,切实落实三缝(伸缩缝、防震缝和沉降缝)合一原则,保障变形缝的作用得到有效发挥。
 
2建筑设计中变形缝的作用
 
变形缝是指综合考虑建筑结构、建筑基础、建筑纵横面等特点,在薄弱部位设置变形缝,用于缓解变形、沉降、收缩等问题对建筑的影响,避免建筑出现损伤,延长建筑使用寿命。建筑设计中的变形缝包括3类,不同类型的变形缝发挥不同作用,设计人员需结合具体需求,合理设计。
 
2.1伸缩缝的作用
 
在建筑设计中,伸缩缝是指为应对建筑材料因温度应力出现的收缩变形,而在地表上方建筑结构(该区域受温度影响较大)薄弱部位设置的变形缝。部分地区环境温度变化较大,不同时刻的温差较大,使建筑材料在热胀冷缩作用下出现温度变形,影响建筑结构精度与质量。以迪拜某酒店为例,在建筑工程施工中,因对角桁架处未设置伸缩缝,使对角桁架材料因温度变化出现收缩变形,降低结构精度。迪拜地区的温差最高可达14℃,会使对角桁架材料在短时间内出现变形,24h内变形程度可达5mm。为应对这类变形引发的问题,设计人员应在建筑薄弱部位设置20~30mm的收缩缝,并在收缩缝内填充保温材料,避免其受温差影响,保障其作用发挥。同时,在相邻伸缩缝设计时,二者间距需遵循相关设计规范[1]。另外,在建筑设计中,部分装修材料会出现收缩变形,设计人员须为其配置伸缩缝。例如,某建筑在地面装修时选择水磨石地面材料,其属于整体地面装修材料,为避免收缩变形影响建筑地面正常使用,设计人员在水磨石地面设置伸缩缝;在墙面装修时设置抹灰面层,为避免大面积抹灰导致变形开裂,设计人员在墙面预留伸缩缝,使建筑立面的美观度符合要求。
 
2.2防震缝的作用
 
在建筑设计中,防震缝是指用于抵御地震影响的变形缝。在建筑运行中,地震的出现会使建筑结构出现一定变化,地震时地壳向外释放能量,以横波、纵波及面波3种形式将能量传递至建筑结构中,地震波会产生地震力,对建筑结构造成不同影响。例如,横波会导致建筑结构受到剪切力,进而出现扭动或拉挤现象;纵波会使建筑出现颠簸,前者对建筑结构的影响更大。就此,在建筑防震缝设计时,设计人员应重点分析地震水平剪切力的影响。在地震水平剪切力影响下,相邻建筑的不同结构,因高度、面积差异,会在建筑结构内产生不同振幅、周期的地震波,严重时会导致建筑出现开裂、倒塌事故。在防震缝设置中,宽度设计为重点,设计人员需综合考虑建筑参数、抗震设防烈度等要求,合理设置防震缝宽度。通常来说,砌体建筑的防震缝宽度应控制在50~70mm;钢筋混凝土框架结构的建筑防震缝由高度决定,建筑高度低于15m,宽度应设计为70mm,建筑高度超过15m,根据抗震设防烈度,适当提高防震缝宽度。
 
2.3沉降缝的作用
 
在建筑设计中,沉降缝是指针对建筑地基不均匀沉降设置的变形缝,可避免基础的不均匀沉降引发上部结构变形,提高建筑整体稳定性,防止建筑出现坍塌等安全事故。例如,苏州虎丘塔建筑在运行期间出现地基不均匀沉降,使塔体结构向东北方向倾斜,塔体顶部和塔身中心线相距2.31m,且建筑表层产生大量裂缝,虎丘塔被评为危险建筑。针对这类地基不均匀沉降问题,建筑设计人员可结合施工现场勘察资料,计算地基承载力,在建筑设计时采取针对性地基加固措施,使地基承载力满足建筑建设要求,并在建筑结构薄弱位置设置沉降缝,根据建筑结构特点与相关参数,将建筑划分为若干个单元,在每个单元的合适位置设置沉降缝,使建筑在使用期间于垂直方向合理沉降,解决不均匀沉降问题。同时,对于施工现场地基不同的建筑,建筑设计人员应结合建筑结构、建筑性质、地基承载力、地基参数等内容,评估不同地基的沉降量,结合地基特点进行不同沉降缝的设计,避免不均匀沉降。对于不同高度与面积的相邻建筑,建筑埋深、宽度等参数存在差异,为避免不均匀沉降,设计人员应在建筑内部设置沉降缝,从建筑基础到顶部断开[2]。通常来说,建筑越高、地基承载力越低,设置的沉降缝越宽,但其宽度应控制在30~70mm之内。
 
3建筑设计中变形缝的构造要求
 
对于建筑设计中设置的不同变形缝,作用不同,构造要求不同。根据建筑结构特点,可将建筑变形缝的设置位置划分为墙体、屋顶、楼地层3类,分析具体构造要求。
 
3.1墙体变形缝构造要求
 
对于墙体结构设置的变形缝,构造要求如下:(1)伸缩缝,要求其降低对建筑墙体构件在水平方向上的约束,使建筑构件进行自由变形,避免结构被破坏;(2)沉降缝,要求其降低对相邻建筑构件在垂直方向上的约束,使建筑墙体构件进行自由沉降,防止不均匀沉降;(3)防震缝,要求其提高建筑墙体构件抵御地震的能力,避免墙体构件因地震出现开裂、碰撞现象。在实践建筑设计与施工中,为提高建筑结构的整体美观性,通常遵循三缝合一原则进行变形缝设置。同时,在进行变形缝施工时,要求变形缝外侧开口区域填充弹性材料,如沥青麻丝等,提高变形缝的防水性能和保温性能,避免其引发建筑漏水,加大建筑能耗。如果建筑结构设置的变形缝过宽,设计人员应进行盖缝设计,即在建筑变形缝外侧铺设1层其他材料,通常在建筑外墙选用镀锌铁皮材料,在建筑内墙选用金属条或木条,在覆盖伸缩缝的同时,起到装饰作用。需要注意的是,在应用盖缝材料时,要求盖缝材料的一侧与建筑墙体固定,避免盖缝材料约束变形缝的变形,导致墙体构件不能在水平方向与垂直方向自由变化。例如,在某工程中,对于内墙伸缩缝,选择木板条为盖缝材料;对于内墙沉降缝,选择150mm宽钢丝网为盖缝材料;对于内墙抗震缝,选择聚氨酯泡沫塑料为盖缝材料,如图1所示。
 
3.2屋顶变形缝构造要求
 
在建筑设计中,屋顶结构的设计重点在于防水。对于屋顶变形缝而言,其构造要求也在于防水。设计人员应遵循泛水构造要求,在变形缝内填充弹性材料,并在伸缩缝的顶部进行盖缝处理,选用的盖缝材料为镀锌铁皮,增强房顶变形缝的防水性能。同时,要求盖缝材料的一侧与建筑屋顶固定,避免盖缝材料约束变形缝的变形,导致墙体构件不能在水平方向与垂直方向自由变化。另外,设计人员需注重屋顶变形缝的参数设计,要求其宽度等参数与其余结构设置的变形缝保持一致。例如,对于不上人屋面的变形缝设置,通常选择沥青麻丝为填充材料,选择24号镀锌铁皮为盖缝材料;对于上人屋面的变形缝设置,通常选择玻璃纤维或泡沫塑料条为填充材料,并在下层铺设干铺油毡,在上层铺设油毡条,配以嵌缝油膏,提高结构各项性能。对于存在高差且设置出口的沉降缝,选择防腐木砖、沥青麻丝及油毡作为填充材料,选择镀锌铁皮盖板为盖缝材料。
 
3.3楼地层变形缝构造要求
 
在建筑设计中,楼地层变形缝的构造要求与上述2个结构的变形缝设置类似。设计人员应根据墙体变形缝宽度,设计楼地层变形缝宽度,并在变形缝内填充弹性材料,使用镀锌铁皮材料进行盖缝处理,要求盖缝材料一侧与建筑楼地层固定,避免盖缝材料约束变形缝的变形,导致墙体构件不能在水平方向与垂直方向自由变化。同时,为避免变形缝的设置影响楼地面的美观性,设计人员应在变形缝盖缝材料表层铺设1层橡胶板或安装活动盖板。例如,在某工程中,对于单边跳盖缝板,选择橡胶条作为填充材料,选择抛光铜条为盖缝材料;对于与楼板面层采用同一材料的变形缝,选择5mm厚氯丁橡胶带、26号镀锌铁皮为盖缝材料,并配置厚花纹橡胶板。
 
4结语
 
综上所述,在建筑设计中,变形缝的设置可避免材料收缩变形。通过本文的分析,设计人员需要结合建筑结构特点,明确墙体、屋顶及楼地层等结构的变形缝构造要求,规范变形缝的施工,从而保障各类变形缝作用的有效发挥,提高建筑结构的整体稳定性,延长使用寿命。
 
【参考文献】
 
【1】张道真,吴兆圣.一种由橡塑弹性条胶粘密封、双侧悬出钢板承压的变形缝构造[J].中国建筑防水,2020(10):58-60.
 
【2】墙新.论建筑变形缝的设置做法[J].重庆工贸职业技术学院学报,2019,15(3):16-18.
 
作者:陶山丹 单位:中交房地产管理集团有限公司
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