建筑结构设计中控制裂缝的分析

蒋楠 方利垒

摘 要：建筑工程项目建设中混凝土裂缝是常见的一种现象，在建筑结构设计阶段，设计人员应该对裂缝出现的原因进行分析，并采取合理的设计策略，降低结构裂缝的产生。

关键词：建筑结构；结构设计；裂缝控制；结构裂缝

引言

房屋建筑构造是否能达到应有的建筑稳定性，其在根本上决定于混凝土材料的各项基本性能。在目前看来，现浇混凝土已经可以适用于当前的各类房屋建筑的，而与之有关的建筑总体性能也实现了突显的转变与优化。但是与此同时，现浇混凝土一般来讲都很难彻底杜绝混凝土开裂，其中包含塑性裂缝、应力裂缝以及结构裂缝等。因此针对上述不同种类的混凝土裂缝而言，应当明确裂缝根源并且着眼于综合性的裂缝控制。

1 裂缝对房屋建筑的影响

结构裂缝的产生对建筑本身会产生使用、耐久性及安全方面的影响，同时使用者会产生感官上的恐慌，如不及时有效的处理，裂缝开展会随时间的推移而加剧。第一，使用方面的影响。结构外墙、底板、顶板产生的贯通裂缝会使建筑产生渗水、漏水现象，造成室内积水、装修发霉或脱落，严重影响建筑的正常使用和维护，此类情况在日常最为普遍，且较难处理彻底。第二，耐久性方面的影响。结构裂缝一旦产生，特别是与水土直接接触的结构面，会使混凝土中钢筋的受侵蚀程度加剧而产生锈蚀，钢筋与混凝土的握裹性能降低及钢筋的有效截面减少，从而导致钢筋混凝土构建使用寿命缩短。第三，强度及安全方面的影响。随着结构裂缝的开展，特别是穿透型裂缝和深度裂缝，会明显降低结构的整体刚度，抗剪、抗弯、抗拉强度也会受到明显的影响，同时整体结构由于裂缝的产生，会出现应力重分布，改变原设计的结构受力及传导模式，从而导致结构的受力及安全性能降低。

2 房屋现浇混凝土出现裂缝的根本原因

2.1 欠缺最优的材料配比

从混合物的角度来讲，混凝土本身含有相应比例的砂砾、骨料、外加剂与水泥等。在此前提下，针对混凝土包含的上述各类成分都要将其限定于相应配比，如此才能致力于杜绝裂缝的频繁出现。然而不应忽视，现浇混凝土如果并没能达到最优的各类材料配比，则会显著减损其固有的综合性能。因此为了根除混凝土裂缝，则需首先致力于优化其中的各项配比因素并且妥善监管配料质量。

2.2 温差会产生裂缝

在施工期间，由于大体积混凝土产生的大量水化热，大气温度的变化以及环境中的高环境温度，可能发生温度变化导致裂缝的产生。大部分建筑物由砖石和混凝土组成。在固化过程中，由于水化作用，混凝土的温度在短时间内上升，并且砖石的温度不会改变，导致混凝土和砖石之间出现温差。由于房屋的结构有一定的限制，混凝土和砖石属于两种不同的材料，线膨胀系数不同，一旦温度变化，屋顶和墙壁就会产生温度变化与内部压力成正比。一旦建筑物部件的温度负荷高于拉伸强度或剪切强度，就会出现裂缝。此外，建筑物在使用过程中暴露在阳光下，特别是在夏天天气炎热时，日照时间较长，建筑物的耐热性降低，导致地板与墙壁之间出现间隙，存在温差，进而导致温度裂缝。

2.3 结构不合理产生裂缝

混凝土浇筑分块较大也会产生裂纹，世界上没有理想的刚体，受力后发生变形是普遍存在的，无论是多高承载力的地基，弹性变形和非弹性变形总是客观存在的，因此，当浇筑混凝土对相应基础施加压力时，如果基础不均匀沉降和变形发生在部分混凝土已固结之后，由于这部分混凝土早期强度不足，往往局部应力超出当时混凝土的强度，則这部分混凝土会产生裂缝。这种裂缝的特点是大致方向垂直于基础，由一条或几条主裂缝构成，根据地基沉降及变形的大小，裂缝宽度不等。

3 建筑结构设计中控制裂缝的有效措施

3.1 提高混凝土配比水平

第一，合理调整配合比，减少水泥用量，适当的采用粉煤灰代替水泥的胶凝作用。使混凝土主要靠粗骨料之间的机械咬合和接触来提高承载力，水泥尽量只起到胶合作用，水化反应总量减少了，水化反应引起的干缩就会相应减少。以此来达到减小第一种裂缝的目的。第二，另外一方面可以通过掺加适量微膨胀剂使浇筑后的混凝土略微膨胀，以抵消部分收缩，工程实践中预应力管道注浆，箱梁顶板人洞的封口混凝土，连续刚构桥的合龙段混凝土都需要掺加部分微膨胀剂来抵消收缩变形。第三，选用安定性好的水泥作为胶凝材料。水泥安定性中重要的指标就是体积安定性，安定性好的水泥收缩较小。

3.2 加强配筋力度

结合建筑工程实际，合理选择配筋的设置，能在很大程度上避免混凝土裂缝的问题。在建筑不同部位的建筑构件中，配筋率往往会不同，有一定的差别。因此，以下主要从板、梁、后浇带方面进行分析：在进行板配筋设计中，应严格把控配筋的数量，不能够过多，如果配筋数量超出设计标准，也经常会在施工阶段出现混凝土裂缝；在进行梁侧受拉钢筋配置设计，需要在建筑砖混结构的楼面板上适当增设圈梁，还需要在屋面的跨中上部等特殊部位，结合规范标准要求加设双向钢筋网；结合实际工程，提前做好后浇带预先设计。两侧混凝土完成收缩后，在进行后浇带的混凝土浇筑，能够在很大程度上避免混凝土裂缝问题。在混凝土中加入外加剂，混凝土内部密实度会显著增加，混凝土的内部结构有所增强，因混凝土收缩产生的裂缝问题也会减少。而在配筋设计过程中需求遵循“抗放结合”的原则，即当裂缝出现时增设受拉钢筋控制裂缝，而到受拉钢筋作用不明显时可适量减少受拉钢筋的设计比例，改用沉降缝、伸缩缝、滑动层、添加膨胀剂、增设膨胀加强带等模式，预先设计后浇带，当混凝土收缩完成之后再进行后浇，然后促使混凝土裂缝现象得到良好的改善，而添加膨胀剂及膨胀加强带则是通过增加混凝土密实度来减少收缩裂缝。

3.3 防止温度应力裂缝的措施

在温度应力裂缝中，建筑物顶部和底部的内外纵壁上的斜裂缝是相对频繁且具有代表性的。预防措施主要包括以下内容：第一，在治理裂缝工作的实施中，预防应该是主要方面：规划和选材。施工应根据实际情况进行，并进行全面规划。应根据施工项目所在的区域选择屋面保温层，以充分保证保温层的施工质量，以减少屋顶与屋面之间的温差。进行砌筑并避免温差过大，防止结构扩张和收缩的出现。同时，伸缩缝应按照有关要求和规定进行布置和设计，以进一步减弱因温度变化引起的墙体变形。第二，在施工过程中，除了要进行较长的凝固时间外，在选择水泥时应该存在较低程度的水化热。将水泥施加到其温度时应小心。且在混凝土搅拌过程中，在炎热的夏季天气应使用低温水混合。一旦混凝土达到初始强度，应严格控制水分和温度固化条件，以确保充分保证混凝土表面的温度和湿度，并完全避免表面裂缝的形成。当加入混合物时，应合理控制剂量。

3.4 选择最佳的施工强度等级

混凝土裂缝在根本上关乎现有的强度等级，与此同时，水灰比等数值也直接决定于现有的混凝土基础强度。在某些施工情形下，如果有必要添加更多的水泥，那么也会显著增大目前现存的裂缝可能性，对此应当予以更多关注。由此可见，针对施工强度等级应当保障其符合最佳的等级限度，尤其是关于柱体与墙体而言。此外，关于某些特殊性较强的混凝土部位还需适当优化现有的混凝土级别，并且限定于C30的最低混凝土等级。

4 结语

混凝土作为常规建筑材料已经应用到建筑工程的方方面面，控制好混凝土裂缝，提高构件的耐久性是一个关系到结构安全和建设投资的大事，本文意在抛砖引玉，希望在将来能够看到更多的好的裂缝防治措施出现在工程实践中。

参考文献

[1]梁海峰.建筑结构设计中裂缝产生原因分析及改善措施[J].四川水泥，2018（09）：98.

[2]姜巍，郜志远.建筑结构设计中的裂缝原因分析及改善措施[J].建材与装饰，2018（09）：58-59.

[3]景星星.建筑结构裂缝成因及防治措施分析[J].引文版：工程技术，2015（41）：131.