淺談現(xiàn)澆混凝土裂縫控制措施

易和為

【摘要】隨著社會經(jīng)濟的進步，我國建筑行業(yè)也突飛猛進的向前發(fā)展，大量房屋建筑的建設(shè)不斷滿足人們的生產(chǎn)和生活需要，但是，房屋建筑中的現(xiàn)澆混凝土裂縫仍然是其中一個比較重要的問題，對房屋結(jié)構(gòu)帶來了較大的隱患和危害。文章從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度對相關(guān)方面的內(nèi)容進行了闡述，希望能夠為有關(guān)單位及工作人員提供一定的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計；現(xiàn)澆混凝土；裂縫控制

混凝土結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計包括承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，通常人們在設(shè)計時對于承載能力極限狀態(tài)都比較熟悉和重視，而對于正常使用極限狀態(tài)相對就沒有那么重視了。正常使用極限狀態(tài)主要包括控制構(gòu)件的變形和裂縫。在現(xiàn)實生活中，不少房屋安全事故就是由一個小小的裂縫引起的，因此有必要分析裂縫出現(xiàn)的原因，并總結(jié)研究出控制裂縫出現(xiàn)的有效措施，把裂縫控制在允許范圍內(nèi)，為人們打造出安全舒適的房屋。

一、分析產(chǎn)生裂縫的原因

1、荷載裂縫

荷載裂縫是混凝土構(gòu)件在外部荷載的作用下，其應(yīng)變大于自身極限應(yīng)變而產(chǎn)生裂縫。在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）第3.4條中，把構(gòu)件的荷載裂縫控制等級分為三級：一級——嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，二級——一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，三級——允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。對于允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件在規(guī)范中對于裂縫的寬度也有嚴格的要求，這種裂縫一般很有規(guī)律，對于受彎構(gòu)件，裂縫出現(xiàn)在受拉區(qū)，垂直于梁軸，下大上小呈契形；受剪裂縫一般為斜裂縫，裂縫起始于集中荷載作用點；軸心受壓構(gòu)件裂縫沿構(gòu)件縱向分布，中間稍密。大偏心受壓構(gòu)件裂縫，裂縫集中在最大彎矩部位，受拉面裂縫為水平走向，外大內(nèi)小，垂直于構(gòu)件。

2、地基不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫

地基沉降的不平衡會導致裂縫的出現(xiàn)。當基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降時，由于結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)變形，混凝土構(gòu)件就會出現(xiàn)裂縫。不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫多屬貫通性裂縫，裂縫主要分為剪切裂縫和彎曲裂縫，其形態(tài)常見的有正八字裂縫、倒八字裂縫、斜向裂縫、豎向裂縫、水平裂縫。裂縫一般集中在門、窗洞口附近呈45°方向傾斜。此外，隨著不均勻性進一步增大，不均勻沉降量也隨之變大，裂縫就會變得越來越大的，直到沉降完成。

3、溫度裂縫

溫度裂縫的產(chǎn)生一般有兩個原因：一是暴露在室外的混凝土構(gòu)件因晝夜交替或季節(jié)交替時溫差較大，造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，就形成了溫度裂縫；二是在澆筑一些大型混凝土結(jié)構(gòu)時，混凝土在凝固硬化的過程中會產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土體積較大，混凝土表面散熱快，內(nèi)部散熱慢，表面遇冷收縮，內(nèi)部水化熱使其膨脹，熱脹冷縮使混凝土表面會形成一定的拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生溫度裂縫，如情況嚴重，還會出現(xiàn)貫徹性裂縫。

4、混凝土收縮裂縫

混凝土在凝固硬化過程中產(chǎn)生收縮變形，而收縮變形差過大時就會產(chǎn)生收縮裂縫。澆筑混凝土后，其表面變化快內(nèi)部變化慢，表面收縮快的變形受到內(nèi)部收縮慢的變形約束，在構(gòu)件表面產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強度時，其表面產(chǎn)生收縮裂縫。這些裂縫在板、墻等構(gòu)件中表現(xiàn)為龜裂、一字型裂縫、斜裂縫，在梁、柱等構(gòu)件中裂縫呈現(xiàn)中間大兩頭小的形狀。

二、裂縫控制措施分析

通過以上分析可以知道，裂縫出現(xiàn)的根本原因是構(gòu)件在結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)變超過自身極限應(yīng)變而產(chǎn)生的。在控制裂縫的措施中主要有兩種方式，一種是通過提高構(gòu)件配筋率、增加構(gòu)件截面尺寸、加強構(gòu)件剛度等方式來提高構(gòu)件抵抗變形的能力，來達到減少裂縫出現(xiàn)的目的；另一種是通過設(shè)置變形縫、沉降縫等釋放應(yīng)力的方式來減少應(yīng)變，達到控制裂縫出現(xiàn)的目的。在實際設(shè)計中應(yīng)將兩種方式結(jié)合起來，使其相輔相成，更有效的控制裂縫的出現(xiàn)。

1、合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)平面、立面

在設(shè)計建筑平立面時應(yīng)該盡量規(guī)則布置，以避免較大的集中荷載出現(xiàn)而產(chǎn)生裂縫。在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）第3.4條中對建筑體型有明確要求：不規(guī)則建筑應(yīng)采取加強措施，特別不規(guī)則的應(yīng)進行專門研究和論證，采取加強措施，嚴重不規(guī)則的不應(yīng)采用。如在建筑平面設(shè)計時出現(xiàn)凹口，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中對凹口處采取有效的加強措施，如在凹口處加上拉梁、增加凹口處板的厚度，并對板配置雙層雙向的鋼筋等，增加凹口結(jié)構(gòu)的剛度，減小凹口處集中應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂縫。

同時，在平面設(shè)計時，應(yīng)將房屋的長度控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，如有建筑超長，應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）第8.1條的要求設(shè)計伸縮縫（如下表）。如長度超過規(guī)范要求不大時也可選擇設(shè)置后澆帶，后澆帶應(yīng)設(shè)置在梁、板1/3跨處，寬度一般700-1000mm，應(yīng)用比原混凝土砼等級提高一級的補償收縮混凝土澆筑，采取這樣的方式可以將房屋建筑結(jié)構(gòu)的裂縫予以縮小和降低。

2、合理的選擇基礎(chǔ)形式

合理的選擇基礎(chǔ)形式，減少因地基不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫。在設(shè)計和勘察時，要認真了解地形結(jié)構(gòu)和掌握當?shù)氐耐临|(zhì)特點，對于地基較為均勻、上部荷載變化不大的結(jié)構(gòu)，可以選擇相對經(jīng)濟的獨立基礎(chǔ)；如地基壓縮性較大且不均勻，可選用剛度較大的基礎(chǔ)形式如條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等，減小結(jié)構(gòu)的相對沉降量，降低沉降產(chǎn)生的裂縫。如上部荷載較為復雜，且地基也不均勻，可采用樁基礎(chǔ)，根據(jù)建筑物不同區(qū)域的上部結(jié)構(gòu)荷載和地基情況，選擇設(shè)計不同的樁徑、樁長和樁間距，以保證沉降在允許范圍內(nèi)。此外，在建筑物的墻體里設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱能增強建筑物的整體性，提高其抗彎剛度，在一定程度上能防止或減少裂縫的出現(xiàn)，即使出現(xiàn)了裂縫也能阻止裂縫的發(fā)展。

3、合理的確定截面的高度

梁、板等截面尺寸的高度取值是影響裂縫控制的重要因素之一，構(gòu)件截面尺寸的大小決定了構(gòu)件自身的剛度大小，剛度越大構(gòu)件變形越小，相應(yīng)的裂縫也會越少。設(shè)計時構(gòu)件的截面尺寸既要滿足裂縫控制的需要，又要經(jīng)濟、合理、美觀。通常按照以下原則對梁的高度進行取值：懸臂梁（L /4- L /5）、框架梁（L /8- L /15）、板（L/30-L/35）且不宜小于100mm。

4、合理的對混凝土構(gòu)件進行配筋設(shè)計

合理的加大混凝土構(gòu)件的配筋率，并盡可能的多采用小直徑、小間距的鋼筋，可以降低裂縫的出現(xiàn)數(shù)量，也可以減小裂縫的寬度。對于配筋率和鋼筋間距在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）第8.5條有明確的要求，縱向受力鋼筋在受彎、受拉構(gòu)件中不應(yīng)小于0.20和45ft/fy中的較大值。對于允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）第7.1條的要求，其配筋率還應(yīng)滿足最大裂縫寬度的要求：wmax≤ w lim，其中w lim為最大裂縫寬度限值，按規(guī)范取值，最大裂縫寬度wmax按以下公式計算：

對于板構(gòu)件特別是直接暴露在室外的板構(gòu)件應(yīng)盡量配置雙層雙向的鋼筋，以避免裂縫出現(xiàn)在無板負筋區(qū)域內(nèi)，影響構(gòu)件的受力性能，同時，應(yīng)在屋面板的陰陽角增設(shè)放射鋼筋，已防止這些變形應(yīng)力集中的地方產(chǎn)生裂縫。當在板上開洞時，應(yīng)根據(jù)洞口的大小在洞口邊緣采取加強措施以減少洞邊的集中應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力，具體加強措施可參見國家標準圖集《平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》（11G101-1）第101、102頁。

5、合理選用混凝土強度等級

構(gòu)件的混凝土強度等級越高，構(gòu)件的力學性能越好，但強度等級越高，其水泥的總體含量也越大，水泥用量大會使混凝土收縮量也相應(yīng)增大，導致產(chǎn)生更多的裂紋。設(shè)計過程中因在滿足構(gòu)件力學性能的條件下，盡量選用強度等級低的混凝土，且梁、板混凝土等級保持一致，以減少收縮裂縫的出現(xiàn)。同時在混凝土中加入外加劑，減少水灰比也是控制收縮裂縫出現(xiàn)的有效措施。

結(jié) 語

總的來說，在混凝土構(gòu)件中存在一些不可避免的裂縫，把裂縫控制在一定范圍內(nèi)，使其對房屋結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生危害是裂縫控制的關(guān)鍵所在。因此在房屋設(shè)計過程中，合理的布置建筑平面、選擇合適的基礎(chǔ)形式、合理的選擇構(gòu)件的截面尺寸、配筋及混凝土強度等級對裂縫控制都有效的措施。同時，在施工中根據(jù)房屋的實際情況，采取合理的施工方案對于控制裂縫的出現(xiàn)同樣具有明顯的效果。

在房屋建設(shè)過程中應(yīng)根據(jù)房屋所在的自然條件及房屋結(jié)構(gòu)自身的特點，從設(shè)計和施工兩方面對裂縫采取有效的控制措施，盡可能的減少裂縫帶來的危害。總之控制裂縫的出現(xiàn)，提高房屋結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性，對于人們的日常生產(chǎn)、生活都具有積極的意義。

參考文獻

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[2] 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 （GB50011-2010）

[3] 《平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》 （11G101-1）