建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫問題分析

李金磊

【摘要】在建筑工程中，混凝土裂縫與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計密切相關(guān)，數(shù)據(jù)表示建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對工程造價的影響可達75%以上，對工程質(zhì)量的影響達45%以上。而目前我國65%以上的建筑在投入使用后的2年內(nèi)都會出現(xiàn)不同程度的滲漏，這與建筑裂縫有著直接的關(guān)系，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中加強裂縫控制十分重要。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;混凝土裂縫;溫度應(yīng)力;施工技術(shù)

當(dāng)前國內(nèi)建筑業(yè)在飛速發(fā)展，人們越來越重視建筑的質(zhì)量，特別是建筑施工及使用中的結(jié)構(gòu)裂縫的問題。在建筑中使用最廣泛的材料是混凝土，由于混凝土建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計和其他特性，混凝土材料容易受到外界的影響，會導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，這些裂縫對建筑物的穩(wěn)定性和安全性具有重大影響，甚至?xí)绊懙接脩舻娜松戆踩?。因此，為了提高整個建筑物的安全性和質(zhì)量水平，相關(guān)施工人員需要處理好這些裂縫問題，做好預(yù)防。為了充分保證對裂縫問題的有效控制，建筑工程設(shè)計和施工應(yīng)從合理的設(shè)計、實際施工條件、所用地質(zhì)環(huán)境和建筑材料等方面入手，做好預(yù)防與控制。

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1.1應(yīng)力裂縫

塑性收縮、碳化收縮等收縮問題會引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，這種裂縫一般被稱為應(yīng)力裂縫?；炷猎谟不倪^程中，經(jīng)常會出現(xiàn)因為水分蒸發(fā)導(dǎo)致體積縮小的現(xiàn)象，進而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮的現(xiàn)象，這時墻板的四周就會由于支座的約束作用不能自由地伸展。如果混凝土的收縮導(dǎo)致約束力達到一定程度時，就會導(dǎo)致澆板出現(xiàn)裂開的情況，而且混凝土結(jié)構(gòu)裂開的部位一般都會出現(xiàn)在應(yīng)壓力比較集中的部位，進而產(chǎn)生應(yīng)力裂縫。而且如果過早拆模，混凝土還沒最終凝結(jié)，這時在混凝土上施加壓力，也會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形裂開的現(xiàn)象。實際工程中，還應(yīng)該區(qū)分好應(yīng)力裂縫以及溫度應(yīng)力裂縫。

1.2塑性收縮變形

塑性收縮變形主要是在混凝土凝結(jié)中產(chǎn)生塑性收縮，從而造成了裂縫現(xiàn)象。通常是在混凝土終凝前且處于塑性狀態(tài)期間。由于上部混凝土均勻沉降受到限制，如果上方有較大骨料、鋼筋或者平面面積較大的混凝土，此時水平收縮量要小于垂直收縮量，進而產(chǎn)生不規(guī)則的深層裂縫。多數(shù)的塑性收縮裂縫都是平行狀態(tài)分布，間距非常小，在0.5mm左右。

1.3地基引發(fā)的裂縫

建筑工程的項目建設(shè)開展是在建筑地基基礎(chǔ)之上進行的，地基承載能力和地基處理水平對工程項目的施工和后期正常使用有關(guān)鍵作用。由于城市用地現(xiàn)階段愈發(fā)緊張，一些建筑工程項目也開始在軟弱地基上建設(shè)，而軟弱地基中最容易出現(xiàn)的一個問題就是建筑物的不均勻沉降。地基沉降的不均勻體現(xiàn)在上部建筑物結(jié)構(gòu)之中，即建筑物基地的應(yīng)力分布不均情況，從而引發(fā)各類墻體開裂。如果對裂縫的開展不加以重視，裂縫的肆意開展還可能反過來促使不均勻沉降的情況更加嚴重。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制裂縫的措施

2.1嚴謹選材

設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要嚴謹選材，對原材料質(zhì)量標準進行嚴格的控制，確保混凝土配比符合國家相關(guān)技術(shù)標準。然而當(dāng)前有許多不良企業(yè)為節(jié)約建設(shè)成本，獲取更高的利潤，在結(jié)構(gòu)原材料點清單制定時，往往以次充好，選擇價格更低的材料進行選購，使得砂石材料中泥砂含量過高，造成混凝土配比后的滲水性大幅降低，導(dǎo)致工程建設(shè)的質(zhì)量受到嚴重影響。企業(yè)應(yīng)針對這一亂象，對原材料質(zhì)量進行嚴格的監(jiān)管，在企業(yè)中制定并應(yīng)用建筑工程全流程原材料管理制度，對結(jié)構(gòu)設(shè)計階段所用材料進行嚴格的管理。并要求設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時按照有關(guān)標準羅列材料采購清單，同時引入監(jiān)理單位對材料選定和采購環(huán)節(jié)進行有效監(jiān)管，確保原材料符合工程施工的質(zhì)量標準，從而有效降低產(chǎn)生混凝土裂縫的概率。

2.2做好預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計

在設(shè)計預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)時，需要對建筑物的幾何尺寸、預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量以及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗裂性進行綜合分析。通常在設(shè)計中使用梁長度的1/15，根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)計和施工技術(shù)水平，通常使用1/18～1/20，不僅可以減少鋼筋數(shù)量，也可以減少建筑物本身的結(jié)構(gòu)重量，但是必須根據(jù)相關(guān)規(guī)范和要求嚴格控制建筑結(jié)構(gòu)的長度。如果建筑物的結(jié)構(gòu)超出相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定的限制，則需要在地下設(shè)置后澆筑區(qū)，并在地面上設(shè)置膨脹加強帶。通過在上層和下層均勻布置水平鋼筋并混合12%的膨脹混凝土，可以將混凝土的強度等級提高一級。

2.3加強混凝土材料質(zhì)量

（1）在建筑工程項目建設(shè)中，對混凝土材料的選用一定要以建筑行業(yè)標準為準則，堅決避免偷工減料、原材料質(zhì)量不達標的問題出現(xiàn)，同時，混凝土澆筑施工作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)加強對其的監(jiān)督工作。混凝土是建筑結(jié)構(gòu)的承載材料也是荷載產(chǎn)生主體，如果與之對應(yīng)的水泥質(zhì)量不達標，砂石質(zhì)量不過關(guān)，那么混凝土材料自身強度就得不到保障，出現(xiàn)裂縫的情況也就無法避免。與此同時，混凝土的入模坍落度應(yīng)該盡可能地降低，從而保證混凝土的安全儲存和安全運輸。（2）施工過程中，對于不同規(guī)格的水泥材料和混凝土規(guī)格的選用，應(yīng)當(dāng)在工程成本允許范圍內(nèi)，盡可能地選用質(zhì)量水平可靠、規(guī)格較高的混凝土材料，以滿足相關(guān)建設(shè)標準，從而使混凝土材料自身強度達到要求，避免荷載引發(fā)的裂縫出現(xiàn)。

2.4做好產(chǎn)生裂縫的溫差防控

在設(shè)計建筑物的高度時，盡量將屋面控制在相同的高度。如果在建筑的結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)錯層的房屋，在錯層的位置要設(shè)置墻構(gòu)造柱，最好設(shè)置在縱墻以及橫墻交匯的位置。設(shè)置梁圈可以對混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫產(chǎn)生較好的控制作用。墻構(gòu)造柱以及項圈構(gòu)成的網(wǎng)格，可以對墻體產(chǎn)生一定的約束作用，對砌體的抗裂性也有一定的改善作用，可以顯著提高砌體的受力性。利用微膨脹混凝土也能對溫度裂縫起到一定的抵抗作用，但是需要準確地把控膨脹混凝土的配合比以及做好后期的養(yǎng)護工作，以達到減輕屋面板裂縫的目的。對于超長建筑，在使用微膨脹劑時要謹慎，因為微膨脹劑會導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生極大的離散性，對于微膨脹劑的用量與伸縮縫的間距都很難把控，會給設(shè)計人員帶來一定的困難。在實際施工中，使用微膨脹劑需要根據(jù)相關(guān)的措施來計算使用量，只有在超出規(guī)定值的情況下才能增加伸縮縫的距離。

2.5配筋設(shè)計

通過調(diào)查得知，提升混凝土結(jié)構(gòu)配筋率，有助于減少構(gòu)件周圍裂縫生成量，還可以控制裂縫寬度。我國建筑行業(yè)所提出的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）中明確提出了受拉鋼筋最小配筋率，要嚴格按照《規(guī)范》標準設(shè)計配筋。在梁、板等構(gòu)件設(shè)計中，根據(jù)《規(guī)范》標準設(shè)置配筋率、鋼筋間距，受力配筋主要是選擇直徑小、密集的方案，從而減少構(gòu)件裂縫。在實際設(shè)計中要對構(gòu)件配筋、設(shè)置間距進行合理性分析，仿真計算各個設(shè)計方案的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫情況。建筑屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)通常在1.0W/（m2·K）以內(nèi)，屋面板結(jié)構(gòu)配筋主要是采用雙層、雙向配筋方法，如果設(shè)計中發(fā)現(xiàn)存在無筋情況，可以把板支座負筋拉通，也可以在此區(qū)域配置雙向鋼筋網(wǎng)，連接到其他的負筋即可。

結(jié)語：

很多原因都會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，包括設(shè)計因素、施工因素等。在建筑工程中，要嚴格按照相關(guān)的要求標準進行建設(shè)，針對各個環(huán)節(jié)采取科學(xué)的防范以及應(yīng)對措施，嚴格控制建筑結(jié)構(gòu)裂縫，提升建筑施工的質(zhì)量。

參考文獻：

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