房屋建筑结构设计中现浇混凝土裂缝控制

2021-02-08茆祥虎九江市规划设计集团有限公司

门窗 2021年10期

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1 前言

随着混凝土在房屋建筑工程中的应用越来越多，但其裂缝问题一直没有得到很好的解决。虽然在建筑结构中使用混凝土可以为建筑工程提供良好的环境，但是在房屋结构设计下的现浇混凝土工程中存在的一些裂缝，如果不及时处理和预防，往往会增加对施工质量的损害，从而危及房屋结构的安全以及房屋使用者的居住安全。同样，现浇混凝土的裂缝往往会影响建筑物的正常使用寿命。由于建筑结构设计时现浇混凝土对耐久性要求较高，因此建筑结构设计时对现浇混凝土裂缝控制的研究十分重要。为了解决现浇混凝土早期裂缝问题，应合理使用相应的预防和治疗措施，更好的控制混凝土裂缝，从而有效地提高混凝土工程的质量。

2 房屋建筑结构中的现浇混凝土裂缝类型

2.1 结构裂缝

房屋建筑结构设计中会涉及到现浇混凝土结构的设计工作，其中会设置多种构件，并且配置多种部件。在各个部位和构件的接触和长期运行过程中，整体结构中的薄弱部位等区域出现裂缝的概率自然提高，其中现浇楼板作为薄弱部位，自然更容易出现裂缝。此外在结构的设计中由于这类构件的设计不合理，也可能会导致生成裂缝。如现浇板由预制的多孔板改造而成，此时墙体的刚度增加，但楼板刚度会下降，墙角作为应力集中区域，在系统运行中更加容易出现斜向的裂缝，或在楼板端出现板面的裂缝。

2.2 应力裂缝

在房屋建筑结构设计工作中，建筑中的各结构之间会处于相互影响的状态，同时在现浇混凝土结构的施工中，在温度、环境等因素的影响下都会生成应力，此时生成的裂缝就是所谓的应力裂缝，这类裂缝最为常见。此外在房屋建筑结构施工中，现浇混凝土结构施工后会逐渐失去水分，使现浇混凝土结构尺寸缩小，由于伸缩量不同，该结构后续运行中会生成更多的应力裂缝。

2.3 塑性裂缝

在房屋建筑现浇混凝土结构施工中，会在其中加入大量的骨料、钢筋等结构，这类结构加入后会影响混凝土结构的沉降量，其中混凝土结构的垂直收缩量加快，而水平方向上的收缩量相比较为缓慢，会发生塑性裂缝。此外，通常塑性裂缝生成的裂缝较深，且形状不规则，裂缝的出现时间主要是在混凝土硬化前，此时会对建筑结构的强度造成重大的影响。此外结构受力不同，会形成不同的裂缝表现，常见裂缝如图1～图3所示。

图1 受弯构件的裂缝示意

图2 受拉构件的裂缝示意

图3 受扭构件的裂缝示意

3 房屋建筑结构中的现浇混凝土裂缝成因

3.1 设计问题

房屋建筑结构设计中，各类现浇混凝土结构的设计要符合要求，在构型、材料配置、设施安装等方面，均要按房屋建筑结构设计要求选择。在该结构的设计过程中，若未能对现浇混凝土结构的构型、结构和装配位置进行科学的控制和建设，在该房屋的后续建设中则很容易发生问题，各结构之间的应力无法处理，易导致结构在后续运行中出现裂缝。此外设计中也包括强度等级、钢结构、荷载设计等，结构设计中若未能对这类设施进行科学协调，也很容易出现裂缝。

3.2 配料问题

房屋建筑结构设计包括该结构的配料设计，配料包括骨料、砂砾、外加剂及水泥等，所有的这类材料质量都需经过分析，以防止出现混凝土裂缝。在结构的设计工作中，需保证所有的材料掺和后性能都得到提高。在该结构的施工中，对于各类配料的使用量、使用方法和使用效果不同，若未能充分考虑这类信息，会导致配料质量下降，不能提高结构完整度。

3.3 环境问题

房屋建筑结构设计中，从表面上来看无须考虑环境要素，但在实际操作中，若未全面彻底地考虑环境因素，则该系统在运行阶段显然无法保证整个系统的运行质量符合标准。此外在各类自然要素的影响下，如温度、湿度、风力参数等，环境的作用下也很可能会导致房屋建筑结构设计的现浇混凝土系统出现各类裂缝。

4 房屋建筑结构中的现浇混凝土裂缝控制方法

4.1 平面布置设计

房屋建筑结构设计中，若想避免出现现浇混凝土裂缝，需对整个建筑系统的平面布局进行控制，以防在某个区域中由于应力过大或现浇混凝土结构的施工和建设问题导致结构存在裂缝。在平面布置中，要完成以下三个方面的设计工作。

4.1.1 房屋长度控制

在房屋建筑结构设计中，需对房屋的长度加以控制，以防范由于现浇混凝土的浇筑长度过大，从而导致该结构的应力过大，使该结构出现裂缝。在长度控制中，如果确定该房屋建筑结构的长度不小于40m，就需设计后浇带的浇筑方案，以充分提高整个系统的强度。将后浇带参数配置在整个系统的中间部位区域，配置在楼板和梁板的1/3跨度区域处，此时可以确保最终得到的施工结构中，这两个结构处于完全分开状态。此外，如果房屋建筑结构的长度远大于40m，则在设置了后浇带的基础上需设置变形缝，其中后浇带的宽度参数控制在80cm~100cm，不同后浇带的间距保持为30m。

4.1.2 外露构件控制

在房屋建筑结构设计中，会涉及大量的外露构件，在这类构件的配置中，也要控制长度参数和伸缩参数，并使这类构件处于高水平运行状态。其中常见的外露构件包括雨篷、挂板及女儿墙等，在专业设计中如果发现水平方向上的强度已经超过了规定的范围，则需在构件的配置和设计中设置伸缩缝，以保证这类构件在完成装配后可以正常运行。此外在设计过程中也要控制外露构件水平长度参数，其中按现有的建筑行业工程施工规范，外露构件的水平长度需最大限度控制在12m范围内。

4.1.3 建筑高度控制

房屋建筑结构设计工作中，一些建筑会以建筑群的形式存在，此时在各类建筑结构的设计中，需控制所有建筑的高度参数，要采用现浇混凝土结构的科学控制方法，充分提高该系统的设计科学性。其中在专业设计过程中，如果确定在现有的施工中，发现主楼的高度与裙房的高度之间具有过大的差值，则在现有的设计基础上，会提高现浇混凝土结构裂缝发生的概率，因此在这类结构设计过程中，需加入专业性的后浇带结构，同时也要科学设置专业性的沉降缝结构。

4.2 强度等级确定

在房屋建筑结构设计中，整个结构的设计方法和混凝土结构的设计方案均会影响裂缝的发生概率。混凝土的强度越高，水灰比的参数越大，消耗的水泥总量必然会增加，通过对现浇混凝土结构的分析可确定，如果水泥的使用量增加，则整个结构发生裂缝的概率也会增加。

因此在现浇混凝土结构的设计过程中，需根据专业性的研究规范，确定现浇混凝土板材的混凝土强度等级为C30，同时在各个相互接触的结构上，要求这类结构的强度和材料需保持一致，如对于房屋建筑结构中的墙体和柱体的浇筑混凝土，两者的混凝土级别需保持一致，同时现浇板和楼板的等级也需相同设置，如发现最终制作和设计的现浇混凝土级别要明显低于柱体与墙体的混凝土级别，则需提高核心部位的混凝土结构强度。

4.3 强化配筋设计

在房屋建筑结构设计中会涉及现浇混凝土结构的配筋设计工作，对于配筋方案来说，配筋率和配筋的区域都会从根本上决定该构件的强度参数，而对于该结构的强度参数来说，也会从根本上影响构件的裂缝参数。

在强化配筋的设计过程中，需对现浇混凝土结构进行有效控制，以确保该结构的施工质量符合要求。此外在楼面板的浇筑和结构设计中，要对配筋的方案进行相应的设计，同时考虑到配筋的方案会对房屋建筑结构的重量、应力参数造成影响，则在该系统的施工过程中，也要对配筋的总量、分配方法、配置密度等参数进行控制，从而使配筋的设计质量符合要求。

4.4 控制构件厚度

在房屋建筑结构设计过程中，都需对构件的厚度进行控制，从而让所有构件参数可有效控制该结构生成的各类裂缝。在实际设计过程中，如果各类构件的厚度过小，在实际运行中，这类构件将无法有效抵抗存在的应力，此时构件出现裂缝的概率较高。

为防范出现裂缝，在建筑结构设计中，需协调构件的厚度，方可提高该结构的抗裂缝等级。对于民用建筑，在楼板结构的设计中，厚度参数不可小于10cm，同时在该建筑的设计中，由于使用的构件不同，因此最终构造的房屋建筑结构参数也会发生一定变化。在计算现浇混凝土板的跨度设计中，需对该系统的设计方案和各类设施的作用做出限制，从而对这类设施进行科学建设，其中对于现浇混凝土板材来说，要求厚度通常不小于L30～L35。

4.5 施工工艺、方法与管理等控制措施

现浇钢筋混凝土楼板出现裂缝与材料、结构以及施工环境等因素都有很大的关系，但是大量的实践和研究证实，改进钢筋混凝土工艺以及做好施工管理是避免现浇钢筋混凝土楼板产生裂缝的有效手段。

4.5.1 对模板支撑体系施工进行完善和规范

在进行施工以及验收的过程中，需要严格按照相关的施工标准、规范以及施工方案进行全方位的验收。支模系统立杆的间距要保证符合规范的要求，同时还需要把控支撑立杆上下层间的垂直度，在立杆的底部需要按照需求合理地放置垫块，保证支撑肋的尺寸和间距，确保垂直支撑面与模板的贴合，保证模板支撑系统具有足够的强度与刚度。在浇筑过程中对模架体系进行监测，防止模板及支架有过大变形量。后浇带区域的模架系统按要求支立成独立的模架系统。

4.5.2 规范拆模

施工过程中准备满足规范要求与施工进度的模板、木方及钢管等周转材料。混凝土强度未达到规范要求时，不要过早拆模，特殊情况需早期拆模时，在进行具体的施工中就需要积极使用和落实早拆体系，在完成拆模后，还需要设立竖向的支撑。

4.5.3 避开高温时段施工

现浇钢筋混凝土楼板在施工过程中，还需要对混凝土入模的温度以及周围环境温度进行控制，尽可能避免在高温时段施工，从而控制和减少温差应力以及变形情况的发生，减少产生裂缝。

4.5.4 完善混凝土施工工艺与方法

在现浇钢筋混凝土楼板浇筑施工前，需要对模板进行润湿处理，确保在混凝土的浇筑过程中不会大量吸水；在浇筑期间，还需要对混凝土振捣进行管理和控制，避免由于振捣不充分而出现蜂窝麻面的情况，同时也要避免出现泌水的问题；在完成浇筑后，还需要及时进行抹平压光处理，为了避免细骨料浮在混凝土表面，还需要采取合理的控制措施。