建筑結構設計中的裂縫及控制措施

【摘 要】 在建筑工程中，裂縫的產生，對工程的危害性較大，使得工程結構的剛度、強度以及抗剪能力都不斷降低，進而為工程埋下安全隱患。為了控制和避免裂縫的產生，本文主要針對建筑工程結構設計中的裂縫問題進行了簡單分析和探討。

【關鍵詞】 建筑工程；結構設計；裂縫問題

在建筑工程中，裂縫問題的產生，在很大程度上與結構設計有著很大的相關性。因此，對建筑工程結構設計中的裂縫問題的探討有其必要性。

1 裂縫的危害性

在建筑工程中，裂縫對工程結構所造成的危害是極大的，具體主要體現在以下方面：

1.1 剛度降低

裂縫的產生，會使得裂縫截面處的中性軸發生上移，尤其是裂縫比較嚴重時，工程結構的變形也會不斷的加大，進而造成整個結構的剛度降低。與此同時，隨著剛度的降低，工程結構在高壓力的作用下，其相應的疲勞度也會有所下降。

1.2 抗剪能力下降

裂縫不僅會使得工程的剛度下降，而且還會使得整個工程結構的抗剪力大大降低，這是因為裂縫的產生，使得工程的各個截面出現嚴重的開裂，工程結構的整體性被嚴重破壞，進而支撐抗剪作用的截面面積減小，從而整個結構的抗剪力就會大大降低。

1.3 強度降低

在建筑工程中，裂縫的產生還會使得整個工程結構的強度降低。因為，在工程結構中，裂縫的產生，造成鋼筋外露，這樣，極易導致水分和空氣對混凝土的內部結構造成侵蝕，最終引發混凝土發生質變，從而結構強度就會大大降低，隨著強度的降低，裂縫也會不斷變大，進而整個結構的耐久性降低，影響建筑的使用性能。

2 裂縫產生原因

2.1 溫度影響

在建筑工程結構中，混凝土在降溫發生冷縮，或者是由于失水作用導致收縮，從而使得工程結構的構件內部在溫度應力的作用下產生裂縫。在這里以平置構件舉例說明，在工程結構中，一旦發生冷縮和干縮，就會產生裂縫，具體可以通過下公式進行詳細分析：

A max=0.5μγι，

其中，A--構件中央最大溫度應力；

μ—構件與擱置面之間的摩擦系數；

γ—構件材料的重力密度；

ι—構件的長度

根據以上公式分析，可以得知，構件的長度越大，溫度應力也會相應變大，那么就會容易產生裂縫，需要設計人員引起足夠的重視。

2.2 受力影響

在建筑工程，在受力的作用下，也會產生裂縫。一般而言，對于受力所引起的裂縫的受力構件有偏心受壓、偏心受拉、軸心受拉等等。在實踐中，一旦構件的應變值超出其所能承擔的極限值，那么就會造成構件開裂。

2.3 碳化銹蝕

除了溫度影響和受力影響以外，工程結構在碳化銹蝕的作用下，也會產生裂縫。這是因為，隨著碳化深度的不斷加大，一旦到達鋼筋表面，這時的混凝土的堿性也會大大降低，直到對鋼筋失去保護作用，在這樣的情況下，銹蝕范圍不斷加大，隨著銹蝕物的膨脹，就會使得結構內部受到拉力作用，在超過極限拉力值時，就會產生裂縫。

3 裂縫的受力機理

在當前的社會條件和技術條件下，對建筑工程結構中裂縫觀察了很大的進步，如超聲儀器、實體顯微鏡以及滲流觀察儀等等。但是，對于工程結構的受力機理以及裂縫產生的受力機理，并沒有真正的了解，而且，目前學術上所采用的各種模擬裂縫，也缺乏應有的精確性。因此，需要結構設計人員加強分析和研究，正確認識到裂縫的存在及其危害程度，有效的控制裂縫的產生。

在建筑工程結構中，裂縫的形成不具有規則性。而從某種程度上講，裂縫的產生是絕對的。目前，在實際工程中，將理論與實踐相結合，并且采用概念統計的方法，得到分析結果，經過實踐研究證明，這種方法，具有一定的準確性。一般情況下，裂縫均為一些非貫通性的微裂縫，只是在裂縫控制的薄弱環節以及受力作用較大的情況下，才能發生裂縫貫穿，最終造成整個截面發生斷裂。而對于我們肉眼所見大致在 0.05mm的范圍內，如果超出了這個范圍，那么就可以稱之為宏觀裂縫。而且在研究中發現，材料的破損程度可以通過裂縫的拓展程度具體表現出來。

在工程實踐中，無裂縫是相對的，如果要求不出現裂縫，那么就要對應裂縫產生的機理，通過預應力的作用，將構件存在的全部預壓力，控制在荷載作用下，這樣，一方面，不僅需要付出很大的代價，另一方面，還會增加破壞的荷載力，造成脆性破壞，為構件帶來其他的缺陷。

在工程防水要求下，并不要求完全沒有裂縫，因此對于裂縫而言，在一定的條件下，其還具備一定的愈合能力。如地下室的外墻，我們經常會看到有白色沉淀物，這是因為在裂縫形成時，滲流的水與混凝土中的確良石灰發生了化學反應，形成了碳酸鈣，進而就成為我們所見到的白色覆蓋層。但是裂縫的愈合能力是有寬度要求，必須有要控制在 0.2mm的范圍內，一旦超出這個范圍，裂縫受到水分的沖刷，會變得更大。

4 控制裂縫產生的有效措施

針對以上提出的裂縫產生機理及其影響因素，提出了以下工程結構設計方面的解決性對策，具體如下：

4.1 簡化結構體系

在建筑工程結構設計中，要根據工程要求和實際情況，加強對結構設計的簡化處理，采用現代概念設計理念，加強對復雜體系的分析，通過合理、科學的現代設計方法，避免裂縫的產生。與此同時，還要綜合考慮到受力和變形作用，合理計算配筋，尤其是對于裂縫控制的薄弱環節，一定要做好防范處理，進而控制好結構體系對裂縫的有效預防。

4.2 結構形狀要規則

在布置結構的形狀時，要盡量做到規則，確保整個結構應有的剛度，如果在設計中，結構布置不規則，那么其上下結構所承受的剛度不會統一，從而造成不同程度的變形，尤其是是剛度控制薄弱的環節，極易發生開裂的現象，為此，要進行結構設計時，結構的形狀一定要保證其規則性，從而避免裂縫的產生。

4.3 尺寸設計要合理

在進行結構設計時，尺寸設計也預防裂縫產生的主要環節。正如上文中以們提到，一旦結構的尺寸過長，那么其所產生的溫差應力也會增大，最終出現裂縫。因此，需要設計人員在設計，結合工程實際要求，合理控制結構的尺寸，全面考慮結構應力與長度的關系，既要滿足設計的規范和要求，也要避免裂縫現象的產生。

4.4 材料運用要規范

首先，工程結構設計中，所選用的混凝土，既要滿足防水要求，也要滿足工程的承載力要求，其強度不可以過高，一般情況下，最好采用C25 -C35混凝土。其次，在結構設計中，可以采用粉煤灰，使得混凝土的和易性得到改善，同時，還可以減少水泥用量。第三，對于水泥品種的選擇，最好采用收縮性小的水泥材料，并且可以適當地摻加一些外加劑，使得水灰比降低，嚴格控制內外溫度，加強對整個結構的保溫和保水養護。

另外，對于板類構件而言，其裂縫的控制主要是采用預應力混凝土，加強對樓面鋼砼構件以及層面構件的分析，尤其是在樓面板預埋管線時，必須要用支架固定管線，而且，對于管線交叉部分，運用專門設計的接線盒，強化土板剛度。

總結

總而言之，在建筑工程結構設計中，要想避免裂縫的產生，杜絕裂縫所帶來的危害，需要設計人員要加強對裂縫的重新認識，并且針對裂縫產生的問題進行全面深入的分析，了解裂縫產生機理，從根本上控制裂縫的產生，切實保證工程質量。

參考文獻

[1] 吳湛宇.淺析短肢剪力墻結構及異形柱結構的設計[J].科技風， 2010，（13）

[2] 薛韜，王志剛. 試述預應力技術在建筑工程中的應用[J].黑龍江科技信息， 2007，（13）

[3] 韓麗春，張宏建.淺談預應力技術在建筑工程中的應用[J].黑龍江科技信息， 2009，（18）