高层建筑混凝土裂缝的成因分析与控制措施

杜兴亮

(河南财政税务高等专科学校，河南 郑州 451464)

随着城市建设用地成本的不断增加及建筑技术的快速发展，近年来高层建筑占新建房屋建筑工程中的比例逐年递增，但时在高层建筑中，建筑物裂缝问题较中低层建筑物更为突出，由此引起的质量纠纷不断发生，而且均反映强烈，问题的解决也比较困难。

引起高层建筑混凝土构件产生裂缝的原因是多方面的，如混凝土组成材料的特性、建筑结构的设计、混凝土的配制、浇筑养护以及后期使用等，这些因素中都很容易产生裂缝。从混凝土的组成及硬化机理上讲，混凝土构件出现裂缝是不可避免的，但裂缝的产生，从建筑美观来说，会受到影响，同时还可能产生渗漏，就会影响建筑物的使用功能，影响混凝土结构的耐久性，造成二次装饰装修损坏;裂缝的发展影响到结构构件的承载力和安全，甚至会危害到人身安全，造成生命财产不可估量的损失。对于一般业主而言，他们不具备混凝土结构的相关专业知识，对混凝土结构中肉眼可见的裂缝(宽度一般不小于0．05mm)往往就怀疑到房屋得安全性，怀疑地基基础与主体结构的质量，也会产生不必要的纠纷。因此，分析高层建筑结构中混凝土构件裂缝产生的部位、原因，并在此基础上提出相应的解决措施已是高层建筑设计、施工所面对的一个重要课题。

一 高层建筑结构中混凝土构件裂缝产生的主要部位

现浇混凝土结构工程项目出现裂缝是经常出现的问题，福建省建筑科学研究院曾对104个常见裂缝进行了调查研究，分析数据结果表明:最常见的是楼板出现裂缝，占工程项目总数的71．15%，梁中出现裂缝的工程占工程项目总数的24．04%，大部分是屋面梁中出现的裂缝，此外，高层建筑基础底板出现的概率也较高。因此，高层建筑基础底板和上部结构楼屋面板，是混凝土构件出现裂缝的主要部位，应是防治裂缝的主要控制部位。

二 高层建筑基础底板的裂缝分析

目前在高层建筑基础设计中，筏板基础或较厚的地下室底板较为常见，高层建筑中的筏板或基础底板为主要的受力结构，整体性要求高，一般一次性整体浇筑。在这些构件的施工过程中，经常会出现很多裂缝，按照大体积混凝土施工规范(GB50496－2009)的定义，这些构件属于大体积混凝土构件，国内外大量工程实践表明，大体积混凝土裂缝主要由于在施工过程的温差过大而引起。

大体积混凝土浇筑后，由于水泥的消化反应释放大量热量，因为其体积很大，水泥水化热集聚在内部，不容易散发，混凝土的内部温度将明显升高，这样混凝土的内外形成温差，在混凝土的外表面产生拉应力，在混凝土的内部产生压应力，混凝土刚浇筑，其强度低，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。在大体积混凝土凝固的后期，水化热逐渐减少，温度逐渐降低，由于地基或基础的约束作用，新浇筑混凝土不能自由收缩变形，从而产生温度应力，当该温度应力超过混凝土的抗拉强度时，便形成温度裂缝。当温差过大，产生足够大的温度应力时，裂缝可能沿构件贯通，形成贯穿裂缝，构件的整体性、耐久性和防水性遭到破坏，从而影响正常使用。通过以上分析，在体积混凝土产生裂缝的关键原因在于温度梯度的形成，因此要想控制大体积混凝土构件的裂缝产生，就必须进行合理的温度控制，使因温差产生的拉应力小于同期混凝土抗拉强度的标准值，从而有效抑制裂缝的产生。

三 楼屋面混凝土板的裂缝分析

上部结构的混凝土板常见裂缝形状有斜裂缝、纵横向裂缝、沿预埋管线走向的裂缝，都有其鲜明的特征。斜裂缝是楼板出现裂缝比例最高的，通常与板边呈45度，斜向裂缝多出现在两侧山墙端跨板角，多数是沿楼板厚度贯穿性裂缝;纵横向裂缝一般于长向中部大跨度开间板跨中;沿预埋管线走向的裂缝般未贯穿楼板，一般出现在板的上面或下面。

调查分析表明，楼屋面混凝土板产生裂缝的原因温度应力、混凝土收缩、设计不合理及施工不当引起。

(一)温度应力引起的裂缝

房屋建筑中的混凝土板多为超静定结构，在超静定结构中，构件的变形是受其周围构件的约束的，即不能自由变形，当外界温度显著变化时，由于混凝土板可能与周围构件的线膨胀系不一样，从而二者的变形也不一样，但是由于二者在结构中相互约束，因此变形小的构件阻止变形大的构件的变形，在二者间产生应力，即变形小的构件受拉，变形大的构件受压，当变形小的构件所受拉力大于其抗拉强度时便产生裂缝。

(二)混凝土收缩引起

从混凝土的微观角度看，由于水泥的存在，水泥水化后应后体积会变小，因此混凝土有自生收缩的特性，其硬化后体积也会变小，可以说收缩应力在混凝土中无处不在。

(三)设计不合理

由于设计的差错，诸如出现混凝土强度、构件截面及配筋不满足设计要求的情况;有些建设单位，如房地科开发商，考虑成本控制造价，对设计单位在设计过程的钢筋含量进行限值，导致钢筋用量偏小，更容易出现裂缝;还有如设计计算错误、配筋不当等原因。

(四)施工不当引起

施工不当引起混凝土结构裂缝的具体原因种类繁多，诸如板面负筋踩踏、混凝土振捣不当、盲目赶工期等因素，其实质只是混凝土中原始缺陷遭受外力、收缩、温差等作用在施工过程中以裂缝形式出现而已，应根据具体工程的实际情况加以分析。

四 高层建筑中混凝土结构裂缝的控制措施

针对以上对高层建筑混凝土构件产生裂缝的原因分析，控制其裂缝产生，抑制裂缝的发展，可采取以下措施。

(一)设计措施

1．严格按照混凝土结构设计规范(GB50010－2002)的规定进行设计，根据构件的使用要求，如有裂缝控制要求或有必要时，依照有关裂缝控制的要求来验算构件的抗裂性能及裂缝宽度。

2．在混凝土结构设计方面，要充分考虑工程的使用要求和设计荷载，还应充分考虑如施工荷载等偶然作用和非设计工况所引起的效应，并且要在相关部位采取合理的防裂构造措施。

3．加强重点部位的防裂措施，主要对于易出现裂缝的平面不规则或平面有凹凸的混凝土板，以及构件刚度差异大的部位，要加强防裂措施，比如加强配筋、通过设置变形缝将不规则板分割成规则形状、外墙保温等。

4．编制设计文件，对于控制混凝土裂缝措施要说明并用详图标注明确，设计深度，便于施工单位进行施工。

(二)施工措施

1．施工现场应建立健全工程质量保证体系，编制施工方案应有控制混凝土裂缝的具体技术措施。

2．大体积混凝土施工，应严格按照规范(GB50496－2009)进行施工，做好混凝土的测温措施。

3．施工现场应加强混凝土原材料的质量控制，加强进场验收，及时取样送检，针对具体工程要有条件的选择相应的混凝土组成材料，比如大体积混凝土应优先选用水化热较小的水泥。

4．在施工过程中，对现浇混凝土结构的模板体系，要编制相应的施工方案，准确计算相应的荷载，使其有足够的承载力、刚度和稳定性，避免构件由于支撑体系不稳而出现裂缝。

5．严格控制施工质量，尤其是钢筋的施工质量，钢筋位置要放置准确，更不能不少放或漏放，防止浇捣混凝土时结构中受力钢筋移位。

6．混凝土板、墙中的预埋管线应置于受力钢筋内侧，当板厚较薄时，应在其外侧加置防裂钢筋网片。混凝土板、墙中的预留孔、预留洞周边应配有足够的加强钢筋并保证足够的锚固长度。

7．严格控制混凝土配合比，并做好现场的计量工作，加强混凝土坍落度的检测工作。

8．混凝土构件施工前，应结合工程的具体情况，有针对性的编制具有指导性的混凝土浇注方案，混凝土振捣要密实，施工缝的留置应符合设计要求。

9．混凝土浇筑后应采取有效的养护和保护措施。浇注后应及时做洒水或保温等养护措施，混凝土强度未达到1．2MPa前，不得上人踩蹋、安装模板及支架或施加其他荷载。

10．对受力较大或容易产生裂缝混凝土构件，除采用以上措施外，还可根据工程需要掺入一定量的纤维来控制混凝土结构的裂缝，如钢纤维、碳纤维等。

11．以大体积混凝土，为避免裂缝出现可采用合理选用材料、降低水泥水化热、控制混凝土的出机温度和浇筑温度、延缓混凝土降温速率、控制水灰比、减少混凝土的干缩等控制措施。

五 结语

混凝土构件的裂缝是高层建筑施工中常见的质量通病，有效地预防和控制混凝土构件的裂缝，不仅可以改善其外观，还对提高建筑物的耐久性和使用功能有极其重要的作用，因此在高层建筑混凝土结构的设计和施工中应引起足够的重视，预防产生工程质量事故，避免引起较大的经济损失。

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