解析建筑結構設計中裂縫產生的原因及控制

【摘要】在建筑工程設計和使用過程中，混凝土裂縫是普遍存在也是容易出現的問題。混凝土裂縫的出現不僅會影響房屋結構的適用性和耐久性，同時也會影響結構的安全性。裂縫問題一直困擾著廣大設計人員，文章就混凝土結構裂縫產生的原因進行分析，并針對裂縫的不同成因提出相應的控制措施，以提高建筑工程結構的使用壽命。

【關鍵詞】建筑工程；結構設計；裂縫；控制

伴隨著人們生活水平的日益提高，對建筑行業的要求也在日益增加。混凝土結構作為建筑工程中的重要環節更加受到重視。混凝土的使用雖然給建筑行業帶來了巨大的發展，但是混凝土結構裂縫問題的出現，無疑是建筑工程使用中的巨大阻礙。結構裂縫問題使得建筑工程的質量得不到有效的保障，所以，解決混凝土結構裂縫問題迫在眉睫。

1、建筑混凝土結構裂縫產生的原因分析

1.1 混凝土塑性變形引起的裂縫

混凝土塑性變形通常是指混凝土凝結硬化前，由于構件表面失去水分較快而產生的收縮變形，從而導致結構構件產生裂縫。一般塑性變形裂縫形狀比較規則，裂縫深度較淺，裂縫長短不一，互不相連。

1.2 混凝土干縮變形引起的裂縫

混凝土干縮變形是指混凝土在硬化時失水干燥引起混凝土體積減小，當混凝土內部拉應力超過其約束力時，就會產生干縮裂縫。這種裂縫通常出現在混凝土構件表面，裂縫圖案縱橫交錯，沒有一定規律。

1.3 溫度裂縫

當外界環境溫差較大時，會造成混凝土內部與外部熱脹冷縮差異而開裂。對于大體積混凝土，由于水泥的水化熱而形成混凝土內部溫度高，導致其內部溫度與構件表面溫度相差較大。同時混凝土構件受外力約束，使得構件內部產生壓應力，在混凝土表面產生拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就會產生裂縫。

1.4 地基變形影響

房屋是建設在地基基礎上的，地基對房屋的安全和穩定會產生嚴重的影響。裂縫的出現與地基基礎的不均勻沉降有密切的關系。如果地基開挖深度不足，當上部荷載超過地基的極限承載力時，下部地基土就會發生下沉，從而導致上部結構發生變形，墻體就會出現裂縫。

1.5 其它因素影響

房屋建筑在設計過程中，混凝土材料配比不均衡或者水泥標號不對，常常會導致混凝土發生離析；混凝土震搗不密實，構件在拆模后會出現蜂窩麻面現象；鋼筋銹蝕會導致鋼筋與混凝土之間的粘結力降低，從而使混凝土開裂。

2、建筑結構設計中裂縫的控制措施

根據建筑混凝土結構裂縫產生的原因分析，為了更合理地控制好建筑結構裂縫，至少應采取以下幾方面的措施。

2.1合理設置建筑變形縫

在混凝土結構裂縫控制過程中，可以通過設置伸縮縫、沉降縫，將結構劃分為幾個自由獨立變形結構單體，可以有效地解決結構溫度應力和收縮應力過大、以及基礎不均勻沉降的問題。然而，設置變形縫會受到建筑使用功能的限制，例如，在伸縮縫設置時，由于建筑使用功能的不可分割性而不能設置。而且，變形縫的防水防潮問題一直沒得到很好的解決。

2.2設置混凝土后澆帶

后澆帶，是解決不能設置伸縮縫時的一種解決方式。后澆帶一般設計為，在樓層結構剪力較小處留置1米左右寬度的梁板混凝土，在相鄰混凝土完成澆筑一段時間以后，才采用微膨脹混凝土進行澆筑。設置后澆帶能夠有效地解決不適宜設置伸縮縫的結構混凝土，澆筑和固化過程的伸縮變形而產生裂縫問題。甚至，后澆帶能解決建筑前期固結敏感土質上的沉降差問題。但是，后澆帶無法解決后期使用過程中，混凝土溫度變形和結構不均勻沉降變形產生裂縫的問題。

2.3設置混凝土加強帶

因為后澆帶的施工周期較長，有時會影響工期或后續工序的施工，所以為縮短混凝土施工工期，經常采用加強帶代替后澆帶來進行施工。具體做法是：將適量的膨脹劑添加到混凝土中，使混凝土發生膨脹產生內部的預壓力，這種預壓力可以抵消溫度應力的作用，防止混凝土結構出現裂縫。加強帶能解決一次成型的超長結構的施工問題。但是，加強帶中膨脹劑的摻量控制不好，產生的預壓力過大或過小也會造成混凝土開裂。其次，由于加強帶需要整層樓板混凝土摻入膨脹劑，導致施工成本有所增加。

2.4完善結構設計，增加抗裂構造措施

在混凝土結構設計中，采用量多的小直徑配筋比量少的大直徑配筋更有利于抗裂。此外，在一些容易受到溫度影響的樓板中，要采用雙層雙向配筋或配置抗溫度變形鋼筋網片；在水電等其它專業開洞、穿線管等減弱結構受力的地方，增設構造配筋或增加結構厚度；在容易產生變形集中的板角加設加強筋；預應力梁及大梁側邊板厚度適當增加且雙層配筋等等。增加構造性配筋，雖然會增加建設成本，但對于控制建筑結構開裂會有明顯的效益。

2.5采用保溫隔熱措施

為避免混凝土結構因溫度應力產生裂縫，除了混凝土養護時通過覆蓋及澆水來保持混凝土均勻散熱外，建筑設計中還設計屋面保溫層、外墻隔熱層等保溫隔熱措施，來避免日常使用中溫度應力對混凝土結構的影響。

2.6采用預應力技術

無粘結預應力技術作為一種抗裂技術，在混凝土結構裂縫控制發揮著重要的作用。在鋼筋混凝土應用中，通過預應力鋼筋張拉而產生較大的預壓力，可以抵消混凝土收縮時產生的拉應力，防止混凝土結構出現裂縫。

結語：

通過對建筑工程中混凝土結構裂縫的多種成因進行分析，可以發現，引起混凝土出現裂縫的原因主要來自材料和施工環節。混凝土裂縫的產生對結構的安全性、適用性和耐久性都有較大影響，必須全面了解裂縫產生的機理，對裂縫采取積極有效的預防與控制措施，才能保證建筑結構的質量。文章提出的幾點措施和建議，加以施工技術人員的協調和配合，同時在科技水平不斷進步和發展的情況下，相信在不久的將來，混凝土結構的防裂問題會得到很好的解決。

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