論建筑結構設計中控制裂縫的措施

王衛忠

摘要：建筑結構的設計對建筑工程的質量有著重要影響。建筑結構中對建筑裂縫的控制是檢驗建筑工程設計的安全性、合理性的重要因素。為了保障人民生命財產安全，實現建筑工程的安全性，本文從建筑結構設計過程中對裂縫問題進行了分析，并提出了應對措施。

關鍵詞：建筑結構設計；裂縫；控制；措施

引言：

建筑的裂縫形成是因為起到骨架作用的建筑材料受到外界影響或自身受力形成。混凝土作為建筑工程中使用最廣泛的主要建筑材料，在建筑工程的應用中仍存在一些問題，因此在應用混凝土結構時，要不斷探索出提高其穩定性，減少裂縫的途徑來保障建筑質量。

一、建筑結構裂縫原因分析

建筑結構中的裂縫問題具體表現在以下幾種鋼筋混凝土的裂縫類型：塑性沉降、塑性收縮、溫度應力。塑性沉降形成的具體原因是因為混凝土的骨料在沉降的過程中受阻，進而導致混凝土在澆筑的半小時后的塑性狀態開始形成裂縫，并沿板和梁中的鋼筋走向延伸。另外造成裂縫的原因還有施工時模板的移動或模板綁扎操作不規范等。塑性收縮裂縫產生是因為混凝土在澆筑時處于塑性的狀態，水分過快蒸發。塑性收縮裂縫通常出現在混凝土的表面，其形成主要是受到環境因素影響，例如高溫或大風等天氣狀況會加速混凝土在澆筑后水分的蒸發，混凝土由于水化熱高及模板過快吸水強度非常小，直接導致不能承受變形應力而形成裂縫。溫度應力裂縫的產生是因為澆筑后混凝土中的水泥水化導致熱量在內部會聚，溫度上升，與混凝土外面的溫度形成很大的溫差，進而形成表面拉應力，混凝土在澆筑后的抗拉強度低，就會比較容易產生裂縫。

建筑結構裂縫還可能是由于溫差使建筑材料產生收縮引發的，因此外界氣溫、濕度對混凝土澆筑也會產生很大的影響。建筑材料中常用的水泥、石子、黃沙等大部分的離散性比較高，因此建筑結構比較容易受到環境因素的影響。尤其是溫差較大地區對建筑工程的影響更加顯著。雖然通常這種裂縫不會對建筑工程的整體安全性能產生太大影響，但是在建筑住宅中就會使業主產生不滿。由于全國各地氣溫存在較大差異，而混凝土的澆筑溫度只單一被規定為不超過28℃。我國很多城市在修建大型工程時由于氣溫因素都會引起混凝土裂縫問題。例如武漢、南京、上海等夏季氣溫較高，超過28℃的天數長，應選擇氣溫較低的時段進行施工。

二、建筑結構在設計中裂縫控制措施

（一）墻體的溫度裂縫控制

樓房建筑規劃的過程當中應注重調整房屋高度，使其與屋面的標高相一致。設計時應在錯層位置，即縱橫墻的相交位置建造墻構造柱。避免溫度裂縫的主要方法是在建筑設計時，在墻體中設置圈梁，使其與墻構造柱連接為一體，進而成為框格來約束墻體。圈梁使墻體形成了一個長方體結構，使砌體的受力以及抗裂能力都得到明顯改善。另外一個改善墻體溫度裂縫的有效措施是使用加入一定量的微膨脹劑的混凝土來進一步提高墻體結構的抗裂能力。在使用微膨脹混凝土時的難點在于，混凝土的膨脹率在添加微膨脹劑后出現離散性，對于確定微膨脹劑的使用量的問題就很難通過計算來解決。因此，在實際建筑設計應用中，使用微膨脹劑的同時往往會采用加強帶、后澆帶來保障工程質量。因而只要配比適當，做好養護措施，就可以有效減少溫度裂縫的形成。其次，在設計時可以每隔3個開間設置一道寬約20mm的縱橫向分倉縫，來降低總變形值。還可以通過提升砌體的砂漿強度，來改善砌體抵抗溫度轉變產生的應力，進而實現減少裂縫的目的。在建筑設計時要加入隔熱保溫設置，以縮小屋頂與墻體之間的溫差，是減少溫度裂縫最關鍵的方式。

（二）現澆混凝土的裂縫控制

對于現澆筑的混凝土，其在配筋時制定配筋方案應盡量達到直徑小、間距密的要求。為了加強混凝土與鋼筋之間的握裹力，在嚴格要求的位置，最好利用熱軋帶柱鋼筋。同時最好選用變形鋼筋來設置分布筋和構造筋。而在設置直徑細的分布筋、構造筋時選用冷軋鋼筋對裂縫的減少會產生理想的效果。負彎矩鋼筋可以在支座中的拉通延伸中來使中跨、墻體與樓板之間的變形達到平衡狀態。分布筋在單向板中的設置數量通常至少為5根，隨溫度變化帶來的影響程度可以再進行添加。另外墻角處在設置放射鋼筋時應注意鋼筋的長度應大于2米，且設置放射筋的時每處至少7根。鋼筋之間的距離不應超過100mm，使現澆板與放射筋應力作用范圍一致，進而控制裂縫。預埋PVC電線管時應避免線管重疊交叉，此外設置固定支架來防止電線管影響樓板。在交叉位置利用塑料接線盒來避免管線交叉時過分削減混凝土厚度。

（三）利用鋼纖維混凝土控制裂縫

近幾年來鋼纖維混凝土雖然在理論研究上已經取得進一步發展，但在實際工程的應用中仍處于不成熟階段。對于鋼筋混凝土中遇到的混凝土梁的裂縫寬度的驗算結果不符合設計規范的規定的問題，通常我們采用放寬截面尺寸、提升混凝土的強度、縮小鋼筋直徑等手段，但是很多情況下，這些措施并不能有效解決問題，因為特定建筑結構設計的限制不能使這些措施得到實施。而加入鋼纖維就可以使混凝土梁抵抗開裂的能力得到明顯提升，進而使建筑中的裂縫寬度滿足設計需求，符合混凝土設計規范的規定。

案例分析：例如上海某期商業住宅工程因為夏季施工期較長，溫差較大，造成了樓板多處開裂。這種裂縫形成的形狀呈龜裂狀，分布位置不均勻，且裂縫比較窄，約為0.05-0.2mm。這些裂縫主要在混凝土澆筑后硬化過程的前期形成。控制此類建筑裂縫可以從建筑材料的選取以及對建筑材料進行人工控溫等方面入手。

由于內墻表面形成的裂縫主要是粉刷材料自然干縮引起的，因此在對粉刷材料進行選取時要盡量符合規定。砂漿的水泥含量不宜過多，另外砂的細度模數以及含泥量都要嚴格控制。另外要注意控制好砂漿的厚度。對混凝土的集料要進行嚴格把關，以保障其質量以及等級達到檢驗要求。比如粗骨料必須要選用含泥量小于1%，且針片狀較少的。而細骨料就必須采用含泥量小于2%，且細度模數應高于2.5。適當添加粉煤灰或減水劑等外加劑，來達到延長初凝時間，在增加熱量散失時間的同時還能達到節約水泥，增強其和易性的作用。另外采取分層關注法也能夠使混凝土的抗裂能力得到增強。在澆筑時，如果下層混凝土處于初凝狀態，就要將混凝土的澆筑速度放慢，來降低水化熱散失速度，使強熱比得到減弱。為了避免氣溫變化對建筑工程的影響，最好在墻身外側使用麻袋進行遮蓋，另外在澆筑前注意澆水來降溫。由此起到控溫的作用，以避免外界氣溫對混凝土造成影響，形成裂縫。

結語：

建筑裂縫的產生直接影響到建筑工程的安全性，所以要對混凝土的澆筑過程進行嚴格控制來盡可能防止裂縫的形成。此外要做好養護工作，防止外界因素對混凝土的硬化過程產生影響。提高對建筑中裂縫問題的重視度，在建筑設計時做到科學合理、注重細節、嚴格監督來保障建筑質量。

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