建筑结构设计裂缝成因及完善措施

熊 雄

（江西省建科工程技术有限公司，江西 南昌 330032）

1 引言

建筑结构设计裂缝是工程建设中常见的质量问题之一，如果建筑结构出现了裂缝，将会大大降低建筑整体的结构稳定性和抗震性。从建筑设计到施工，如果操作规范性不强，不重视细节的控制，很可能导致不利因素影响建筑结构，出现裂缝现象。加强对裂缝问题的防治，可提高工程项目的建设质量，也能保障工程建设的效率和安全性。

2 建筑结构设计中裂缝产生的原因

2.1 受温度应力的影响

在施工过程中产生裂缝的原因有很多，其中温度应力是主要原因之一。由于温度应力发生了改变，建筑物内与外界之间温度存在较大差异，从而导致建筑自身的温度应力变化，在结构面积较大的构件上更易出现。如果某个区域的早晚温度变化较大，使混凝土表层受热不均匀，就有可能发生这种情况，从而导致混凝土开裂。

2.2 受贯穿裂缝的影响

混凝土变形范围较大时，也会产生贯穿裂缝。混凝土遇水后会形成较高的工作温度，由于塑形阶段工作温度是逐渐升高的，形成的弹性应力模量较小，而内部应力也相对较小，因此，产生变形的可能性较小。一旦气温下降，混凝土就会发生变形。混凝土的体积会在水分挥发的影响下减小，建筑构件在地面、空气等原因的影响下也会产生应力变形。尽管有些建筑构件能够承受，可一旦超过承受范围，就会出现贯穿裂缝。在实际勘测中，必须根据勘测成果优化设计方案。

2.3 荷载产生裂缝

钢筋混凝土结构长期受压会产生荷载裂缝，这就与大楼之间的重量有关。按照目前的建筑技术标准，我国的办公楼绿色建筑设计值与发达国家相比较小，而按照设计标准，我国的水泥硬度较高，在这些状态下容易产生裂缝。

2.4 设计考虑不充分

设计环节直接决定了整体建筑的过程和目标，对建筑材料等也有直接的影响，因此，更需要仔细思考各个方面的内容，确保每个环节都符合相关标准，也适应项目本身的情况。如果设计人员没有结合工程和地质要求进行裂缝防治设计，或对建筑材料掌握不够全面，就很容易导致建筑裂缝的出现。

3 建筑结构设计中裂缝的控制措施

3.1 制定科学合理的整体结构设计方案

施工前，工作人员要深入现场全面勘察，收集相关数据信息，确保设计方案、图纸与建筑结构体系规范要求相符。在进行结构设计前，应认真分析结构承受荷载作用的大小情况，计算温度变化情况，掌握混凝土材料的后期变化规律和特征。在结构设计阶段合理选择约束机制，有效释放和抵抗混凝土的温度应力。同时，必须坚持整体性原则，确保建筑结构具有良好的受力性能，充分结合基本受力原理，保证受力图与受力分析相一致，进一步分析结构的抗变形能力和抗荷载能力，选择合理的设计结构尺寸，保证整体结构的平衡性和稳定性，避免出现裂缝问题。

3.2 充分利用信息化技术

目前，信息化技术在房屋建筑设计中得到了广泛应用。在进行建筑结构优化设计时，设计人员应根据需求选择合适的软件，对各项参数进行优化设计，以减少外部因素和内部因素对结构的负面影响。在建筑结构设计优化中，需要建立合适的结构模型，分析房屋建筑的目标参数，为建筑优化设计提供参考。在结构优化设计过程中，还要做好数据管理工作，保证尺寸、受力等数据的准确性，通过对建筑状况进行综合分析，确保优化方案能够满足设计要求。同时，要选择合适的计算方法分析建筑物结构变量和设计条件，确保优化结果满足工程设计要求。加强对统计结果的对比分析，综合分析多种不同的方案，确保结构的安全性与经济性的平衡。

3.3 建筑节能优化设计

节能环保是目前建筑发展的主要方向，因此，在房屋建筑结构优化设计中应充分贯彻节能环保理念，开展房屋建筑结构优化设计，减少建筑施工、运营过程中产生的碳排放。节能环保主要与房屋建筑的布局、材料使用、围挡结构有关，因此，在优化过程中要做好不同方面的处理。根据房屋建筑所处位置及周围环境优化形状和布局方式，充分利用自然风、自然光来解决热交换和照明需求，在维护结构的优化中应保证结构的密封性，避免热消耗过高。选择材料时应以节能材料为主，减少房屋建筑的热损耗，提升门窗结构的合理性。

3.4 提高混凝土自身质量

为了保证施工的顺利进行，必须重视混凝土材料的保存与管理，并严格按照国家混凝土标准进行搅拌、混合，必要时可以添加一些辅助材料，以增加混凝土的强度和抗压能力，保证施工质量。例如，混凝土原材料搭配时可适当减少水泥用量，添加一些水泥代替物，以增强材料的融合性和施工效果；科学控制水灰比，必要时添加一些减水剂，减少砂石的空隙，保证混凝土的密度，逐步强化混凝土使用效果。另外，我国建筑行业监管部门一定要充分发挥监管作用，对建筑工程的施工文件进行仔细审查，一旦发现有问题，必须及时通知建筑企业进行修正和完善，在全部合格之后才能继续施工。对于一些因混凝土搅拌技术不过关或是以次充好的建筑企业，监管部门更要加强监督，为群众的使用安全和施工人员的人身安全提供重要的前提保障，优化我国建筑工程的施工环境，净化不良风气的影响，从源头上处理因混凝土材料自身质量缺陷造成的裂缝问题。

3.5 做好配筋设置

为了解决裂缝问题，对配筋进行合理控制，尤其是在一些大跨度梁板中，要做好对屋面板的配筋设置，考虑楼板在阴阳角变形应力的集中部位增设钢筋，控制钢筋材料的间距和直径，使钢筋结构的设计能更具稳定性，从而有效遏制建筑结构裂缝的发生。混凝土材料一般由水泥、水、砂石等材料组成，这些材料容易随着混合物的反应和环境的变化逐渐硬化，从而形成一种复合型的材料。而温度是这个过程中的重要影响因素，因此，可根据钢筋混凝土施工要求进行温度控制。在混凝土混合料的构建过程中，为了避免凝固后的材料与钢筋材料之间存在不适配性，应对钢筋的质量进行控制。考虑到钢筋与混凝土材料之间的相互作用，要对设计内容及施工工艺进行充分考量，有效避免由于配筋不当或钢筋材料的质量问题而产生结构缺损，影响混凝土材料的质量，从而出现裂缝等情况。

3.6 控制混凝土的浇筑施工技术

在混凝土施工过程中，施工人员要做好细节部分的处理，如在薄弱区域做好振捣工作，根据实际情况进行分层浇筑，控制每一个材料层的厚度。分层浇筑的厚度一般不超过50cm，以避免温度急剧变化影响材料质量。在浇筑过程中，要坚持从两边向中间施工的方式，控制混凝土材料的密度，避免温度过高引起水化热反应，影响材料质量，造成裂缝。实际浇筑时要按照浇筑方案，考虑实际情况，进行有效调整，使施工技术过程更加灵活、变通。

3.7 有效的温度裂缝控制

合理地定义混凝土的基本构造，要事先制定相应的处理措施，严格按照相应的规范和具体建造技术要求选择合适的工艺形式，对细节进行严格控制。由于高温也是造成构件裂缝的主要原因之一，因此，要从构件规划布置入手，遵循简便实用原则，尽量避免不规则的构件，特别是一些凸凹的构造变化，因为构件不规则，温度可能会产生差异，从而产生裂缝。此外，混凝土构件各个部位的长度应符合设计要求，减少因高温伸缩而产生的差距，并合理调节材料变形。当温差过大时，建筑材料会发生变形，如果不进行合理调控，很可能导致构件开裂。

3.8 防治荷载裂缝

为避免荷载裂缝的出现，建筑的顶部必须设有保温板材，甚至是隔热层，这样在屋里与外墙之间就不会产生很大的温差，从而产生高温裂缝，所以，在建筑的内部设计中一定要坚持隔热保温的原则，而且外墙内部也可以设计沉降裂缝，这样在墙面内部发生伸缩情况下不至于产生裂缝。合理限制模板的周转率，可以在必要的荷载力下拆卸模板，即使出现了开裂问题，也能尽早发现。只要施工单位按照具体的标准进行施工，整个建筑结构都会得到相应的支撑，从而降低混凝土开裂的概率。

3.9 钢筋设计的控制措施

对钢筋混凝土结构进行管理可以提高控制水平。根据钢筋位置的不同，要求也不同，如屋面上配置应采用双层双向钢筋，并有效控制导热系数。一般来说，屋顶并非所有部位都有负筋，因此，对缺失部位应采取特殊处理，处理的方法有两种：一种是用拉通板支撑作为负筋，另一种是加双向钢筋网。地板阴阳角处应采用放射性钢筋。配置板钢筋时应遵循“直径下、间距近”的原则，只有满足这两个条件，才能减少裂缝。例如，在某项目中选择了四面预埋角结构，在收缩力的作用下，楼板中间会形成贯通裂缝，四角开始倾斜，当倾斜角度为45°时，应采用双层双向加固的方法，使钢筋间距保持在100mm，覆盖楼板跨度1/4，以分散阴阳角处的应力，提高建筑结构的整体性能。

3.10 加强施工项目管理

（1）从项目管理体系的建设入手，在结构设计之前，要督促设计人员前往现场实地勘测，综合准确的数据和多方面的影响因素来完成建筑结构的设计，再聘请当地的专业人员参与设计方案的审查环节，确保施工团队有更加合理的施工参考依据。建筑企业在建设项目管理体系时要深入分析当前管理机制中存在的问题，然后结合建筑项目的实际施工情况并融入现代信息化管理手段，将新时代管理理论知识与实践操作相结合，构建符合自身实际情况的针对性动态管理模式。

（2）建筑企业应加强对结构设计人员和现场施工人员的专业技能培训，使所有参与项目建设的人员都能具有丰富的设计或建造经验，从而提前预判项目中可能出现的建筑结构裂缝并制定备用方案。建筑结构设计人员与现场施工人员的职业素养直接关系到工程项目的整体质量，因此，建筑企业必须对所有员工进行专业技能的教育培训，使管理人员、结构设计人员、现场施工人员都能具有良好的职业素养，从而推动工程项目管理体系的正常运转。另外，建筑企业还应强化全员的安全质量意识，从思想上督促工作人员提高对建设项目安全质量的重视程度，促使结构设计人员制定经济与质量兼具的方案计划，现场施工人员要更严谨地开展高质量项目建设。

（3）对建筑材料和设施设备进行管理。结构设计人员在选择材料时，应根据项目需求，在材质和型号方面选择性价比高的建材，保证施工材料对当地恶劣天气、环境温度等实际情况具有相应的高抗性能，从而避免建筑结构开裂。材料与设施管理人员应重视相关的选购、出入库和储存工作，在选购阶段应提前了解市场价格波动情况，并对承包商的产品资质等进行调查，以满足材料和设施的经济性和安全质量要求；在储存环节要严格按照材料和设施的特殊要求进行并落实，以免材料因保存不当造成质量下降和资源浪费，从而影响工程质量和施工效率。

4 结语

综上所述，在建筑工程施工阶段，裂缝是一个普遍存在的问题，裂缝的科学控制预防对建筑质量、安全、美观有重要影响。因此，建筑工程设计、施工阶段必须对裂缝问题予以重点关注，对裂缝的成因进行深入分析，制定科学合理的控制对策，确保结构设计科学可行，并对施工建设进行科学严格管理，有效避免裂缝发生，为建筑结构整体质量及安全性、美观性提供可靠保障。