建筑物结构缝论文

建筑物结构缝论文（精选10篇）

建筑物结构缝论文 第1篇

近年来，随着我国建筑行业整体设计理念与水平的不断提升，国内现代建筑在质量、工艺、造型、规模、层数、功能性、抗震性、强度与耐腐蚀等方面都有了显著的提高，基本实现了我国建筑行业设计工作与世界先进理念和技术的接轨与融合。目前，国内建筑结构日趋于高层、超高层的形式，高层、超高层建筑的塔楼与裙房间愈来愈来倾向不加思索地采用连接设计，似乎连比不连好，反正能机算。但是我认为，能算的结构不一定就是技术，经济可取的结构，建筑结构设计中设缝的问题也是必须要考虑的。经过综合统计与分析，我国建筑结构设缝的形式，主要有以下几种：

(1）沉降缝

建筑在长期使用过程中，建筑结构普遍会由于受到基础沉降或地基自然下沉等客观因素的影响，而导致建筑体产生整体显著沉降差异，并且有可能产生建筑结构难以承受的内力和变形。另外，建筑结构的荷载差异过大、地基不均匀、压缩性差异过大等因素，也有可能导致建筑结构或基础类型交接处产生显著的沉降差异。

因此，在建筑结构设计中，为避免由于上述原因而造成建筑结构产生过大的裂缝，可在建筑容易产生裂缝的部位设置规格不等的沉降缝，以达到将建筑结果整体有效、合理分开的目的，使其形成多个独立的结构单元，进而实现对来自各方面荷载力的分担与减轻。同时，设计人员还要注意到建筑结构沉降缝不但应贯通建筑的上部结构，而且要以科学的设计方法使其贯通于建筑结构基础本身。

(2）温度伸缩缝

目前，国内建筑以混凝土结构为主体，混凝土结构因具有节省建筑成本、施工技术成熟、质量性能优良等特点，而深受建筑工程设计与施工单位的喜爱。

建筑结构设计中，设计人员总结出引起混凝土结构温度伸缩缝的因素主要有两点：

a.混凝土由于水灰比过大，水泥用量过多，或养护不当，或浇灌大体积混凝土时产生大量的水化热，致使混凝土硬化后会产生温度伸缩缝，这是混凝土的早期温度伸缩缝;

b.当混凝土硬化后，结构在使用阶段由于外界温度变化，导致混凝土结构膨胀或收缩，而当收缩变形受到结构约束时，就会在混凝土构件中产生裂缝，这是混凝土在使用阶段的温度伸缩缝。由此可见，混凝土结构建筑材料的干缩是混凝土结构产生温度伸缩缝的根本原因之一。同时，温度变化是混凝土结构开裂的又一根本原因。因此，建筑结构设计中，设计人员一定要深入考虑到设缝问题的重要性，尽量将混凝土建筑温度伸缩缝发生的可能性控制在最低点，以确保建筑的使用安全与抗震性能。

(3）防震缝

建筑结构设计中，建筑抗震性能的整体强化是十分重要的，也是设计工作所要重点解决的技术性难题之一。目前，在国内建筑结构设计工作中，设计人员普遍采取在建筑结构内部设置抗震缝的方式，并且取得了较好的实际效果。建筑结构防震缝的主要作用表现为：避免建筑结构在强烈地震的极速冲击与作用下，结构整体或局部产生过大的扭转、变形，以及应力过度集中、局部受损严重等现象的出现。因此，在建筑结构设计中不但要设置一定数量的沉降缝和伸缩缝，抗震缝的设计也是十分必要的。

二、建筑结构设计中设缝的原则

建筑结构设计方案是工程项目组织施工与竣工验收的主要依据，也是建筑物整体质量和使用年限的根本保障。建筑结构设计的内容普遍较为繁杂，涉及到的建筑学科专业知识与先进理论也较多，是建筑工程项目整体设计工作的重点内容之一。建筑结构设计中设缝问题是尤为需要关注的，设缝是否合理、有效将直接关系到建筑结构对外界、内部压力的承载性能，以及建筑的安全性能与抗震能力。建筑结构设计中，设缝必须坚持一定的原则，以强化对于设缝的科学管控与全面监督。目前，在我国建筑结构设计中，设缝的原则主要表现在以下几个方面：

(1）精细化计算的原则

在建筑结构设计中，设计人员通常会根据设计工作的实际需要，对于建筑结构有可能承受的设备荷载、活荷载、水平荷载、预应力等数据进行前期的计算，以达到在设计图纸中确定设缝的位置与形式的目的，进而全面保障设缝能够真正发挥其所应具有的作用和意义。设计人员对于各项数据的计算结果，将影响到设缝是否被布置于合理的位置，并且对于建筑结构设计理念与方案的整体优化具有一定的制约。设计人员必须对建筑结构设计中各项数据的计算方法进行科学的提升，还要保持精细化计算的原则，否则极有可能影响到建筑结构设计中设缝的偏差与失误。因此，在建筑结构设计中，精细化计算是设缝所应遵守的原则之一。

(2）强调实用性的原则

在建筑结构设计中，高层或超高层建筑的主体建筑与裙房高低差距悬殊，上部结构体系不同，基础类型和埋置深度也不一样。两者基础底面的压力相差较大，两者的地基最终沉降量也就出现较大差别。尽管可以通过施工程序的安排，先施工主楼、后施工裙房，以及采用后浇带等办法，可以减小主楼与裙房的差异沉降量，但也受到部分施工单位技术条件的限制，减小沉降差也有一定限度。因此，在建筑结构设计阶段就必须解决好诸如此类的问题，设缝的设计与应用可以有效缓解主体建筑与裙房之间的沉降问题，但是一定要强调设缝实用性的原则，即设计方案要符合实际情况，并且具有较大的灵活性，以便方案存在偏差时可以随时进行适当的改动与完善。

(3）注意细节的原则

近年来，在我国建筑结构设缝中，由于部分工程项目设计人员对于细节部分的忽视与大意，而引发建筑安全事故频繁出现，这个问题是必须引起建筑工程设计单位、设计人员，以及全行业的广泛关注。建筑结构设计中，注意细节是设缝的基本原则之一，其具有的作用也是至关重要的。比如：在建筑结构设计中，伸缩缝间距的差异对于设缝有很大的影响，但是这个问题是一个极细小的问题，如果设计人员缺乏认真、严谨的工作态度，往往容易将其忽略，进而导致设计方案的难以落实和完成。长期坚持注意细节的原则不但能够有效提高设缝的质量与效率，同时对于建筑行业整体管理水平的提升也有一定的促进作用。

(4）综合考虑的原则

建筑结构设计中，关于设缝的问题，设计人员不但要考虑到设计理念优化与先进技术应用的问题，还要充分考虑到建筑材料的采用、施工工艺的选择、施工质量的监管等多方面的因素和问题。在现代建筑工程项目建设中，设计方案的科学化与施工的质量、进度都是同等重要的，任何一项设计工作的开展与进行都要坚持综合考虑的原则。设缝作为建筑结构设计工作的基础内容之一，沉降缝、温度伸缩缝、抗震缝的设置与施工都是要综合考虑的，如果设缝的某一环节出现了人为或技术性的问题，都有可能导致建筑结构设计工作的全面失败，甚至危及到建筑整体安全性能的保障。

三、建筑结构设计中设缝的科学发展

目前，在国内的建筑工程项目建设中，建筑结构设计在工程项目整体设计工作中所占的比重日益提升，而设缝作为结构设计的关键内容之一，工程设计单位更是应该将其提升到技术与管理的重要位置。在国内建筑行业技术应用水平整体得到提升的大背景下，以及经过了长期的实践与具体操作，设计人员已经基本掌握和熟悉了建筑结构设计中设缝的基本原则，但是面临着建筑行业发展步伐日益加快的新形势，建筑结构设计中设缝工作还要继续坚持科学发展的新型道路，不断地寻求更科学、持久、合理的发展路径。

(1）理论研究与实践相结合

以目前的国际建筑行业而言，美国、英国、澳大利亚、日本、德国等主要资本主义国家引领了建筑行业新型理论与技术应用的潮流，并且树立了全世界具有时代意义的技术水平和管理模式。我国建筑结构设计工作起源于对外国先进理论和经验的借鉴，但是国内设计人员要清楚地认识到，任何行业的发展都离不开不断地钻研与探索，简单地抄袭与模仿只会导致我国建筑结构设计中设缝长期处于停滞不前，甚至是大步倒退的境地。因此，我国建筑结构设计中设缝一定要坚持科学发展的正确路线，其根本途径是通过建筑行业全体从业人员的共同努力，加强自主理论体系的构建与完善，同时还要强化理论与实践相结合的重要意义，真正满足建筑结构设计中设缝的各项基本原则需求，更好地保障建筑结构的质量与安全。

(2）强化设缝的技术管理

建筑物结构缝论文 第2篇

[关键词]水利工程；结构缝；混凝土裂缝；处理方法

一、结构缝的处理方法

1、问题的提出

在一些建筑工程中经常采用泡沫塑料板替代沥青砂板作嵌缝资料，水利工程中常用它作构造缝内衬，将塑性防渗资料固定在一定的范围内，限制其活动。但丢弃量较多，且与缝面粘结不紧。为此，经过较长时间的市场调查，并依据多年的施工经历，提出新的处置措施，即在现场喷涂聚氨酯泡沫塑料作嵌缝防渗体。

2、处置计划

2.1水工建筑物构造缝处置(水下局部)。该类型缝在封缝之后，接着要对缝中停止化学灌浆，因而封缝资料应具有抗压才能。封缝处置由外向内依次为砂浆维护层、止水橡胶带、塑性防渗资料和硬质聚氨酯泡沫塑料。

聚氨酯泡沫塑料在缝中的厚度可依据缝宽来肯定。因其与混凝土的粘结力较大，缝宽10cm时，其厚度为8～10cm即可。该资料自身能防渗漏，所以其外层防渗资料可减小厚度，或者喷施一层柔性聚氨酯泡沫塑料替代塑性防渗资料，可使施工更快捷，本钱更低。

2.2输水隧洞伸缩缝处置。本文只论无压和低压输水隧洞，因其缝常有公开水渗出，在处置前必需采取导流封堵措施，使缝面处于枯燥状态，以利施工。处置计划。假如缝中不停止化学灌浆处置，则只需喷施3～4cm厚的柔性聚氨酯泡沫塑料(A)；若需化学灌浆，可先喷施一层3～4cm厚的硬质聚氨酯泡沫塑料，再做一层较薄的柔性聚氨酯泡沫塑料，也可采用其他的塑性防渗资料(B)。

2.3渡槽伸缩缝处置。此类型缝主要靠止水橡胶带止水，因此只需在缝内侧给止水橡胶加一维护层，以避免橡胶过早老化。施工时先在缝中喷施较薄一层柔性聚氨酯泡沫塑料，再设置止水橡胶带，槽身内侧(过水面)用丙乳砂浆作止水橡胶维护层，处置计划。

3、施工工艺

①首先除去失效的止水设备，清算构造(伸缩)缝外表。使粘结面洁净、无杂质且坚持枯燥。②准备喷涂设备，主要包括料罐、搅拌机、喷施主机、管道和喷枪，并按请求准备好原资料和助剂。③将喷枪伸到喷施面上喷施，第一遍不能喷涂太厚，应来回扫动．逐步到达设计厚度。聚氨酯泡沫塑料将在3～7S内起泡并中止活动，在这段时间内需采取措施不让其流失而糜费。一条缝面最好一次喷施完，防止连续反复喷施。喷施半小时后即可初步固化，几小时后可停止下道工序施工。

二、裂缝成因及处理方法

1、温度变化引起的裂缝

裂缝的成因：由于混凝土在硬化过程中，水泥和水起化学反应，产生大量的水化热引起混凝土的温度上升，如果热量不能很快散失，内部和外部温差过大，就将产生温度应力，使结构内部受压，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉强度，如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期抗拉强度时，混凝土就要产生裂缝。

防止这类裂缝产生的措施：尽量选用低热或中热降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥；减少水泥用量，将水泥用量2尽量控制在450kg/m以下；降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.60以下；改善骨科级配，掺加粉煤灰或高效减少水剂等来减少水泥用量，降低水化热；改善混凝土的搅拌工艺，采用“二次风冷”新工艺降低混凝土的浇筑温度；在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌和物的流动性、保水性，降低水热化，推迟热峰出现的时间；合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束；在大体积混凝土内部设置冷却管道，通过冷水或冷气冷却，减小混凝土的内部温差；加强混凝土温度的监控，及时采取冷却保护措施；加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表现缓慢冷却，在寒冷季节，混凝土两面必须采取保温措施，以防寒潮袭击。

2、混凝土收缩引起的裂缝

裂缝的成因：混凝土在空气中结硬时，体积要缩小，产生收变形，当受到约束时，就可能导致裂缝的产生；在筋率较高的构件中，由于钢筋对周围混凝土的约束作用强，混凝土的收缩也会受到钢筋的限制而产生拉应力，引构件局部裂缝；新老混凝土界面容易产生收缩裂缝。

防止这类裂缝产生的措施：在裂缝产生的部位，用水泥砂浆，环氧树脂对裂缝部位表面进行粘补、涂抹和嵌补等。这种方法一般适用于表面裂缝，合理设置收缩缝；改善水泥土性能，降低水灰比，减少水泥用量；配筋率宜过高，设置构造钢筋收缩裂缝健分布均匀，避免发生集的大裂缝；加强混凝土的时期养护，并适应当延长混凝保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。

3、混凝土塑性坍落引起的裂缝

裂缝的成因：混凝土塑性坍落发生在混凝土浇筑后的头几个时内，这时混凝土还处于塑性状态，如果混凝土出现渗水现象，在重力作用下混合料中的固体颗粒有向下沉移而水向浮动的倾向。这种移动当受到钢筋骨架或者模板约束时，上部就容易形成沿钢筋长度方向的裂缝。

防止这类裂缝产生的措施：要仔细选择集料的配级，做好混凝土的配合比设计特别是要控制水灰比，采用适量的减水剂；施工时混凝既不能漏振也不能过振，避免混凝土泌水现象的发生，防模板沉陷；如果发生这类裂缝，可在混凝土终凝以前重抹面压光，使裂缝闭合。

三、混凝土裂缝的处理技术

1、混凝土裂缝注浆技术。自从坏氧树脂类高分子材料被用于混凝上建筑物裂縫修补工程后，至今它已经成为仅次于钢材和水泥的第三种材料被广泛应用。以往传统方法是靠人工控制将树脂浆液注入裂缝内。当环氧浆液黏度大，裂缝宽度较小时，这种修补方法并不一定十分成功。由日本引入一种“壁可”注浆技术，则是通过橡胶管的弹性收缩压力自动完成注浆，缓慢均匀地灌浆压力可将缝隙中的空气压人混凝土毛细管中，并通过混凝上的自然呼吸作用排出，有效地避免了气阻现象，从而保证了灌浆质量。在无人看管的情况下，注浆管靠内部压力可以持续很长时间自动注浆，需要人工操作的只是用泵将浆液压入到注射管内。

2、钢板及碳纤维补强加固新技术。碳纤维补强加固技术是利用高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用坏氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材，将片材用专用环氧树脂胶黏贴在结构外表面受拉或有裂缝部位，固化后与原结构形成一整体，碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维分担了部分荷载，就降低了钢筋混凝土结构的应力，从而使结构得到补强加固。

四、结语

对于改进的水工建筑物结构缝，采用现场喷涂聚氯酯泡沫塑料嵌缝防渗体，以替代止水铜片塑性防渗材料，经济效益明显。裂缝是水利建筑物混凝土结构中普遍存在的一种现象；它的出现不仅会降低水利建筑物的抗渗能力，影响水利建物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，低材料的耐久性，影响水利建筑物的承载能力。所以，必对混凝土裂缝进行调查研究，在工程中采取有效的预防措施来预防，以证水利工程建筑物的构件的安全、稳定。

参考文献

[1]谢梅良.水利工程混凝土渗漏的原因分析和防治措施[M].北京电力高等专科学校学报.2010，10.

[2]李树国，孙喜龙.水工混凝土裂缝的成因及预防措施[J].水利工程，2010，8.

微细缝结构电解加工研究 第3篇

目前, 微细加工技术除了加工尺度在微米级外, 对于零件的表面质量、加工影响区和残余应力等都有严格的要求, 已经成为现代科技领域的研究热点[1,2,3,4,5]。许多国家的政府和研究机构都在集中精力开展微细加工技术的研究, 目前发展出许多不同的加工技术, 如LIGA技术、微细电火花加工、高能束加工、超声加工等, 虽然加工精度和加工尺度均能达到较高的水平, 但是存在加工热影响区、残余应力、工具损耗、成本昂贵、加工范围有限等缺点。电解加工技术利用电化学原理, 使工件材料被溶解蚀除, 加工过程中工具与工件不发生直接接触, 无工具损耗;工件上不会产生加工应力、变形以及热影响区。在大多数微细加工方法中, 材料是以微团的形式被去除或者添加的, 而在电解加工过程中, 材料的转移是以离子尺度进行的, 金属离子的尺寸在0.1nm数量级甚至更小, 因此电化学制造技术在微细制造领域有着很大的发展潜能[4,5,6]。

微细电解线切割加工是最近出现的一种微细加工新方法, 我们在微细电解线切割加工方面已开展了以下的工作:采用静液加工方法, 在镍片材料上加工出微细结构, 其切缝宽度在20μm以下。为了拓宽此技术的应用领域, 本文以不锈钢材料为加工对象, 针对加工中产生的短路现象, 制定进给运动控制方案, 设计微细电解线切割加工冲液系统, 在线制备加工用钨丝电极, 以微细缝为研究对象进行加工参数对比试验, 并对试验结果进行分析。

1 微细电解线切割方法简介

本文提出的微细电解线切割加工技术采用微米尺度的金属线作为微细电解加工的工具阴极, 结合高频脉冲电流技术, 使微细电解的加工间隙缩小到微米尺度, 结合数控运动, 达到微细结构的切割成形。微细电解线切割加工技术可加工两维复杂形状、高深宽比的微小零件和各种形状的微细缝槽, 具有在加工过程中不会产生内应力、表明质量好、成形精度高等优点, 特别适合高深宽比微小零件的单件小批量生产, 其加工原理如图1所示。

微细电解线切割加工技术是微细电解加工技术和线切割加工思想的结合, 它不但拥有微细电解加工的优点, 而且还有其自身的特点:①工具电极为线电极, 可以实现普通微细电解加工很难实现的高深宽比结构;②工具电极的形状简单, 其加工状态可以用较简单的数学模型去描述, 比普通微细电解加工更容易进行间隙实时控制。

在本文提出的微细电解线切割加工技术中, 采取了一系列创新性的技术措施, 例如:通过周期对刀等技术措施, 实现微米级小间隙加工, 减小加工的缝宽或槽宽;采取脉冲电源技术, 消除或显著拟制杂散腐蚀, 提高加工的定域性;进行微米级丝电极在线制备, 保证电极的直径和安装精度;采取微米级或纳米级精度的宏微进给平台, 为实现微米级结构的加工提供条件等。微细电解线切割加工具有独特的优点, 如生产准备周期短、无工具损耗、加工效率较高、加工消耗小和设备成本低等。

2 线电极的在线制备

对于直径在20μm以下的微细线电极, 其定位、装夹和加工都比较困难。为了提高加工精度, 将电极制作和工件加工统一在微细电化学加工系统中完成, 解决了微细电极的制作和装夹问题, 其加工原理如图2所示。

加工系统包括两个部分:加工回路和测量回路。在加工回路中, 钨丝装卡在夹具上作为阳极, 不锈钢片为阴极, NaOH溶液作为电解液。钨丝与不锈钢片平行放置, 保持平行可以使电场均匀, 从而保证均匀腐蚀。电解加工过程中, 阴极上有气泡 (H2) 冒出, 阳极发生电化学反应表现为钨丝溶解。

由于加工电压和电解液的浓度等因素影响线电极直径, 而线电极的尺寸精度直接影响微细电解线切割加工的精度, 故本文对加工电压和电解液浓度对线电极制作的影响进行了对比试验。

2.1 电压对线电极制作的影响

根据法拉第定律, 加工中传递电量的多少直接影响着材料的去除量, 所以电压的大小对腐蚀的速度有决定性的影响。保持溶液浓度、初始直径和目标直径等参数不变, 改变加工电压, 测得所需的腐蚀时间曲线, 如图3所示。从图3中可以看出, 在所需传递的电量相同的情况下, 电压的大小与腐蚀速度并不成线性的关系。

2.2 电解液浓度对线电极制作的影响

采用浓度为1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L的NaOH溶液进行对比试验, 加工电压取1V, 保持加工电压、初始直径和目标直径等参数不变, 改变NaOH溶液浓度, 测得所需的腐蚀时间曲线如图4所示。在钨丝的溶解过程中, 电流大小直接影响着线电极的溶解速度。溶液浓度的变化影响着电流的大小, 进而影响着线电极的成形。从图4中的曲线可以看出, 线电极腐蚀速度随着溶液浓度的增大而变快, 并近似成正比关系。

3 微细电解线切割加工冲液方式设计

不锈钢材料中含有Fe、C、Si、Cr、Ni等多种成分, 在加工过程中, 如果加工产物 (金属离子和气泡等) 不能及时地排出加工间隙, 就会引起短路, 从而影响加工的稳定性。与常规电解加工相比, 微细电解线切割加工的侧面间隙要小得多, 通常只有数微米, 加工产物的沉积会严重阻碍加工进行, 并且所用电极呈线状, 采用的电极丝直径往往只有数微米, 电解液的冲击易引起电极颤动, 从而造成短路, 现有针状电极冲液系统不能满足微细电解线切割加工需要, 所以必须根据微细电解线切割加工特点设计专用冲液系统, 可以有效去除加工产物, 从而大大提高加工稳定性。

电解液的流向一般分为正向流动、反向流动和横向流动。具体需根据型面、型腔、端面等因素来选择。根据微细电解线切割加工的特点, 主要分析比较两种冲液方式, 即径向冲液法和轴向冲液法。径向冲液法是指电解液沿线电极径向流动的一种冲液方法, 如图5a所示。轴向冲液法是指电解液沿着线电极轴向流动的一种冲液方法, 如图5b所示。

径向冲液法不仅会让线电极产生有害的振动, 还会在电解液流过线电极时产生涡流现象。在微细电解加工中, 加工间隙非常小, 线电极无规律的振动使加工稳定性大大降低, 缝宽增大, 短路频率升高。涡流会引起线电极的振动、失稳, 导致短路次数上升。轴向冲液中电解液顺着线电极流动, 对线电极没有直接径向的冲击力, 由冲液引起的线电极振动大大削弱。由于电解液没有绕流, 不会出现涡流, 而且加工间隙的电解液得到充分更新, 因此轴向冲液方式大大提高了加工的稳定性和加工精度, 故本文研究中采用轴向冲液方式。

4 试验系统及控制策略

4.1 试验系统

试验系统由微秒脉冲电源、电极系统、电解液及其循环系统、加工状态检测部分和运动控制部分组成, 如图6a所示。本系统采用德国PI公司的C843运动控制卡作为运动控制系统的核心, 控制高精度三轴运动平台实现X、Y、Z三个方向加工的伺服进给, 可以保证加工时每步0.1μm的进给分辨率和1μm的重复定位精度。试验系统实物如图6b所示。

4.2 控制策略

在微细电解线切割加工过程中加工间隙维持在很小的尺度, 这就要求系统能实时精确监测电参数的变化, 以便及时发现加工短路征兆, 迅速响应采取相应措施。而且由于线电极尺寸微小, 一旦发生短路后运动机构如果不能迅速响应, 电极将严重受损。

本文基于Labwindows/CVI虚拟仪器开发平台, 配合精密运动平台、伺服电机、电流传感器和运动控制卡、数据采集卡等虚拟仪器设备设计了微尺度线电极电解加工控制软件系统。

微细电解线切割加工间隙中短路的发生主要原因是加工产物 (金属离子和气泡等) 不能及时地排出加工间隙。本文将由于加工产物排出原因引起的短路现象定义为产物堵塞性短路, 产物堵塞性短路可采取切断加工电源和线电极的适当回退等措施有效消除。基于对以上短路现象的判断和辨识, 本文采用以下进给运动控制方案:系统实时检测加工电流的变化, 当电流超过所设定的阈值时, 工件迅速回退, 切断加工电源, 等待一段时间后接通电源继续加工。当加工完成后, 脉冲电源和电解液泵停止, 电极回退至初始位置。微细电解线切割加工控制流程如图7所示。

5 微细电解线切割参数试验及分析

本文以不锈钢 (0Cr18Ni9) 为加工材料进行微细电解线切割加工的基础试验。在进行微细电解线切割试验之前, 必须制作微米尺度的线电极。采用上述电极在线制作法制备加工用电极, 初始直径为20μm的钨丝, 浸没在1mol/L的NaOH溶液中, 加工电源电压为1V, 在线制得直径为10μm的钨丝线电极。本文针对影响微细电解线切割加工的三个重要因素电解液、加工电压和进给速度进行了参数试验。

5.1 不同电解液的对比试验

在相同的加工条件下, 采用直径为10μm的钨丝线电极;线电极轴向冲液, 冲液流量为800L/h;电源的加工电压为6V, 脉冲宽度为20μs, 脉冲周期为2ms;进给速度为15μm/min, 分别用10g/L的NaCl溶液和10g/L的NaNO3溶液对不锈钢 (0Cr18Ni9) 进行电解加工试验, 其结果如图8所示。

由图8可见, NaCl电解液的杂散腐蚀较严重, 加工精度低 (图8a) , 而采用同等浓度的NaNO3电解液可显著提高加工的定域性, 加工精度高, 使缝宽大大缩小 (图8b) 。这是因为NaCl电解液的电流效率几乎是常数, 接近100%, 一般不随阳极材料、电解液浓度、温度和加工中电流密度大小等变化, 而NaNO3电解液的电流效率不仅随加工材料、电解液浓度、温度等变化, 而且电流密度不同时, 由于钝化现象会使电流效率出现大幅度变化。在电解加工中, 为了尽可能减少加工间隙, 提高加工精度, 通常选用NaNO3溶液作为电解液。

5.2 不同加工电压对比试验

在相同的加工条件下, 采用直径为10μm的钨丝线电极;线电极轴向冲液, 冲液流量为800L/h;电源的脉冲宽度为20μs, 脉冲周期为2ms;进给速度为15μm/min;电解液为10g/L的NaNO3溶液, 分别采用加工电压6V、6.5V、7V和8V在不锈钢 (0Cr18Ni9) 上进行加工试验, 缝宽随电压增大而增大, 如图9所示。

从图9可知, 电压幅值从6.0V增加到8.0V, 侧面间隙依次增大。这是因为随着脉冲信号电压幅值的提高, 电极暂态过程的反应电流变大, 工件上发生溶解蚀除的部分扩大, 单位时间内阳极材料的电化学去除量增大, 定域性下降, 杂散腐蚀变大。图10是电压幅值分别采用6V和8V时, 放大300倍的微缝对比SEM照片。从图10可以看出, 采用6V的电压幅值为比8V能明显提高微细电解线切割加工的定域性, 采用8V的电压幅值不但使微缝宽度增大, 而且使其宽度不均匀, 杂散腐蚀较严重, 因此加工电压取在6～6.5V较为理想。对照图9和图10可知理论分析和实际试验结果相吻合。

5.3 不同进给速度对比试验

在相同的加工条件下, 采用直径为10μm的钨丝线电极;线电极轴向冲液, 冲液流量为800L/h;电源电压为6.5V, 脉冲宽度为20μs, 周期为2ms;电解液为10g/L的NaNO3溶液, 分别采用7.5μm/min、15μm/min和20μm/min的进给速度进行加工试验, 其中以20μm/min的速度进行加工时, 发生严重短路, 使加工无法进行, 进给速度为7.5μm/min和15μm/min的加工结果如图11所示。

由图11可知:进给速度过低, 缝边缘出现波浪形 (图11a) ;进给速度过高, 易出现频繁短路而阻碍继续加工;采用恰当的进给速度, 缝边缘的平整度大大提高, 并且加工稳定性好 (图11b) 。

加工结果出现上述明显的差异, 是因为当进给速度变为原来的1/2时, 线电极对已加工表面的二次加工时间增大两倍, 二次加工时间越长, 自然其杂散腐蚀作用相对就比较强烈, 从而造成了微缝的加工精度和加工表面质量都大大降低。从图11a还可以看出, 侧壁已加工区的表面不平整, 反过来又影响着后续加工的电场分布, 更加恶化微缝的加工精度和缝宽均匀性。而采用较快的进给速度, 随着加工深度的增大, 线电极对已加工表面的杂散腐蚀作用变得相对很弱, 从而获得缝宽更小、更均匀的微缝。由此可见, 进给速度的大小对加工工艺的影响非常明显, 在临界进给速度范围内提高线电极的进给速度是微细电解线切割加工中的最重要的工艺手段之一。

5.4 参数优化

根据试验结果进行加工参数的优化, 优化结果:电解液为10g/L的NaNO3溶液;加工电压为6V;脉冲宽度为20μs, 脉冲周期为2ms;进给速度为15μm/min。采用直径为10μm的钨丝线电极, 进行线电极轴向冲液, 配合优化后的参数在不锈钢工件上加工出缝宽小至30μm的微细缝, 加工稳定性好, 加工结果如图12所示。

5.5 拓展运用

在微细缝的加工过程中, 线电极结合数控运动, 可达到微缝外的微细结构的切割成形。以上文讨论得出的优化参数进行拓展试验, 通过控制线电极路径, 在不锈钢 (0Cr18Ni9) 试件上切割出了微探针结构和微直角结构, 分别如图13和图14所示。图13所示为直径10μm的微探针, 直径均匀。图14所示为微直角结构, 其成形精度达到1μm。

6 结束语

本文对微细电解线切割加工技术进行了研究。分析了冲液方式对加工精度的影响;针对加工中产生的短路现象, 制定了进给运动控制方案;实现了用电化学腐蚀法在线制备微米级线电极。设计了适合微细电解线切割加工特点的轴向冲液系统, 能有效均匀流场, 减小线状电极的振动, 提高加工精度, 并显著提高了微细缝电解加工的稳定性。采用自制的直径为10μm的钨丝线电极, 针对影响微细电解线切割加工精度的主要因素, 进行了参数对比试验, 并配合优化的加工参数, 在不锈钢材料上稳定加工出缝宽30μm左右的微缝结构以及直径为10μm的探针和微直角结构, 其尺寸均匀, 加工稳定性好。

摘要：讨论了微细电解线切割加工的机制;针对加工中产生的短路现象, 制定了进给运动控制方案;采用电化学腐蚀法在线制备了直径为10μm左右的钨丝线电极;设计了适合微细电解线切割加工特点的冲液系统;针对电解液、加工电压和加工速度等影响微细电解线切割加工精度的因素进行了参数对比试验, 通过优化加工参数, 在不锈钢 (0Cr18Ni9) 试件上加工出了小至30μm的微缝以及直径为10μm的探针和90°微直角结构, 尺寸均匀, 加工稳定性好。

关键词：微细缝,线状电极,电解加工,加工精度

参考文献

[1]Zhu D, Wang K, Qu NS.Micro Wire Electrochemi-cal Cutting by Using In Situ Fabricated Wire Elec-trode[J].Annals of the CIRP, 2007, 56 (1) :241-244.

[2]Ki m B H, Na C W, Lee Y S, et al.Micro Electro-chemical Machining of 3D Micro Structure UsingDilute Sulfuric Acid[J].Annals of the CIRP, 2005, 54 (1) :191-194.

[3]Schuster R, Kirchiner V, Allongue P, et al.Electro-chemical Micro Machining[J].Science, 2000, 289:98-101.

[4]朱荻, 王明环, 明平美, 等.微细电化学加工技术[J].纳米技术与精密工程, 2005, 3 (2) :151-155.

[5]王昆, 朱荻, 张朝阳.微细电解线切割加工的基础研究[J].中国机械工程, 2007, 18 (7) :833-837.

建筑物结构缝论文 第4篇

关键词： 超聚焦； 表面等离子体激元； 超分辨； 超常光学透射

中图分类号： O 436.1 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.05.015

文章编号： 1005-5630（2016）05-456-05

引 言

太赫兹波是指振荡频率为0.1～10 THz的电磁波。太赫兹波由于具有能量低、安全性高、穿透力强等特性，因此在通信、安检、生物医学、成像等方面具有重要的应用前景。尽管太赫兹辐射的光子能量相对较低，但是这一波段仍然包含了丰富的光谱信息。利用太赫兹波的光谱分辨率特性发展的太赫兹光谱成像技术，不但能够辨别物体的形貌，而且可以鉴别物体的组成成分[1-5]。

随着太赫兹技术的不断发展，人们对太赫兹波段成像的分辨率和聚焦光斑的尺寸提出了更高的需求。如利用太赫兹光谱对生物大分子振动的响应来研究生物细胞内部的反应，或者利用太赫兹辐射对自由载流子的响应来研究半导体微结构的工作过程。在这些研究中需要太赫兹光谱成像的分辨率突破其波长限制达到亚微米或纳米尺度，这就要求成像系统的分辨率突破衍射极限的限制。如何突破衍射极限，实现超分辨率成像已经成为该领域研究的一个热门课题[6-7]。为了突破衍射极限，其中可实现超聚焦效应的表面等离子体棱镜的研究得到了很大的发展[8]。2007年Xu等利用纳米缝结构[9]，在可见光波段通过优化设计相邻的纳米缝的宽度，得到渴望的相位差，实现了一个半高宽为0.46λ的超聚焦，成功地突破了衍射极限。但是这样的设计没有考虑到相邻缝之间的耦合作用，并且设计过程繁琐。2014年Maklizi等报道了一种采用槽缝结构的设计[10]，基于表面等离子体和相位匹配原理，这种结构可以在可见光和紫外波段实现超聚焦效应，并且获得的聚焦点的尺寸可以达到约1/3 λ。虽然该结构可以获得更小的半高宽的焦点尺寸，但是整个装置的透射率较低。

本文提出了一种基于槽缝结构的新的结构。通过增加缝隙孔径的个数和在结构的入射端表面增加经过优化设计的浅槽，从而很好地运用超常光学透射现象和相位匹配原理，获得一个透射率是Maklizi等提出结构4.6倍的超聚焦效应。经过有限时域差分法（FDTD）仿真计算，验证我们设计的结构可以获得半高宽约为1/4 λ的聚焦点。

1 结构设计

图1为设计的结构示意图。为了使结构可以实现超聚焦效应，首先，在一个一定厚度的金属板上设计一个单一的亚波长缝隙，并在这个缝隙的两侧增加周期性的浅槽。其次，为获得更小的聚焦尺寸，通过参数扫描不断优化浅槽的周期p、槽宽wg、槽深h、浅槽与缝隙的距离a和减少浅槽数目来实现。当确定好第一个缝隙和周围浅槽的位置后，再在结构的两侧增加对称的另外两个缝隙，并同时增加和第一个缝隙两侧相同的浅槽。接着，为了实现超常光学透射（EOT），保证选择的垂直入射的横磁（TM）波照射到装置入射端表面发生衍射后可以激励表面等离子体波矢，其大小为kspp，则在入射端表面缝隙的周围设计了具有周期性排列的浅槽，浅槽的周期为[11]

2 工作原理

工作原理主要分为两部分：增透原理和超聚焦效应原理。结构的工作原理如图3所示。

2.1 超聚焦增透

由超常光学透射现象可知，对某段特定波长的光，其透过具有许多亚波长孔径排列的不透明屏幕结构（如金属）要比相同面积大小的单个孔径透过的光多。所以在金属的入射端表面设计出周期性浅槽结构，使其产生EOT现象来实现透射增强的目的。对于周期性亚波长浅槽结构，在特定波长照射下，可以激励表面等离子体波，激励出的表面等离子体波沿着表面向亚波长缝隙传播，然后在亚波长缝隙里与入射光进行耦合，从而大量增透，穿过亚波长缝隙达到出射端。同时，为了进一步增加透射能力，我们所设计的亚波长缝隙的长度为工作波长的四分之一，这样就可以形成法布里珀罗谐振来进一步增强透射能力。

2.2 超聚焦效应

当垂直入射的TM波λ0从入射端经亚波长缝隙到达出射端后，由于亚波长缝隙的原因，会发生衍射现象。这样经过缝隙衍射的入射波则可以传播到达缝隙周围的周期性亚波长浅槽结构上，同样地由于这些亚波长浅槽的结构则又会激励表面等离子体波，这些被激励的表面等离子体波在表面传播的同时又会继续发生衍射。由于亚波长周期性浅槽的尺寸是经过参数扫描并进行了最优化设计，衍射的表面等离子体波会由于相位匹配的原因，在距离装置的出射端表面的一定距离发生干涉增强效应。这样便在近场区域产生了一个明亮并且相当窄小的聚焦点，从而形成超聚焦的现象。

3 仿真与讨论

通过时域有限差分法（FDTD）来进行数值仿真，以证明所设计的结构可以实现一个高透射率的超聚焦功能。在数值仿真中，选择金作为金属材料。金属金在太赫兹波段的光学特性可以利用一个德鲁德（Drdue）模型来进行表征[12]，具体方程如下：

式中：ωp为材料的等离子体共振频率；ω为角频率；Γ为原子间的碰撞频率；j为虚部单位。当材料为金时，通过查阅相关文献可以得到具体的数值为：ωp=2.243 10×1016rad/s；Γ=1.244 07×1014rad/s。

仿真的工作波长选择1 058 μm的TM波。在图1中，整个金属膜的厚度H为500 μm，中间的缝隙宽度wg=120 μm，结构入射端实现增透功能的结构参数为：a′=90 μm；w′g=100 μm；T=200 μm；h′=150 μm。结构出射端实现超聚焦功能的结构参数为：a=300 μm；wg=80 μm；p=200 μm；h=100 μm。

nlc202309082338

运用上述参数值，得到仿真结果如图4所示。由图4（a）可以观察到一个明亮的焦点在距离装置出射端表面的900 μm处，图4（b）为垂直于光轴方向的一个焦点磁场强度的剖面曲线。经过测量计算，聚焦点的半高宽为280 μm，大约为1/4λ，成功突破了衍射极限，实现了超聚焦。

另外，我们计算了所设计结构的透射率，并与传统的在入射端没有槽的结构进行了对比。在对比仿真过程中，两种结构的共有结构参数都设定为相同值，并且使用同一工作波长。比对结果表明，我们所设计的结构透射率为0.12，而传统结构的透射率为0.026，两者之比为4.6，证明了我们的结构可以实现一个高透射率的超聚焦。如图5所示，在波长1 058 μm处本文新结构的透射率是传统结构透射率的4.6倍。

4 结 论

本文提出了一种奇异表面等离子体棱镜结构。基于严格的表面等离子体关系、超常光学透射现象和相位匹配的原理，我们所设计的棱镜结构在太赫兹波段，可以成功突破衍射极限，获得一个半高宽只有14λ的聚焦点，同时透射率是传统表面等离子体棱镜结构的4.6倍。太赫兹波超聚焦增强透射结构的研究很有必要和意义，该方面的成果在太赫兹超分辨成像等领域具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1] FERGUSON B，ZHANG X C.Materials for terahertz science and technology[J].Nature Materials，2002，1（1）：26-33.

[2] DU S Q，LI H，XIE L，et al.Vibrational frequencies of anti-diabetic drug studied by terahertz time-domain spectroscopy[J].Applied Physics Letters，2012，100（14）：143702.

[3] 许景周，张希成.太赫兹科学技术和应用[M].北京：北京大学出版社，2007：1-12.

[4] WOODWARD R M，COLE B E，WALLACE V P，et al.Terahertz pulse imaging in reflection geometry of human skin cancer and skin tissue[J].Physics in Medicine and Biology，2002，47（21）：3853-3863.

[5] 朱亦鸣，高春梅，陈麟.基于平行板波导的双槽谐振腔的特性研究[J].光学仪器，2014，36（4）：323-327.

[6] MA C B，LIU Z W.Focusing light into deep subwavelength using metamaterial immersion lenses[J].Optics Express，2010，18（5）：4838-4844

[7] BERRY M V，POPESCU S.Evolution of quantum superoscillations and optical superresolution without evanescent waves[J].Journal of Physics A：Mathematical and General，2006，39（22）：6965-6977.

[8] FU Y Q，ZHOU X L.Plasmonic lenses：a review[J].Plasmonics，2010，5（3）：287-310.

[9] XU T，DU C L，WANG C T，et al.Subwavelength imaging by metallic slab lens with nanoslits[J].Applied Physics Letters，2007，91（20）：201501.

[10] MAKLIZI M E，HENDAWY M，SWILLAM M A.Super-focusing of visible and UV light using a meta surface[J].Journal of Optics，2014，16（10）：105007.

[11] DONG J J，LIU J，HU B，et al.Subwavelength light focusing with a single slit lens based on the spatial multiplexing of chirped surface gratings[J].Applied Physics Letters，2014，104（1）：011115.

[12] DRUDE P.Zur elektronentheorie der metalle[J].Annalen der Physik，1900，306（3）：566-613.

论混凝土结构施工缝的处理 第5篇

大体积混凝土由于结构的散热要求和墙柱钢筋混凝土立模的限制, 或由于平面尺寸很大的钢筋混凝土板、梁结构在组织流水作业时分段的需要和因无法组织连续施工而必须中途停顿等混凝土的浇筑不得不沿高度或水平方向分次进行, 从而在每两次浇筑的混凝土之间形成了水平的或倾斜的分隔面, 这就是施工缝。施工缝的老混凝土表面往往有一层灰白色的乳皮, 这是在浇筑收仓振捣时由上浮集中于表面的含水层水量很大的浮浆形成的。它强度很低, 抗渗能力差, 因此, 必须重视施工缝的处理, 对先期浇筑的混凝土表面的杂物和乳皮, 必须清除干净, 使其表面成为一个新鲜洁净有一定石子外露起伏不平的麻面, 以便与新浇混凝土有足够的粘结力, 切实保证建筑物的整体性。否则会严重影响结构的整体性、强度、抗渗性和耐久性。

在绝大多数现浇混凝土结构的施工过程中, 施工缝都是难以避免的。合理的设置施工缝, 配合适当的养护措施, 能有效的抑制大体积混凝土温度裂缝和沉缩裂缝的产生和发展。关键在于如何消除其对结构的不利影响, 施工部门对此应予以高度重视。

2 施工缝的设置

施工缝的设置要综合考虑以下原则:

(1) 施工缝应留在结构剪力较小的部位;

(2) 施工缝一般应垂直于结构的纵轴线;

(3) 施工缝应避开结构的薄弱环节;

(4) 施工缝的设置应考虑施工简便易行。

3 施工缝处理方法及注意事项

3.1 无防水要求的施工缝处理

部位:主要指中板梁、板、内墙和内柱施工缝。

处理方法:旧混凝土接触处, 彻底清除施工缝处残渣, 并用压力水冲洗干净, 充分湿润, 残留在混凝土表面的积水予以清除;钢筋上的油污、水泥砂浆及浮锈等清除;在浇筑混凝土前, 先在施工缝面涂刷专用混凝土界面剂。

3.2 有防水要求的施工缝处理方法

部位:底板、顶板和外墙施工缝。

处理方法:同无防水要求的施工缝处理方法, 另在施工缝处增设止水带, 止水带采用镀锌钢板止水带。

4 施工缝的处理方法分类

一是去除乳皮层;二是使混凝土表面不形成乳皮层;三是对乳皮层进行补强。

4.1 去除乳皮层法

这类方法中有些是已经长期使用的常规方法, 有些则是近一二十年发展起来的新方法。

4.1.1 凿毛法

凿毛法是人工用小锤、凿子去除乳皮使石子外露形成凸凹不平的强度高的混凝土面, 经喷水冲净后铺2-5cm与混凝土同标号的砂浆层后, 续浇新混凝土。此法应在老混凝土硬化到相当强度 (2.5Mpa以上) 方可采用, 一般在浇筑后32-40小时为宜, 如施工周期允许, 晚一些进行则更好, 以免凿松石子, 造成不应有的混凝土损失。凿毛法可以凿成明显的不平面, 有利于新老混凝土的结合, 很好地保证结构的整体性和抗渗性。由于该法可在混凝土达到适当强度后的任何时间进行, 处理时间安排较为灵活, 所以尽管工人劳动强度较大, 工效较低, 并且比其它方法要多损失一些混凝土, 还难免会使老混凝土面层中留下少量微细裂纹, 但目前中、小型现浇混凝土工程中仍常采用此法。

4.1.2 刷毛法

在混凝土凝结后, 混凝土还没有完全硬化时, 人工用钢丝刷将混凝土表面进行冲刷, 使其形成毛面, 称为刷毛。人工刷毛如果时间安排得当, 可以只刷去乳皮而不触动粗骨科。与凿毛法比, 既可提高工效又可降低劳动强度。开始刷毛的时间随气温、混凝土的特性而不同, 一般气温高、坍落度小、水灰比小、使用促凝剂时, 开始进行刷毛时间就应早些, 如春秋季节是在浇筑完毕后10-16小时后进行刷毛;冬季是在18-24小时后进行刷毛。刷毛时间过早会使混凝土表层松散和冲去表层混凝土;过迟则混凝土已经硬化, 不仅增加工作困难, 而且不能保证质量。钢筋特别稠密的地方用小铁钩钩去表层乳皮。全部刷完后, 再用高压水冲洗。刷毛后, 用干净麻袋或草袋盖上, 进行养护。

4.1.3 冲毛法

冲毛法是通过喷枪以压力水射流或掺砂压力水射流冲去乳皮的方法。工效高, 质量好, 劳动强度低, 较经济。

过去多用0.1-0.3Mpa低压水冲毛。由于冲击力小, 仅能在终凝后的一段较短时间内进行, 时间较难掌握。为了克服冲毛时间受限制的缺点, 人们对低压水冲毛法作了改进。办法是在混凝土收仓并基本收水后, 在表面喷洒2mm左右一薄层缓凝剂液, 这样可使乳皮层缓凝, 保证在下面混凝土硬化到相当强度后, 乳皮层仍能被低压水冲动, 可冲毛的时间范围便大大加长, 有利于施工安排, 这就是“表面喷缓凝剂冲毛法”。

近年来, 人们改用掺砂的高压水 (压力在10-30Mpa以上) 冲毛, 应用于已硬化混凝土面层获得成功, 它可以像凿毛一样在混凝土基本硬化后的任何时间进行, 随着混凝土强度的增长相应增大水压力, 能冲掉乳皮层即可。这样, 施工缝处理时间的安排就有了更大的灵活性, 很受施工人员欢迎。而且此法处理质量很好, 工效很高, 所以“高压水掺砂冲毛法”已成为大型现浇混凝土工程中经常应用的方法。

近似的方法还有“风砂枪喷毛法”是以压缩空气将经过筛选的粗砂通过喷枪喷出, 把混凝土表面打毛。喷出前应适量掺水, 以减少粉尘。这种方法施工质量较好, 工效高, 但清除遗留石碴和砂子需要收集设备, 工序较繁, 劳动条件差。

4.2 不形成乳皮法

如果能采取某种措施使混凝土收仓时不形成乳皮, 则实际上可省去处理乳皮的工作, 使施工缝处理大为简化。国外已开始采用的“层间浇注超缓混凝土层法”即可达到这一目的。办法是, 待下层混凝土整平收仓后, 在初凝前即在其上浇一层10-20cm厚掺较多的高效缓凝剂 (视需要而定) 的超缓凝混凝土层, 使其缓凝15-30小时, 待其尚呈软塑状态可以振捣时, 浇上层混凝土。只要缓凝混凝土还允许插入振捣器充分振捣, 三层混凝土即可形成整体, 可较去除乳皮法大大提高结合强度。此法, 在较长的缓凝时间内, 可保证上层混凝土部位有足够的扎筋和立模时间, 且完全省去了去除乳皮法处理乳皮的时间, 劳力、经费大为节省。

4.3 乳皮层补强法

如果能对强度很低的乳皮层进行补强, 则乳皮层就不必要去除。“涂刷混凝土界面剂法”这是一种可以达此目的的理想方法。

近年来, 我国冶金建筑研究总院研制成两种新技术产品YJ-302和YJ-303混凝土界面处理剂。只要将已硬化的混凝土面冲洗干净并晾干, 直接在其上涂刷一薄层该界面处理剂, 即可渗入乳皮毛细孔, 经反应硬结而使乳皮层强度大为增强, 随后再铺填砂浆并浇新混凝土, 即可使新老混凝土高强度结合。与不去乳皮而直接浇新混凝土的方法比, 结合强度可提高15-30倍, 比完好混凝土自身的结合强度还高得多, 是完全能保证结构的整体性和抗渗性的。同时, 与凿毛法相比, 其处理的工效高数十倍, 而且此法在钢筋密布、狭窄、难以作常规处理的场合, 显出特殊的优越性, 所以这是一种很有前途的施工缝处理方法。

5 后浇带施工缝混凝土浇筑施工注意事项

施工缝处采用镀锌钢板止水带焊接连接, 施工时确保止水带位置准确, 焊接牢固, 不出现漏焊或焊穿, 确保焊缝部位明水无法通过。在浇筑前先对其清理, 并涂刷混凝土界面处理剂, 凿表面打毛, 保证混凝土的粘结、防水性能, 及时进行混凝土浇筑;后浇带在其两侧的混凝土龄期达到42d后再施工。后浇带采用强度等级不低于C35的补偿收缩混凝土浇筑, 进行28d以上的养护。

6 结语

综上所述, 对绝大多数现浇混凝土结构而言, 施工缝是难以避免的。施工缝的处理对保证结构的整体性, 强度、抗渗性和耐久性是至关重要的, 必须充分重视。对于中、小型现浇混凝土工程, 如果条件受限制, 凿毛、刷毛及低压水冲毛法还是可以选用的, 而大型工程以及条件具备的中、小型工程, 则应该尽力推广应用新发展起来的高效、优质, 费省的“表面喷缓凝剂冲毛法”、“高压水砂冲毛法”, “混凝土界面处理剂法”和“超缓凝混凝土层法”。

摘要：混凝土结构施工缝的处理对保证结构的整体性、强度、抗渗性和耐久性起着非常重要的作用, 应引起施工部门的高度重视。施工缝的处理有三个基本方法:去除乳皮层、避免形成乳皮层和对乳皮层进行补强。施工单位可视各种方法的特点选择采用。

框架结构混凝土施工缝处理方法探析 第6篇

1 框架结构梁柱节点施工方法及缺陷

1) 早期在一般的框架结构施工中, 浇注完一层柱子后, 进行支模, 模板安装完成后才进入下道工序浇注上层梁混凝土, 因此根据施工工期及人, 材, 机等情况, 新老混凝土接续间隔期长短不一, 在浇注时一般节点 (梁柱交界处) 随梁混凝土一起浇注, 并且节点混凝土强度等级按梁进行施工。

2) 随着科研的发展及施工水平的提高, 针对梁柱节点施工质量薄弱的特点采取一系列措施, 在浇注上层梁柱时用钢钎进行凿毛处理, 浇注前对老混凝土进行浇水湿润, 并用高标号水泥砂浆铺在交接面上, 梁柱节点区混凝土强度等级一般采用柱子, 在浇注节点区时加强振捣并严格控制水灰比。经过一系列处理措施后, 施工质量得到了提高, 但梁柱节点区混凝土仍旧是施工薄弱区, 很难取得理想的接续效果。

3) 虽然接续部位进行了处理, 但其缺陷是很明显的。首先用钢钎进行凿毛处理, 极易伤及老混凝土, 以致老混凝土产生初始微裂缝, 严重影响新老混凝土的接续强度, 且凿毛处理难于控制处理质量标准, 浇注前对接续部位进行浇水湿润很容易适得其反, 从而增大了交接面处混凝土的水灰比, 而用高标号水泥砂浆铺在交接面上很容易由于高标号水泥砂浆与新混凝土浆体凝结及收缩不同, 使接续面更容易产生初应力和初始微裂缝。而节点区混凝土强度等级区别与梁, 从而使柱梁节点区实际产生了四个界面区 (虽然梁与节点区整体浇注, 但混凝土强度等级一般不同, 因而也造成了薄弱界面) , 在施工时很难控制振捣密度与时间, 很容易由于振捣过深而伤及老混凝土, 或者由于加强振捣而使本来水灰比就比较小的混凝土产生局部泌水现象, 从而影响混凝土强度的增长, 降低界面粘结强度。

2 梁柱节点区破坏机理及抗震设计要求

由震害调查可见, 梁柱节点区的破坏, 大都是由于节点区无箍筋或少箍筋, 在剪压作用下混凝土出现斜裂缝甚至挤压破坏, 造成纵向钢筋压屈成灯笼状。因此, 保证节点区不过早发生剪切破坏的主要措施是保证节点区混凝土的强度及密实性, 在节点区配置足够的箍筋。设计梁柱常常采用不同等级的混凝土, 施工时必须注意梁柱节点部位混凝土等级应该和柱混凝土的等级相同或略低 (相差不能超过5Mpa) 。从而实现强节点强锚固。在竖向压力及梁端柱端弯矩, 剪力作用下, 节点区存在较复杂的应力状态。节点的破坏过程大致可分为二个阶段:第一阶段为通裂阶段。当作用与核心的剪力达到60~70%时, 核心区出现贯通斜裂缝, 裂缝宽度约为0.1~0.2m m, 钢筋应力很小 (不超过20Mpa) , 这个阶段剪力主要由混凝土承担。第二阶段为破裂阶段。随着反复荷载逐渐加大, 贯通裂缝加宽, 剪力主要由混凝土承担, 箍筋陆续达到屈服, 在混凝土挤碎前达到最大承载能力。设计时以第二阶段作为极限状态。

3 规范对施工缝留置及处理要求

为使混凝土结构具有较好的整体性, 混凝土的浇注应连续进行。若因技术或组织的原因不能连续进行浇注, 且中间的停歇时间有可能超过混凝土的初凝, 则应在混凝土浇注前确定在适当位置留设施工缝。施工缝就是指先浇混凝土已凝结硬化, 再继续浇注混凝土的新旧混凝土间的结合面, 它是结构的薄弱部位, 因而宜留在结构受剪力较小且便于施工的部位。柱应留水平缝, 梁板墙应留垂直缝。当从施工缝处开始继续浇筑混凝土时, 须待已浇筑的混凝土抗压强度达到1.2N/m m2。后才能进行, 而且需对施工缝作一些处理, 以增强新旧混凝土的连接, 尽量降低施工缝对结构整体性带来的不利影响。处理过程是:先在已硬化的混凝土表面上, 清除水泥薄膜和松动石子以及软弱混凝土层, 并加以充分湿润, 冲洗干净, 且不得留有积水;然后在浇筑混凝土前先在施工缝处铺一层水泥浆或与混凝土内成分相同的水泥砂浆;浇筑混凝土时, 需仔细振捣密实, 使新旧混凝土结合紧密。

4 改进施工缝处理方法及理论依据

1) 大量实验表明接续面进行粗糙处理可以明显提高接续面粘结强度, 但粗糙度提高到一定程度后, 接续面粘结强度的提高不再明显。用普通凿毛方法存在明显缺陷, 而采用高压水喷射处理可以得到较好的粗糙界面, 并且不伤及老混凝土, 但高压水设备造价昂贵, 技术含量高, 应用高压水处理较少数量的施工缝不太实际。因此在浇注下层柱子时, 待混凝土初凝后用人工方法使柱子上表面呈现锯齿状, 根据混凝土粗骨料粒径大小 (一般为2~4cm) , 锯齿深度为粘结面老混凝土最大骨料粒径的1/4~1/2;切槽的平均宽度为粘结面老混凝土最大骨料粒径的1~1.5倍。此法的最大优点是便于控制施工质量, 使粘结面上的粗糙度具有良好的均匀性。这样既避开了凿毛, 避免伤及老混凝土结构, 又实现了接续面的粗糙, 且容易控制质量标准, 在接续时只用剥离松动的粗骨料。

2) 为了减少节点区薄弱界面数量, 应在节点区二侧把梁断开浇注 (即使不断开, 由于节点混凝土强度等级不同与梁混凝土, 也会产生界面薄弱层) , 而节点连同上层柱子一起浇注, 这样使得节点区存在三个接续面, 柱子只有一个接续面 (少了一个接续面) , 有利于提高柱子混凝土的抗剪能力, 延缓柱子斜裂缝的出现。同时也符合抗震要求的强柱弱梁原则, 延缓柱子屈服的时间。

3) 在留置梁施工缝时应留成斜向45°角 (梁底施工缝在柱子边) , 这样处理的结果一方面使节点区梁端剪力不与施工缝重合, 有利于抗剪抗拉, 延缓混凝土裂缝出现的时间。另一方面斜上补比斜下补粘结面强度高, 同理斜上补应比传统施工方法中的侧补强度高。

5 结论

根据实验及理论成果结合框架结构混凝土梁柱节点部位施工薄弱区进行探讨, 重点从现行工程实际出发并充分考虑经济及现实因素, 提出了节点部位施工缝接续处理的新方法讨论其理论依据, 并且已经在部分工程中进行实践, 取得了良好的接续效果。但有待于大量工程实践证明其有效性, 同时值得进一步进行理论及实验分析。当前有关科研主要从宏观到微细观出发, 通过实验及理论分析初步揭示了新老混凝土的粘结机理, 要从当前的施工企业实际水平研究面向工程应用的施工方法, 从而把理论成果应用于实践, 提高施工企业的整体素质, 保证施工质量, 更好的满足设计预期目标。

摘要：本文利用新老混凝土接续实验及理论分析的科研成果, 结合框架结构混凝土施工中存在的柱子施工缝, 提出施工缝设置及接续处理的新方法并讨论其理论根据, 用于指导施工, 提高施工质量。

大坝结构缝变形形态的模拟方法研究 第7篇

1 大坝结构缝变形形态

大坝缝变形是由于大坝混凝土结构受施工工艺或者相应作用力等因素的影响产生的。在混凝土结构的坝体工程中, 大坝缝一般呈现从横状态分布, 有的大坝缝刚开始的裂缝间隙几乎不存在, 但由于受到后来外力或者内力作用因素的影响逐渐产生较大裂缝, 有的大坝裂缝则是从一开始就有很一定的裂缝间隙, 后来由于受到混凝土温度等因素影响, 裂缝状态渐渐发生更大的变化。有的大坝缝再出现裂缝之初, 有过一定的处理, 但后来受到一些因素影响, 仍然再次产生裂缝。总之, 大坝缝会由于受到各种作用力或者因素的影响, 会有各种的缝变形形态。大坝结构中的大坝缝一般有永久大坝缝和灌浆大坝缝两种形式。大坝缝在没有经过灌浆处理之前, 它的缝隙抗拉强度一般和坝体质量以及使用时间等有关, 如果大坝混凝土结构早期受到自身温度因素的影响, 坝体温度升高时, 大坝缝的抗拉强度为零, 当坝体温度降低时, 大坝缝才拥有抗拉应力, 但是不管混凝土坝体温度变化如何, 混凝土结构本身强度不会发生很大变, 如果大坝缝被因受坝体混凝土结构影响, 出现裂缝间隙后, 及时对大坝缝进行闭合, 它也不具有抗拉力作用。相反, 如果对大坝缝有过灌浆处理, 那么经灌浆处理的大坝缝的抗拉力轻度与灌浆材料有着密切关系, 灌浆处理过时的大坝缝的张开程度就是灌浆厚度。一般情况下灌浆缝的厚度与大坝本体厚度是不能够相比的, 因此它的作用力对于大坝缝的影响与坝体结构作用力对于大坝缝的影响也是小出很多的, 因此大坝缝受内部作用影响的变形可能几乎没有。另外, 大坝缝介质对于坝体混凝土结构传热影响也几乎没有。

2 弹簧间隙组合元的工作原理

传统的模拟分析计算方法在进行大坝结构缝变形形态分析计算时, 不仅计算量大, 而且在进行计算分析时也有一定的困难, 而运用弹簧间隙组合元方法对大坝结构缝的裂起始、张开和灌浆等过程进行模拟分析, 不仅可以克服以上传统模拟方法的不足, 而且模拟过程也更加全面、形象, 对于后期分析总结更加有利。弹簧间隙组合元是通过弹簧元与间隙元串联组合形成的。弹簧间隙组合元在对大坝缝变形形态的变化模拟计算过程中, 如果已知大坝缝隙的左右两个节点以及左右两个节点在单元方向上的应力, 那么在间隙值为零时, 左右节点的应力值相等。大坝缝进行灌浆前和灌浆后, 弹簧元的变化和灌浆混凝土的弹性值不一样, 在进行大坝缝灌浆处理后, 如果灌浆材料很厚, 也就是说大坝缝的张开度很大, 那么弹簧元的变化和灌浆材料的弹性模量相同。如果大坝结构缝的左右节点在一起, 那么单元方向就是大坝结构缝面在这个位置的法线方向。如果没有发生重合, 单元方向就是两个节点的连线方向。对于大坝结构缝的间隙值为零时的情况, 就是说大坝缝的抗拉力值情况, 一般大坝缝如果开始就具有间隙时, 那么大坝缝是没有抗拉力强度的。只有没有具有初间隙值, 进行灌浆处理后, 大坝缝才具有抗拉力强度值。这个抗拉力强度值随着灌浆情况变化而不同。其具体工作原理如图1所示。

3 弹簧间隙组合元模拟计算在大坝结构缝变形形态中的应用

以大坝结构缝变形形态为例, 运用弹簧间隙组合元进行实际形态的模拟计算以及分析。

3.1 实例模拟。

假设某大坝结构缝在进行灌浆处理之前, 并且无初始间隙, 具有一定的抗拉力强度, 具有初始间隙后没有抗拉力强度, 那么大坝结构缝将随着灌浆处理中的灌浆材料的变化, 抗拉力强度重新变化另外, 大坝结构永久缝在第一次被拉开前有一定的粘结强度, 被拉开后不灌浆处理, 并且没有粘结强度, 同时, 如果大坝结构永久缝具有初始间隙, 那么同样没有粘结强度。假设大坝混凝土结构的导温值一定, 导热情况已知, 那么混凝土结构材料的表面放热系数就也能够知道了。根据混凝土材料结构的大坝热膨胀系数值以及混凝土材料初温值以及气温情况就可以计算出混凝土结构大坝的绝热温升情况, 同样, 根据混凝土材料的特性以及大坝结构缝的张开大小也可以计算出混凝土的弹性模量值。不考虑混凝土结构以及大坝结构缝的徐变以及自生体积变形情况, 已知混凝土的泊松比和大坝地基的弹性模量以及相关信息。现在可以对大坝结构缝进行混凝土材料灌注, 按照设定的时间依次进行混凝土材料的浇筑, 在浇筑过程中要注意对已经浇筑的混凝土材料进行温度控制或者制冷处理, 对于制冷处理可以采用较合适的方法进行, 制冷处理过程要按照一定的规范标准进行, 不可因操作失误影响浇筑质量。大坝结构缝在灌浆处理前或者灌浆处理后, 一旦缝隙被拉开将不再有抗拉强度。

3.2 结果分析。

根据以上大坝结构缝的设定情况, 可以根据相关数据信息计算出大坝结构裂缝处左右节点的位移以及应力等情况, 同时根据大坝结构缝的张开以及灌浆情况可以推断出大坝结构缝的左右节点的水平方向应力变化过程。具体计算结果可如图2所示。

从图2中我们可以看出, 大坝结构缝在经过浇筑处理过后, 部分缝隙结构的受热膨胀情况与地基受热膨胀情况相比要高出许多, 左节点向右移动。同时由于受到管冷作用以及表面散热影响, 一些大坝结构浇筑缝的温度下降, 当浇筑进行到一定阶段时, 大坝结构缝开始形成。由于受到灌浆材料的影响, 大坝结构缝两个节点之间的距离和灌浆材料厚度一致, 因此, 大坝结构缝间隙一直为零。同样, 大坝结构缝平行方向上的两个节点之间的变化和计算原理和左右节点变化的计算原理基本一致。需要注意的是不同高度之间的大坝结构缝之间的具体计算结果也是不一样的。

结束语

总之, 利用弹簧间隙组合元进行大坝结构缝变形形态模拟计算, 不仅能够真实的表现出大坝结构缝在温度应力等作用影响下的各种形态变化, 还能够实现大坝结构缝的两个接触面自动形成, 更加容易进行模拟操作, 并且分析计算量小, 易于收敛。而且弹簧间隙组合元模拟计算方法对于具有节理层的岩石模拟计算也同样适用, 值得在实际应用中进行推广。

参考文献

[1]何建平, 刘凯远, 涂传林.大坝缝结构变形形态的简单模拟方法[J].水力发电, 2011 (8) .

[2]邢新元, 张敏.某大坝廊道结构缝处理与分析[J].东北水利水电, 2010 (7) .

数控环缝焊接机机械结构设计 第8篇

一、焊接机总体结构

本焊接机结构模式为车床式结构, 通过调节焊接速度、焊接次数及焊接电流等机器参数来满足不同的生产工艺要求, 进而达到数字化和自动化的控制效果。焊接机主要由焊接系统运动调节机构、焊接系统和主传动系统等部分组成, 床身尺寸为长1700毫米, 宽320毫米, 高1500毫米。机床通过焊接系统连接系统的运动调节机构, 再由运动调节机构连接主传动系统。机床具体组成部分包括床身、床头箱、送丝机构、横纵向进给系统以及液压系统等结构部件。

焊接机的主要技术参数如下:基体重量500kg;工件旋转速度范围:0.05r/min20r/min;可焊接工件直径范围:φ100mmφ230mm;尾座与机头中心线同轴度φ0.2mm;床身尾座平台长度:900mm;可焊接工件长度范围:250mm650mm;

焊接过程如下:将相应工件装到托架上, 将装好工件的托架退回工作位置;

启动“循环启动”键, 焊接机开始自动运行;通过升降油缸调整对齐工件模具;通过顶料缸动作来顶紧相应工件;焊枪移到焊接工作位置, 在数控系统自动找正焊丝位置之后暂停运转, 对焊丝位置进行检查;检查确认后继续自动执行程序;下降升降油缸, 旋转工件;送丝机送丝起弧;在完成环焊一周后, 停止送丝, 灭弧, 焊枪回复零点位置;顶料缸退回, 产品落到托架上;托架移动到装卸位置;显示自动焊接结束。

通过PLC控制系统的运用, 能够实现焊接工件、焊接机头运动的精确控制, 并且对送丝速度、焊接电流等过程参数, 以及工件与焊枪相对位置等进行严格控制, 实时观察相应调整, 从而保证产品焊接的工作质量。

二、设计方案

1. 焊接系统

数控环缝焊机主要由送丝机、焊接电源和焊接枪等部分组成焊接系统, 采用奥地利一家公司的TT2200型电源做为焊接电源, 并选用该厂的相关配套零件作焊枪、送丝机。按照焊缝宽度的具体操作要求, 焊接机头可进行自动摆动, 在X-Y二维方向实现焊接机头的自由运动, 同时在Z方向调节焊枪运动达到焊枪对中焊缝。尤其是在焊接操作中, 通过运用PLC控制来对焊接速度进行调整, 进而实现焊缝高度以及宽度的改变。如此一来, 在焊接系统中就能够达到焊枪的起弧高度却无需配备自动弧压跟踪系统, 也可以在焊接操作过程中实现工作表面和焊枪之间高度的动态保持。

2. 系统运动调节机构设计

数控环缝焊机的焊接系统设计中, 主要由焊接机头纵向运动驱动电机、焊接机头横向及纵向运动系统、焊接机头对中调节旋钮、焊接机头横向摆动驱动电机等部件来组成相应的系统运动调节机构。主要功能是接收数控系统发出的位移指令信号和进给速度, 经机械传动机构和伺服驱动装置等执行部件实现焊枪的快速运动和进给。焊接机头要实现X-Y二维方向的自由运动, 需通过横、纵向运动系统的控制和纵、横向驱动电机;调节Z方向的对中运动则需调节对中调节旋钮。

3. 设计主传动系统

(1) 设计主轴电机

主轴组件和主轴电动机等部件组成了数控环缝焊接机的主传动系统, 由于它的变速功能主要是通过交流变频调速器来控制, 所以它比普通机床的传统系统的结构更为简单。这种交流变频调速器通过具备的转矩矢量控制功能, 能够有效提高低速区的运行稳定性和相应精度, 同时提高运转效率, 降低工作噪音, 且在0.05r/min20r/min条件下实现无级调节精度。

(2) 设计主轴组件

主轴组件主要有轴承、主轴、固定件和传动件等部件组成。由于在焊接过程中, 需要通过主轴来夹紧工件, 进而实现工件的运动旋转, 因此, 相应的主轴组件具备的工作性能会很大程度影响产品加工的工作质量和效果。焊接机运转过程中主轴承受载荷特点是轴向载荷小, 而径向载荷大。通过分析论证, 选择主轴箱前部采用2个轴承6010深沟球, 只承受径向载荷;主轴箱后部选用接触角为15度的1个交界处球轴承7008C, 主要承受径向载荷, 部分承担轴向载荷。

4. 装夹机构设计

焊接机自动上、下料及装夹机构运动方案

在实际焊接过程当中, 焊接机相应的工件上、下料、工件夹紧与松开等功能操作, 通过作为机器原动件的液压缸都能够实现自动化运行。机头中心线和尾座同轴度φ0.2m m, 在对焊接机自动夹紧机构进行设计选择中, 需要注意运行过程中的重复定位精度问题, 同时综合考虑原动件与其他执行机构的匹配问题、相互组合关系, 以及整体结构设计等多方面设计因素。经过综合比较分析, 选择采用液压缸驱动焊接机运动夹具, 来完成上下料等操作。

三、结束语

从以上的结构设计研究中发现, 运用PLC控制整个焊接过程, 焊接系统可以动态控制焊接过程中的焊枪高度和实现焊枪起弧高度, 不需要用到自动弧压跟踪系统;选择车床式结构来设计焊接机总体结构, 能够使得结构设计简单实用, 并且对焊接过程可以做到自动化控制;本文介绍的焊接机设计应用范围广泛, 能够很好地完成多种工件的焊接工作, 包括MIG、MAG的熔化极氩弧焊, CO2气体保护电弧焊等。经过实际运用的结果也显示, 采用此类结构设计的焊焊接机能够有效保证产品的各项指标要求得到满足, 相比传统手工电弧焊方式焊接, 这种焊接机的工作质量和效率都有明显提高。

摘要：研究数控环缝焊接机的机械部分设计主要包括主传动机构、总体结构、焊接系统运动调节机构和焊接系统。依据设计方法学原理, 在设计过程中通过分析工件组成结构, 设计运动方案, 成功地设计出焊接机的结构。

关键词：数控环缝焊接,机床结构,焊接机,焊接方式

参考文献

[1]吕龙飞.自动焊接是工程机械焊接的发展方向[J].黑龙江交通科技.2009 (01) :19

对建筑墙体防裂缝施工技术的探讨 第9篇

关键词：建筑墙体;防裂缝;施工技术;措施

墙体可以承载建筑物的部分压力，保护围护结构，墙体结构的完整性对建筑物的稳定性产生很大的影响。但是，在具体的施工建筑中会出现无法估算，宽度不一的裂缝。这些裂缝的危害极大，它不仅影响建筑物的外观和性能，还降低了墙体的稳定性，削弱结构的承载力，还会出现更加严重的现象，劣质的墙体会引起房屋的坍塌，让本来稳固的建筑物毁于一旦，直接造成生命财产的损失。本文主要分析了裂缝产生的原因，裂缝出现的具体情况，以及预防裂缝产生的具体措施。并且结合建筑施工的具体事例，提出对建筑墙体防裂缝施工技术的具体要求。

一、建筑墙体在施工中容易产生裂缝的原因

（一）缺乏合理、科学的施工设计

一方面，在对建筑物进行施工时，有些施工企业并没有严格遵守施工规范，没有观察到墙体裂缝，也没有提出一个科学、合理的设计方案。虽然在施工的初始阶段，工程师考虑到了墙体裂缝的存在，制定了相应的措施，但是并没有完全按照规范的要求进行操作，从而不适应于变化的施工环境，也难以达到科学、合理预防墙体裂缝的目的。另一方面，在选用新式墙体砌筑材料时，工程师也要极为谨慎。但是，在实际操作过程中，总会出现料想不到的情况，比如因为砌筑砂浆的强度或者是砌体强度的差别很大，尤其是在强度较低的砌体材料引起墙体裂缝开裂的情况下，因为这种罕见情况，事先缺乏防御措施，结构造成无法挽回的墙体裂缝，建筑物坍塌。如下图1中所示为墙体裂缝产生的原因。

图1（墙体裂缝产生的原因）

（二）地基沉降影响地基稳固

在較软的土地上施工就会出现斜裂缝，一旦地基下沉不平衡，墙体所受的剪切力增加也会出现这种斜裂缝。在这样的状况下，组成建筑物的各个部分强度和凝聚力不够，施工单位投机取巧，参杂了一些劣质的施工材料，就会影响整个建筑物的稳定性，造成墙体裂缝。墙体裂缝的产生还受到地基的沉降单元上部的影响，一旦有阻碍力出现，便会在窗体强间产生水平方向的剪力。而在建筑施工过程中的竖直方向的裂缝出现的范围仅限于建筑物的窗户，阳台。窗墙承载较大的重力时，不堪重负，就会变形甚至产生裂缝。加上反方向作用力，窗体墙就更容易出现开裂现象，产生形状不一的、大大小小的裂缝。

（三）产生温度应力

由于天气的影响和建筑物自身的比热容，在具体的施工过程中，建筑物各个部位的温度是有区别的，这种温度的差异会使建筑物出现热胀冷缩，造成建筑物内外温度的不均匀，在这种温度差异的作用下，建筑墙体也会出现开裂，在建筑物内部和外部产生裂缝。一般情况下，此种裂缝现象常出现在钢筋混泥土结构中，依据裂缝形状的不同，可以分为：垂直缝、水平缝、八字裂缝等。

二、防范建筑工程中墙体裂缝产生的有效对策

（一）首先，需要考虑到地基粗糙不平和软土地基的危害性，并且采取具体措施解决，特别是在进行地基的设计阶段时，既要对地基的稳固性，所处的地理环境进行考察，还要对建筑物的上部结构的稳固性，合理性进行相应的休整，并且把这两个方面有机的结合起来。在对建筑物上部结构进行设计时，要尽量改变建筑物体型，创建一个简单的建筑物平面设计，对沉降缝进行科学合理的设计，因此我们可以根据施工的具体情况，对地基的结构进行设计，可以在地基处于低温，发生冻裂的情况下，为了避免墙体裂缝的产生，在这种情况下，需要确保地基的基础埋设的深度低于冰冻线。同样在附属结构或者是其他小型建筑的施工过程中，也必须遵守地基埋设的深度低于冰冻线的这条规则。但是由于地质条件的限制，如果地基基础不能处在冰冻线之下，那么就需要启用非冻胀土来防预地基冻胀现象。当然如果承重的物体只有基础梁、单独基础来分担整个墙体的重量，在这种情况下，应该在基础梁下风留下一定的空隙，来防止基冻胀导，导致地基不稳，从而在力的作用下产生墙体裂缝。

（二）避免温度应力的影响

要把温度应力控制在一个合理的范围内，因为如果温度应力失控也会导致墙体裂缝的产生，这是施工过程中常见的现象。因此要想解决裂缝的产生问题。首先要把伸缩裂缝设置在一个可控的范围内，从而预防伸缩缝错位与楼面错层的产生。更重要的是也可以发挥密环形圈梁的作用，增加其高度，也可以在建筑物的口上下位置加设钢筋混凝土圈梁;这样一方面可以保障屋面隔热，还可以保障其保温性能，施工人员常常使用油毡或者是铁皮来对墙体与楼板进行隔离，隔离之后还需要仔细观察女儿墙的墙根，在那里设置一定的缝隙，方便强体结构的自由伸缩，不受约束。

三、防范墙体裂缝的施工技术的应用

（一）打牢地基

第一、科学、合理的设计沉降缝，这样一来，能够自由沉降，从而有效避免沉降裂缝的产生。第二、加强对建筑物上部结构处理，提高建筑墙体抗剪强度。而且对建筑物基础部位以及楼层门窗口结构设置圈梁，特别是在完成砌体操作时，必须严格按照规范要求施工。第二、如果地基上面承载了太多的建筑物，产生较大的压力，就要先对开挖的基槽进行钎探，准确找到其柔软部分之后，就要对其产生的结果进行处理，只有完成地基的加固工作，施工才能顺利进行。

（二）减少温度应力产生

在建筑屋盖部位设置控制缝，要求裂缝间距是32mm。若现浇混凝土挑檐长度超过10m时，还要设置分隔缝，而且宽度要不小于22mm;在嵌缝时，要使用弹性油膏。

结语

对于墙体裂缝要从施工方面采取措施，严格按照规范施工，还要做好保养工作。更重要的是，我们必须深入分析产生裂缝的原因，并且还要及时制定出一套完善的防治裂缝产生的措施，这是促进建筑墙体防裂缝施工技术的关键。

参考文献：

[1]许杰.对建筑墙体防裂缝施工技术的探讨[J].中华民居（下旬刊），2013，05：78-79.

[2]罗勇.论建筑工程墙体防裂缝的施工措施[J].广东科技，2010，S1：237-238.

浅谈建筑物变形缝的种类及设置方法 第10篇

在工业与民用建筑中, 由于受气温变化、地基不均匀沉降以及地震等因素的影响, 建筑结构内部将产生附加应力和变形, 如处理不当, 将会造成建筑物的破坏, 产生裂缝甚至倒塌, 影响使用与安全。其解决办法有:加强建筑物的整体性, 使之具有足够的强度与刚度来克服这些破坏应力, 而不产生破坏;预先在这些变形敏感部位将结构断开, 留出一定的缝隙, 以保证各部分建筑物在这些缝隙中有足够的变形宽度而不造成建筑物的破损。这种将建筑物垂直分割开来的预留缝隙被称为变形缝。

2 建筑物变形缝的种类

2.1 伸缩缝

伸缩缝亦称温度缝, 是指为防止建筑构件因温度变化而热胀冷缩使建筑物出现裂缝或破坏的变形缝。在建筑施工中设置伸缩缝时, 一般是每隔一定的距离设置一条伸缩缝, 或者是在建筑变化较大的地方预留缝隙, 将基础以上建筑构件全部断开, 分为各自独立的能在水平方自由伸缩的部分, 通过这些做法来使伸缩缝两侧的建筑物能自由伸缩。在具体的建筑施工中, 伸缩缝设置的间距一般为60m, 伸缩缝宽度在2Omm~30㎜之间。

2.2 沉降缝

沉降缝是指当建筑物的建筑基层土质差别较大或者是与建筑物相邻的其他部分的高度、荷载和结构形式差别较大时设置的变形缝, 因为如果建筑物地基土质差别较大或者是与周围的建筑环境不统一, 就会造成建筑物的不均匀的沉降, 甚至会导致建筑物中一些部位出现位移。为了预防上述不良情况的出现, 建筑物在施工过程中一般会在适当的位置设置垂直缝隙, 把一个建筑物按刚度不同划分为若干个独立的部分, 从而使建筑物中刚度不同的各个部分可以自由的沉降。

2.3 防震缝

防震缝是指将形体复杂和结构不规则的建筑物划分成为体型简单、结构规则的若干个独立单元的变形缝, 变形缝的主要目的是为了提高建筑物的抗震性能。防震缝的高侧一般采用双墙、双柱的模式建造, 缝隙一般是从建筑物的基础面以上沿建筑物的全高设置的。防震缝从建筑物的基础顶面断开并贯穿建筑物的全高。防震缝的最小缝隙尺寸一般为5Omm~100mm。缝的两侧应有墙体将建筑物分为若干体型简单、结构刚度均匀的独立单元。

3 建筑物变形缝的设置方法

3.1 设置沉降缝

在具体设计工作中, 对建筑物变形缝设置的难点就在于如何设置沉降缝。

1) 双墙做法。即缝两侧均为承重墙, 其基础做法又分为2种情况:首先, 采用偏心式基础。这种方式多用于一般荷载较轻、层数不高的砖混结构中, 它要求地基土承载力比较高, 这样基础断面尺寸不很大, 基础适度的偏心不致影响整个结构。在保证缝宽尺寸的情况下, 低层部分基础偏心层可能大一些, 因为它的基础断面尺寸相对要小一些, 使两侧基础偏心都较合理可行。

2) 墩式基础。这种做法必须设置基础梁, 采用这种方法实施起来比较复杂。首先要把基础梁的位置、跨数、跨度确定下来, 然后根据墙体能下来的荷载把梁的弯矩、剪力计算出来, 再根据剪力的大小 (支座处) 与地基土承载力来确定各个墩的尺寸, 墩与墩之间应完全分开, 如果有必要各墩还应配筋。这种方法多用于偏心基础不能满足的砖混结构和一边砖混, 一边为框架的混合结构形式。

3.2 悬挑做法

要求沉降缝一侧纵墙端部为悬挑基础, 纵墙端部没有承重横墙, 这种方式灵活性大、结构布置比较简单, 适用于各种地基情况, 但建筑构造处理比较复杂, 它需在悬挑端设置轻质隔墙来减轻自重。实际上我们也可把悬挑基础做成悬挑梁, 与墩式基础结合起来用, 这样纵墙端部也可以是承重墙, 它能更好地满足建筑物构造要求。

3.3 简支做法

即将两个独立单元建筑拉开一段距离, 利用简支构件联结两边, 来满足沉降要求。这种方式适用于在两个建筑物间做连廊设计、施工均比较简单易行。

3.4 钢筋混凝土后浇带

这是近年在本地区应用于多层或高层框架结构的建筑中, 后浇带就是在主楼 (高层) 与附房 (低层) 间在低层部位人为地留出一道800mm~1000mm宽的缝, 待主楼的主体结构施工完成后, 主楼处沉降已基本完成, 方可将后浇带用高一级标号的混凝土浇筑。主楼越高, 沉降完成的越好, 越宜采用后浇带。

做后浇带的前提必须是项目所在地地基土的最载力比较高, 压缩率比较小。后浇带应设置在梁或板的跨中弯矩和支座弯矩都较小的部位, 尤其是梁, 必须以梁为主要因素来考虑。后绕带的具体位置还应结合具体工程来定。

4 变形缝设置中应注意的防水问题

根据变形缝的位置不同, 变形缝分为高低变形缝和等高变形缝两种, 等高变形缝又分为高出屋面等高变形缝、与屋面平齐变形缝和双天沟变形缝等。

高低变形缝的一边为立墙 (高层) , 另一侧为屋面。这时屋面防水层如为卷材时, 卷材应钉压在高层立墙上, 并向缝中下凹, 上部采用合成高分子卷材一边钉压在高层立墙上, 一边直接粘到屋面防水层上, 同时在表面用金属板单边固定予以保护。如屋面为涂膜防水层时, 也应采用与卷材防水层相同的处理方法, 并做好涂膜防水层与合成高分子卷材的搭接。

等高变形缝的高出屋面变形缝或双天沟变形缝, 防水层均应做到高出屋面矮墙或天沟侧壁的顶面, 然后在上部用合成高分子卷材覆盖, 卷材中间下凹到变形缝内20mm~30mm.在凹槽内垫聚乙泡沫条, 两边与屋面上翻的防水层搭按, 宽度不少于100mm, 然后再在顶部铺一层合成高分子卷材, 两边应覆盖住前一层合成高分子卷材的搭接缝;上部再用细石混凝土或不锈钢盖板盖压。

5 结论

每个建筑物都有各自不同的特点, 是否需要变形缝, 如何设置变形缝, 应根据每个工程不同的建筑要求, 结构形式及地理环境来考虑, 尽可能采用合理、简单的做法, 并能达到更为理想的结果。变形缝中的重点就是沉降缝, 以上是笔者这些年来在处理建筑物沉降缝中的一点体会, 希望通过总结以前的经验, 能够在以后的结构设计工作中把变形缝处理得更完美。

摘要：本文通过分析变形缝的产生, 针对其种类及设置方法进行探讨, 以期通过本文的阐述在以后的结构设计工作中把变形缝处理得更完美, 有效提高建筑工程质量。

关键词：建筑,变形缝,种类,设置方法

参考文献

[1]混凝土结构设计规范GB5001O一2OO2.

[2]砌体结构设置规范GB50003-2001.

[3]建筑抗震设计规范GB50011—20O1.