建筑設(shè)計的變形縫作用及構(gòu)造要求
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1引言
在建筑高層化、智能化、綠色化發(fā)展趨勢下，建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，建筑設(shè)計難度增加，對變形縫的設(shè)置要求升高。據(jù)此，設(shè)計人員應(yīng)明確變形縫在建筑設(shè)計中的作用，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)特點，分析變形縫的構(gòu)造要求，切實落實三縫（伸縮縫、防震縫和沉降縫）合一原則，保障變形縫的作用得到有效發(fā)揮。
2建筑設(shè)計中變形縫的作用
變形縫是指綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)、建筑基礎(chǔ)、建筑縱橫面等特點，在薄弱部位設(shè)置變形縫，用于緩解變形、沉降、收縮等問題對建筑的影響，避免建筑出現(xiàn)損傷，延長建筑使用壽命。建筑設(shè)計中的變形縫包括3類，不同類型的變形縫發(fā)揮不同作用，設(shè)計人員需結(jié)合具體需求，合理設(shè)計。
2.1伸縮縫的作用
在建筑設(shè)計中，伸縮縫是指為應(yīng)對建筑材料因溫度應(yīng)力出現(xiàn)的收縮變形，而在地表上方建筑結(jié)構(gòu)（該區(qū)域受溫度影響較大）薄弱部位設(shè)置的變形縫。部分地區(qū)環(huán)境溫度變化較大，不同時刻的溫差較大，使建筑材料在熱脹冷縮作用下出現(xiàn)溫度變形，影響建筑結(jié)構(gòu)精度與質(zhì)量。以迪拜某酒店為例，在建筑工程施工中，因?qū)氰旒芴幬丛O(shè)置伸縮縫，使對角桁架材料因溫度變化出現(xiàn)收縮變形，降低結(jié)構(gòu)精度。迪拜地區(qū)的溫差最高可達14℃，會使對角桁架材料在短時間內(nèi)出現(xiàn)變形，24h內(nèi)變形程度可達5mm。為應(yīng)對這類變形引發(fā)的問題，設(shè)計人員應(yīng)在建筑薄弱部位設(shè)置20～30mm的收縮縫，并在收縮縫內(nèi)填充保溫材料，避免其受溫差影響，保障其作用發(fā)揮。同時，在相鄰伸縮縫設(shè)計時，二者間距需遵循相關(guān)設(shè)計規(guī)范[1]。另外，在建筑設(shè)計中，部分裝修材料會出現(xiàn)收縮變形，設(shè)計人員須為其配置伸縮縫。例如，某建筑在地面裝修時選擇水磨石地面材料，其屬于整體地面裝修材料，為避免收縮變形影響建筑地面正常使用，設(shè)計人員在水磨石地面設(shè)置伸縮縫；在墻面裝修時設(shè)置抹灰面層，為避免大面積抹灰導(dǎo)致變形開裂，設(shè)計人員在墻面預(yù)留伸縮縫，使建筑立面的美觀度符合要求。
2.2防震縫的作用
在建筑設(shè)計中，防震縫是指用于抵御地震影響的變形縫。在建筑運行中，地震的出現(xiàn)會使建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定變化，地震時地殼向外釋放能量，以橫波、縱波及面波3種形式將能量傳遞至建筑結(jié)構(gòu)中，地震波會產(chǎn)生地震力，對建筑結(jié)構(gòu)造成不同影響。例如，橫波會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)受到剪切力，進而出現(xiàn)扭動或拉擠現(xiàn)象；縱波會使建筑出現(xiàn)顛簸，前者對建筑結(jié)構(gòu)的影響更大。就此，在建筑防震縫設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)重點分析地震水平剪切力的影響。在地震水平剪切力影響下，相鄰建筑的不同結(jié)構(gòu)，因高度、面積差異，會在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生不同振幅、周期的地震波，嚴重時會導(dǎo)致建筑出現(xiàn)開裂、倒塌事故。在防震縫設(shè)置中，寬度設(shè)計為重點，設(shè)計人員需綜合考慮建筑參數(shù)、抗震設(shè)防烈度等要求，合理設(shè)置防震縫寬度。通常來說，砌體建筑的防震縫寬度應(yīng)控制在50～70mm；鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的建筑防震縫由高度決定，建筑高度低于15m，寬度應(yīng)設(shè)計為70mm，建筑高度超過15m，根據(jù)抗震設(shè)防烈度，適當(dāng)提高防震縫寬度。
2.3沉降縫的作用
在建筑設(shè)計中，沉降縫是指針對建筑地基不均勻沉降設(shè)置的變形縫，可避免基礎(chǔ)的不均勻沉降引發(fā)上部結(jié)構(gòu)變形，提高建筑整體穩(wěn)定性，防止建筑出現(xiàn)坍塌等安全事故。例如，蘇州虎丘塔建筑在運行期間出現(xiàn)地基不均勻沉降，使塔體結(jié)構(gòu)向東北方向傾斜，塔體頂部和塔身中心線相距2.31m，且建筑表層產(chǎn)生大量裂縫，虎丘塔被評為危險建筑。針對這類地基不均勻沉降問題，建筑設(shè)計人員可結(jié)合施工現(xiàn)場勘察資料，計算地基承載力，在建筑設(shè)計時采取針對性地基加固措施，使地基承載力滿足建筑建設(shè)要求，并在建筑結(jié)構(gòu)薄弱位置設(shè)置沉降縫，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點與相關(guān)參數(shù)，將建筑劃分為若干個單元，在每個單元的合適位置設(shè)置沉降縫，使建筑在使用期間于垂直方向合理沉降，解決不均勻沉降問題。同時，對于施工現(xiàn)場地基不同的建筑，建筑設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)、建筑性質(zhì)、地基承載力、地基參數(shù)等內(nèi)容，評估不同地基的沉降量，結(jié)合地基特點進行不同沉降縫的設(shè)計，避免不均勻沉降。對于不同高度與面積的相鄰建筑，建筑埋深、寬度等參數(shù)存在差異，為避免不均勻沉降，設(shè)計人員應(yīng)在建筑內(nèi)部設(shè)置沉降縫，從建筑基礎(chǔ)到頂部斷開[2]。通常來說，建筑越高、地基承載力越低，設(shè)置的沉降縫越寬，但其寬度應(yīng)控制在30～70mm之內(nèi)。
3建筑設(shè)計中變形縫的構(gòu)造要求
對于建筑設(shè)計中設(shè)置的不同變形縫，作用不同，構(gòu)造要求不同。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點，可將建筑變形縫的設(shè)置位置劃分為墻體、屋頂、樓地層3類，分析具體構(gòu)造要求。
3.1墻體變形縫構(gòu)造要求
對于墻體結(jié)構(gòu)設(shè)置的變形縫，構(gòu)造要求如下：（1）伸縮縫，要求其降低對建筑墻體構(gòu)件在水平方向上的約束，使建筑構(gòu)件進行自由變形，避免結(jié)構(gòu)被破壞；（2）沉降縫，要求其降低對相鄰建筑構(gòu)件在垂直方向上的約束，使建筑墻體構(gòu)件進行自由沉降，防止不均勻沉降；（3）防震縫，要求其提高建筑墻體構(gòu)件抵御地震的能力，避免墻體構(gòu)件因地震出現(xiàn)開裂、碰撞現(xiàn)象。在實踐建筑設(shè)計與施工中，為提高建筑結(jié)構(gòu)的整體美觀性，通常遵循三縫合一原則進行變形縫設(shè)置。同時，在進行變形縫施工時，要求變形縫外側(cè)開口區(qū)域填充彈性材料，如瀝青麻絲等，提高變形縫的防水性能和保溫性能，避免其引發(fā)建筑漏水，加大建筑能耗。如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置的變形縫過寬，設(shè)計人員應(yīng)進行蓋縫設(shè)計，即在建筑變形縫外側(cè)鋪設(shè)1層其他材料，通常在建筑外墻選用鍍鋅鐵皮材料，在建筑內(nèi)墻選用金屬條或木條，在覆蓋伸縮縫的同時，起到裝飾作用。需要注意的是，在應(yīng)用蓋縫材料時，要求蓋縫材料的一側(cè)與建筑墻體固定，避免蓋縫材料約束變形縫的變形，導(dǎo)致墻體構(gòu)件不能在水平方向與垂直方向自由變化。例如，在某工程中，對于內(nèi)墻伸縮縫，選擇木板條為蓋縫材料；對于內(nèi)墻沉降縫，選擇150mm寬鋼絲網(wǎng)為蓋縫材料；對于內(nèi)墻抗震縫，選擇聚氨酯泡沫塑料為蓋縫材料，如圖1所示。
3.2屋頂變形縫構(gòu)造要求
在建筑設(shè)計中，屋頂結(jié)構(gòu)的設(shè)計重點在于防水。對于屋頂變形縫而言，其構(gòu)造要求也在于防水。設(shè)計人員應(yīng)遵循泛水構(gòu)造要求，在變形縫內(nèi)填充彈性材料，并在伸縮縫的頂部進行蓋縫處理，選用的蓋縫材料為鍍鋅鐵皮，增強房頂變形縫的防水性能。同時，要求蓋縫材料的一側(cè)與建筑屋頂固定，避免蓋縫材料約束變形縫的變形，導(dǎo)致墻體構(gòu)件不能在水平方向與垂直方向自由變化。另外，設(shè)計人員需注重屋頂變形縫的參數(shù)設(shè)計，要求其寬度等參數(shù)與其余結(jié)構(gòu)設(shè)置的變形縫保持一致。例如，對于不上人屋面的變形縫設(shè)置，通常選擇瀝青麻絲為填充材料，選擇24號鍍鋅鐵皮為蓋縫材料；對于上人屋面的變形縫設(shè)置，通常選擇玻璃纖維或泡沫塑料條為填充材料，并在下層鋪設(shè)干鋪油氈，在上層鋪設(shè)油氈條，配以嵌縫油膏，提高結(jié)構(gòu)各項性能。對于存在高差且設(shè)置出口的沉降縫，選擇防腐木磚、瀝青麻絲及油氈作為填充材料，選擇鍍鋅鐵皮蓋板為蓋縫材料。
3.3樓地層變形縫構(gòu)造要求
在建筑設(shè)計中，樓地層變形縫的構(gòu)造要求與上述2個結(jié)構(gòu)的變形縫設(shè)置類似。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)墻體變形縫寬度，設(shè)計樓地層變形縫寬度，并在變形縫內(nèi)填充彈性材料，使用鍍鋅鐵皮材料進行蓋縫處理，要求蓋縫材料一側(cè)與建筑樓地層固定，避免蓋縫材料約束變形縫的變形，導(dǎo)致墻體構(gòu)件不能在水平方向與垂直方向自由變化。同時，為避免變形縫的設(shè)置影響樓地面的美觀性，設(shè)計人員應(yīng)在變形縫蓋縫材料表層鋪設(shè)1層橡膠板或安裝活動蓋板。例如，在某工程中，對于單邊跳蓋縫板，選擇橡膠條作為填充材料，選擇拋光銅條為蓋縫材料；對于與樓板面層采用同一材料的變形縫，選擇5mm厚氯丁橡膠帶、26號鍍鋅鐵皮為蓋縫材料，并配置厚花紋橡膠板。
4結(jié)語
綜上所述，在建筑設(shè)計中，變形縫的設(shè)置可避免材料收縮變形。通過本文的分析，設(shè)計人員需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)特點，明確墻體、屋頂及樓地層等結(jié)構(gòu)的變形縫構(gòu)造要求，規(guī)范變形縫的施工，從而保障各類變形縫作用的有效發(fā)揮，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，延長使用壽命。
【參考文獻】
【1】張道真,吳兆圣.一種由橡塑彈性條膠粘密封、雙側(cè)懸出鋼板承壓的變形縫構(gòu)造[J].中國建筑防水,2020(10):58-60.
【2】墻新.論建筑變形縫的設(shè)置做法[J].重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2019,15(3):16-18.
作者：陶山丹 單位：中交房地產(chǎn)管理集團有限公司
