淺析建筑結構設計中的裂縫控制

戶恒慶

（安徽華盛國際建筑設計工程咨詢有限公司　安徽　合肥　230000）

淺析建筑結構設計中的裂縫控制

戶恒慶

（安徽華盛國際建筑設計工程咨詢有限公司安徽合肥230000）

隨著我國經濟、技術的發展和城市化建設步伐的不斷加快，各大城市中建筑工程項目也越來越多，同時建筑結構問題也隨之增加，結構裂縫問題是建筑結構比較普遍和突出的問題，結構裂縫對于建筑工程的安全和正常使用有著重要的影響。為了減少建筑結構中裂縫的產生，在進行建筑結構設計時就應采取有效的措施進行預防控制。本文首先對建筑工程結構設計中裂縫產生的主要原因進行分析，然后提出建筑結構裂縫控制的相關措施。

建筑工程；裂縫；結構設計；控制措施

1　引言

2　建筑工程結構設計中裂縫的主要成因

2.1原材料質量引起的裂縫

混凝土的原材料主要有：粗骨料、細骨料、水泥沙、水。在建筑施工過程總如果砂石中的含泥量超過了規定的標準，會在一定程度上降低混凝土的強度和抗滲性，最終導致混凝土硬化后產生網狀裂縫，由此可見，原材料質量的選擇環境是減少或避免建筑結構產生裂縫的重要環節，應嚴格進行混凝土原材料的篩選，這樣才能最大化的保證混凝土原材料符合質量標準要求，進而提高建筑工程整體質量水平。

2.2塑性變形引起的裂縫

在混凝土硬化前，由于混凝土的塑性變形造成混凝上裂縫的產生，這是因為混凝上在硬化前始終處于塑性狀態，而上部結構的均勻沉降受到限制，導致整體結構產生裂縫。對于混凝土建筑結構，如果混凝土的表面積增大或者混凝土中骨料粒徑過大，配置的鋼筋直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，進而造成混凝土表面出現大量不規則的裂縫，此中裂縫之間的間距通常在0.3～1.0mm范圍內，其表現出相互平行的形式，并且這些裂縫自身會延展到一定的深度。

2.3溫度應力裂縫

溫度應力裂縫產生主要原因是在混凝土澆筑后，聚積在混凝土內部的水蒸氣難以在短時間內散發出去，最終導致混凝土內部溫度過高，然而混凝土的表面散熱比較快，進而在混凝土內外形成了很大的溫差，在混凝土內部會產生一定的壓應力，而在混凝土表面會產生一定的拉應力。如果在混凝土的表面，存在著很大的溫度梯度，在混凝土表面便會產生很大的拉應力，然而這個時候混凝土的齡期比較的段，混凝土的抗拉強度比較低，如果由于溫差使混凝土表面的拉應力超過了混凝土此時的抗拉強度，在混凝土表面就會產生不同程度的溫度裂縫圖1為某工程混凝土板剛施工完不就，由于內外溫差造成的裂縫。

圖1　混凝土的溫差裂縫

3　建筑結構設計中裂縫控制的對策

3.1合理設計結構尺寸及選材

建筑材料差異、變形和自身的溫差在一定程度上都會造成建筑結構的裂縫產生，尤其是當建筑結構構件的尺寸比較大時，結構會隨著材料的變形和溫差的增大而產生隨之增大的應力，在建筑結構中墻體和樓板中很容易產生橫向裂縫。根據大量統計數據分析，結構應力和長度通常呈現非線性相關關系，因此，在進行結構設計的過程中就應合理的確定結構構件的尺寸，并在初步設計階段選擇最佳的結構布置方案，使結構在實際工作中能夠保持很好的整體性能，同時還用保證結構剛度分配的合理性以及結構構件傳力的明確性，在進行配筋計算的過程中，應嚴格按照國家相關設計規范進行設計，從而減少或避免結構裂縫的出現。在設計中應盡量選擇使用差異接近變形較小的材料，從而有效的抑制由于材料自身的變形而造成的結構裂縫。

3.2現澆混凝土樓板的裂縫控制措施

對兩組患者均采用相同的治療措施，包括止血、禁食、吸氧、擴充血容量、病情監測等。對照組患者采用常規健康教育，通過發放宣傳資料、播放視頻和口頭宣講等，針對上消化道出血的相關知識進行宣教。觀察組則在對照組的基礎上，應用基于循證護理的健康教育方式，具體方法如下。

3.2.1保證混凝土結構剛度

建筑結構設計中只有保證混凝土結構剛度滿足規范標要求，才能夠防止混凝土結構由于不均勻沉降而導致的應力產生，從而有效增強建筑結構的抗應力性能。

3.2.2設置放射鋼筋

控制現澆混凝土樓板的裂縫一種有效的方法就是在建筑外墻角位置上設置放射鋼筋的如圖2所示，通常在建筑各外墻角處設置5根及以上的放射鋼筋，配筋范圍應控制在樓板跨度的1/3左右，長度不小2m，且放射鋼筋的間距不得大于100mm。通過在板角設置放射鋼筋能夠有效的約束板角的應力，放射鋼筋的應力抵消導致混凝土樓板裂縫產生的應力，從而起到減少或避免混凝土板裂縫的產生。

圖2　抑制板角裂縫的放射筋

3.3溫度裂縫在設計中的對策

（1）布置構件時應盡量避免出現超長結構，當超長構件無法避免時，對于水平剛度比較的構件（如剪力墻）應分散布置，不應布置在縱向兩端，以免產生過大的約束溫度變形，進而產生較大的溫度應力；建筑結構中主要受力構件的主要收縮力向應和建筑結構的縱向平行。

（2）對于超長結構在溫度變化和混凝土收縮作用下應重點注意的部位：①頂層邊柱的柱頂的位移和彎矩是最大的，應適當加強縱筋的配筋率。②縱向通長的梁中部，縱向附加應力最大，在結構設計中應當采取相應措施，加強配筋，加強腰筋的配筋梁，并保證鋼筋的搭接構造要求。③屋面板內的鋼筋應通長設置，板面鋼筋可拉通一半，在收縮最明顯的結構部位，板面鋼筋宜全部拉通。

（3）后澆帶是當前我國在防止混凝土結構裂縫中最常用的一種施工措施，設計構造形式如圖3所示。后澆帶能大大的減少混凝土早期收縮，在建筑結構設計中，應合理設置后澆帶的位置，通過后澆帶的布置使結構劃分為多個沉降均勻的個體，結構設計人員應從整體上進行把握，后澆帶間距不宜大于30m，后澆帶澆筑的時間宜大于60d；后澆帶應該直通頂層，并且在結構設計說明中因注明后澆帶的施工處理措施。

圖3　

3.4應用鋼纖維混凝土控制結構裂縫

建筑工程結構設計當中控制混凝土裂縫的另一種有效措施是在鋼筋混凝土梁底部加入鋼纖維。這種措施，使得鋼筋混凝土梁中的鋼筋能夠充分起到抗裂的作用，并讓建筑結構滿足設計要求。以鋼筋鋼纖維混凝土梁為例，鋼筋混凝土梁中摻入鋼纖維率在1.0～1.5％左右時，鋼纖維混凝土層將就能達到0.3倍左右的截面高度，起到很好的控制混凝土裂縫的效果。

鋼纖維鋼筋混凝土構件無論是在安全性還是在正常使用性能上比普通的鋼筋混凝土構件有明顯改善。著主要是因為：鋼纖維依靠自身很強的粘結力給混凝土基體裂縫處的應力場施加一個反向的應力場，在一定程度上緩和了混凝土基體裂縫處的應力集中，阻止了混凝土裂縫的進一步擴展，在荷載作用下使得混凝土裂縫開展滯后，推遲了混凝土構件開裂的時間；跨越裂縫的鋼纖維仍然能夠傳遞應力，而裂縫截面上的部分拉力由鋼纖維和未裂混凝土共同承擔，進而降低了混凝土構件裂縫截面上的鋼筋應力，有效的抑制混凝土構件裂縫的開展，提高了裂縫之間混凝土的整體性和構件的剛度；鋼纖維增強了混凝土和縱向鋼筋間的粘結錨固力，減低了鋼筋的粘結滑移梁，進而降低了鋼筋的平均應變，并且顯著的提高了主裂縫間鋼纖維混凝土的平均拉應變，并產生一些微細的裂縫，從而降低了主裂縫的寬度。

4　結語

在建筑工程結構設計中，混凝土裂縫是非常普遍且難以控制的問題，是我國長期以來一直困擾設計人員和施工技術人員的技術難題。在大多數建筑工程中雖然裂縫是不可避免的，但可以通過合理的結構設計和施工技術措施進行控制。在建筑工程設計的過程中針對綜合考慮影響裂縫產生的各種因素，并嚴格按照我國結構設計規范進行設計，一定能把裂縫控制在最小的范圍內。

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1673-0038（2015）17-0009-02

2015-4-10