建筑裂縫的設計控制措施分析

【摘 要】為減少建筑中裂縫的產生，就必須在建筑結構設計時就采取嚴格可靠的措施進行預防控制。本文分析了建筑工程結構設計中產生裂縫的主要原因，然后提出了相應的裂縫控制措施。

【關鍵詞】建筑工程；裂縫；結構設計；控制措施

目前建筑物中存在結構問題的情況有很多，其中結構裂縫便是其中一個比較突出和普遍的問題，對于建筑工程的正常使用和結構安全有著重要的影響。

1. 建筑工程結構設計中裂縫的主要成因及主要特征

1.1 塑性變形引起的裂縫。塑性變形引起的裂縫在建筑工程中很常見，由塑性變形造成的混凝土裂縫一般出現在硬化前，這是因為混凝土在硬化前一直處于塑性狀態，而上部建筑的不均勻沉降會受到一定限制，導致結構產生裂縫。在混凝土結構建筑物中，如果混凝土的表面積增大或者鋼筋直徑過大、骨料粒徑過大，都會使得混凝土水平方向的收縮比垂直方向的收縮困難，進而造成混凝土不規則裂縫，此類裂縫相互之間的間距在0.3～1.0mm范圍內，表現形式為相互平行，并且裂縫本身都會存在一定深度。

1.2 結構裂縫。在現代建筑工程中，隨著施工工藝及水平的提升，已經多采用現澆樓板來取代預制多孔板，現澆樓板的樓面優點在于其承載能力一般都能滿足設計強度的要求而且整體性較好。但若用現澆樓板代替預制多孔板時，會增大樓板的剛度，造成原有墻體的相對剛度的降低，從而有可能導致在墻體剛度較薄弱的部位或者一些墻體的截面突變部位產生裂縫。例如墻角是應力較為集中的位置，就比較容易出現裂縫。

1.3 應力裂縫。應力裂縫的形成主要原因是由混凝土結構的徐變收縮，其中結構的自身收縮、塑性收縮、碳化收縮以及干燥收縮是比較常見的幾種裂縫形式。在建筑物的混凝土澆筑完成后，在其收縮硬化的過程中，會因其內部水分的持續蒸發，導致混凝土自身的體積不斷減小，進而產生收縮，在混凝土的收縮過程中由于支座對其的約束力，限制了其自由伸展。隨著約束力的逐漸加大，勢必會造成現澆混凝土板產生裂縫，裂縫的位置一般位于應力比較集中的部位。另外，如果在混凝土強度還未達到一定值時就提前拆模或者混凝土尚未完全固結時就在其上施加荷載，均會造成混凝土結構產生裂縫。

1.4 溫度應力造成的裂縫。溫度應力造成的裂縫的形成主要原因是混凝土在澆筑完成后，難以將聚積于混凝土內部的水泥水化熱散發出去，造成凝土內部溫度相對較高，而混凝土外表由于與外界接觸，其表面溫度會因外界環境的影響熱量散發較快，從而導致混凝土內外部分的溫差較大，造成混凝土表面產生拉應力，而內部則出現壓應力。而混凝土由于剛完成澆筑不久，齡期較短，其抗拉強度不足，從而造成表面拉應力大于混凝土自身極限抗拉強度，在混凝土表面出現溫度裂縫。

1.5 裂縫主要特征。存在較多數量的裂縫，其寬度一般情況下0.3mm之內；墻體的兩端附近存在較少的裂縫，裂縫一般集中于墻體中部；多數的裂縫都是豎向的，且裂縫的長度與墻體的高度相當；墻體中間裂縫相對較寬，隨著向兩端延伸裂縫逐漸變細直到消失；墻體裂縫出現的時間基本是在拆模之后；一段時間之后，裂縫發生了一定程度上的變化，發生了數量增多的現象，但是裂縫的寬度的變化程度卻不大；在進行對于墻體回填之后，能夠發現原先的裂縫處存在著漏水的現象。

2. 建筑工程結構設計中的裂縫控制措施

2.1 合理設計結構尺寸及選材。由于建筑材料變形的差異及自身的溫差都會造成混凝土結構的開裂，特別在結構尺寸較大時，結構因材料變形及溫差所造成的應力就會隨之增大，極易在建筑的樓板與墻體中產生橫向裂縫。通過統計分析，結構所受應力與長度呈非線性相關關系，因此，在進行結構設計時一定要確保結構尺寸合理，在結構設計時選用合理的布置方案使結構在實際工作中能實現整體性較好的同時剛度分配合理結構構件受力明確，在計算配筋過程中要嚴格按照國家相關設計規范進行設計，從而減少或避免出現結構裂縫。在設計施工中盡量選擇使用變形差異接近的材料，從而有效的抑制了因材料自身變形而造成的結構裂縫。

2.2 現澆混凝土樓板裂縫的控制措施。

（1）在結構設計時必須保證混凝土結構的整體剛度滿足規范要求，以免結構的不均勻沉降造成在混凝土結構內部出現拉應力及剪應力，進而減弱結構內部抵抗溫度應力的能力。

（2）在建筑的外墻角位置上應布設放射筋，并且保證每個墻角布設的放射筋都在七根以上，配筋長度必須大于2m，配筋范圍則不得小于樓板跨度的三分之一，各個鋼筋之間的間距則不得大于0.1m。通過在建筑外墻角布設放射筋的辦法能夠滿足應力的要求，使得現澆混凝土樓板的裂縫應力作用范圍與放射筋作用范圍一致，進而減少并控制裂縫的形成。

2.3 溫度裂縫的預防控制措施。

（1）在建筑工程的結構設計中，應優先選用建筑平面布置規則、結構受力簡單合理的結構布置，不宜設置太多的凹凸，以免產生溫度應力集中進而造成裂縫。建筑的長高比應符合設計規范要求。特別是建筑物的長度不應超過溫度伸縮最大間距的要求，以確保材料的變形在較小范圍內，從而能有效防止屋面因溫差較大形成變形集中造成的墻體裂縫。在砌體結構中建筑縱墻應盡量少設門窗，并且門洞和窗洞不宜開設過大，保證磚墻具有足夠的抗剪面積，從而提高其自身的抗剪能力，同時還可減少在門窗部位的應力集中現象。溫度裂縫的形成主要是由于磚墻本身、圈梁、屋面板的溫度變形以及相互間的溫差所引起的，其屋面板保溫層的效果好壞會對頂層磚墻的裂縫程度產生直接影響。因此，屋面保溫層的設計一定要滿足熱工要求，尤其是其施工法及保溫材料的性能要與規范符合，并可適當加大保溫層的厚度，保證保溫效果。

（2）從建筑的結構方面考慮，所有的縱墻、橫墻的頂層均應設置圈梁，以增強其整體性及抵抗溫度裂縫的能力。在設計圈梁時，頂層圈梁尤其是縱向圈梁的高度應盡量小些，以減少磚墻與圈梁之間的相互約束，進而降低由于屋面板變形對墻體產生的水平推力；提高頂層墻體的砂漿砌筑強度是抵抗溫度裂縫有效且經濟的方法，頂層砂漿強度不宜小于M5.0，磚體的強度則不宜小于MU10，并且磚砌體的厚度不宜小于240mm；降低墻體與屋蓋之間的溫差是防止溫度裂縫的關鍵，所以，可在屋面設計時采取設置架空層等隔熱保溫措施。

2.4 鋼纖維混凝土在結構裂縫控制中的應用。

在鋼筋混凝土梁的底部布設適量的鋼纖維，使其能夠與混凝土共同抵抗開裂，從而提高梁自身的抗裂能力，在其滿足設計要求的同時，符合規范中有關裂縫寬度或者抗裂度的要求。對于加入鋼纖維的鋼筋混凝土梁來說，當鋼纖維的摻入體積率在1.0%～1.5%左右，并且受拉區的鋼纖維混凝土層截面高度達到梁截面高度的30%時，就可很好的控制梁體開裂。同樣，在受拉區的鋼纖維混凝土層截面高度達到梁截面高度的30%時，其彎拉性能接近于全截面的鋼纖維混凝土梁。這主要是由于鋼纖維可依靠粘結力在混凝土裂縫的尖端應力區產生一個反向應力區，緩解了混凝土裂縫尖端產生的應力集中，從而對裂縫的進一步發展產生了抑制，使得在荷載作用下的混凝土構件開裂滯后。鋼纖維可與未開裂的混凝土共同承擔開裂截面上方的部分拉力，從而減小了開裂截面上的鋼筋應力，對于裂縫的進一步發展起著約束作用，有效提高了裂縫間混凝土的整體性及構件剛度。

3. 結語

在進行建筑物的結構設計時，必須根據工程的地質環境條件、結構形式等相關因素，制定出有效的結構設計及裂縫控制措施。此外，還應加強對工程施工的監管，確保施工單位能夠按照設計、規范嚴格執行，保證建筑物的安全及使用性能。

參考文獻

[1] 張斌，張建政.淺析建筑工程結構設計中的裂縫問題[J].城市建設理論研究（電子版），2012，（16）.

[2] 李宏.試論建筑工程結構設計中的裂縫問題[J].黑龍江科技信息，2012，（3）.

[文章編號]1619-2737（2013）11-18-853