建筑工程結構設計中的裂縫問題探討

王健

摘 要：在建筑工程中，混凝土結構出現裂縫的原因包括很多方面，本文即分析了常見的一些裂縫原因，并探討了相關的控制裂縫的措施。

關鍵詞：建筑工程；結構設計；裂縫問題

1 前言

裂縫一直是建筑結構設計中面臨的重要問題，它對建筑的安全性及耐久性產生很大影響，設計人員應該充分認識到裂縫控制的重要性。

2 建筑工程結構裂縫的基本特點

①裂縫出現的走勢基本上呈現上下結構，此外其長度基本上與墻體的高度不相上下，處在中間位置裂縫一般相對較寬，從中間向兩側裂縫變窄或者是消失不見；②大多的裂縫呈現出的寬度是不大于0.3mm，然而還是有一部分是大于0.3mm的；③裂縫出現的位置基本上是墻體的中部，兩側出現的較少；④裂縫通常是發生在拆模后，說明其出現的原因與溫度的迅速改變有關聯；⑤隨著時間的延長，裂縫的數目會增加，但是其寬度不會發生太大改變；⑥墻體裂縫回填時，會發現裂縫存在漏水的現象，然而水量不大。

3 建筑結構設計中裂縫形成的因素

3.1 溫度因素

建筑工程結構發生裂縫較為關鍵的因素就是溫度應力，這種裂縫就是因為在完成混凝土澆筑工作以后，其內部所產生的熱量沒有全部的揮發，這樣就導致混凝土結構內外溫度存在較大差異。而當外界環境溫度低于內部所擁有的溫度時，就會使混凝土結構外層出現拉應力，而內部就會出現一定程度的壓應力。另外，混凝土結構完成澆筑工作以后，由于時間較短，所以其抗拉能力就會偏小。在這樣的情況下，表面所附帶的拉應力就會比混凝土自身具備的承受能力大，進而受到溫度因素的影響發生裂縫。

3.2 使用結構

隨著施工技術的不斷完善和發展，在傳統建筑工程中被普遍應用的多孔板，開始逐漸被現澆板代替。這種現澆板由于自身擁有著良好的承載能力、負荷能力和綜合性能，其研發推廣以后就受到建筑行業的廣泛應用。但是，其在實際施工過程中，會出現剛度增加的主要問題，很容易造成墻體和現澆板之間不一致，進而造成墻體上剛度比較脆弱的部分發生裂縫，而這種裂縫通常具有截面性特點。

3.3 塑性變形

塑性變形也會導致裂縫的生成，一般這種情況發生在硬化之前。最關鍵的原因在于混凝土在硬化前處于塑性的狀態，此外上部建筑的緩慢沉降會遇到很大的阻力，這樣一來會導致裂縫的產生。如果建筑物的結構組成為混凝土，會出現混凝土在水平方向的收縮難于垂直方向上的收縮，究其原因是由于混凝土的表面積增大、鋼筋或者骨料的粒徑過大，然后導致混凝土產生許多裂縫，這種情況下產生的裂縫間存在著0.3mm 到1mm的距離，呈現出來的狀態是裂縫之間平行排列，此外，所有的裂縫均有深度。

3.4 應力因素

混凝土結構異常收縮現象是出現這種情況的主要原因，主要包括塑性、自身、碳化和干燥四個硬化過程。由于混凝土結構的硬化，大量的水汽會蒸發，導致原建筑工程的體積持續減少，從而導致嚴重的收縮。然而由于基座底部的限制，建筑的收縮在一定程度上是受到限制的。在這個過程中，混凝土板會產生一定程度的斷裂，并且由于拉鋸力量趨于集中，造成混凝土板會產生斷裂。另外，在混凝土結構中還存在一種不完全凝固，導致出現裂縫，其結構超出了物體的承載能力，也會造成建筑工程的結構出現裂縫。

4 建筑結構設計中裂縫的控制措施

4.1 提高結構設計者的素養

針對建筑結構設計者而言，應當在對圖紙展開設計的環節內，明確各個施工次序、環節的先后與施工環節中需要注意的事項。如果有需要，應當插入部分圖解，確保施工計劃的有效開展。設計者的素質水平會對建筑項目整體的質量產生重要的影響，想要讓建筑項目的質量獲得提高，應當提高設計者的專業素養，同時在施工環節內應當保持與施工者的有效溝通，如此就能夠提高他們的施工質量，假如在此過程中發現部分專業素養不達標或者責任意識薄弱的設計者亦或施工者，就應當實施替換操作，從項目開始到項目竣工皆要保證施工團隊的整體素養與專業素養、責任意識都能夠達到相應的標準。

4.2 進行優質的原材料選擇

建筑混凝土澆筑的耐久性能與施工材料的質量息息相關，因此在原材料選擇方面，項目部應嚴把原材料選擇關，盡可能選擇與工程項目相符且質量過關的原材料。例如在原材料的選購方面，對于骨料的選用，必須結合經濟性、價格性與適宜性，根據項目工程的具體需要，盡量選擇較大粒徑與堅固程度良好的砂石，減少砂石攪拌過程的水泥使用量，避免水泥攪拌時熱量快速散發，以提升混凝土的溫度應力。在礫石方面的選取，盡量不購買含有堿性成分的礫石，避免與其他材料攪拌后，產生水化熱現象。并且在攪拌混凝土摻合料時，還需在混凝土摻合料中添加緩凝劑和膨脹劑，預防混凝土收縮或膨脹而產生拉應力。

4.3 合理進行結構尺寸設計

造成建筑工程出現裂縫問題的因素較多，其不僅包含了建筑材料自身的變形差，還有著溫度差異等諸多因素。尤其在那些尺寸較大的建筑結構在進行設計時，材料、溫度差異對建筑工程結構發生裂縫的作用更加明顯。針對建筑結構裂縫發生的重要因素進行深入分析以后發現，結構自身所承受的應力與裂縫長度呈現出了較為明顯非線性關系。在這種情況下，相關人員在開展建筑工程結構設計工作時，就應該設計和選擇科學合理的結構尺寸與建設方案，進而在實際施工過程中，可以結合建筑工程的整體性來合理制定結構所需要具備的標準剛度。

4.4 控制混凝土板發生裂縫

為了有效預防和控制建筑工程實際施工現場中，現澆混凝土板發生裂縫問題，在開展結構設計工作時，就應該利用兩個有效對策給予保證。首先，確定混凝土結構在設計過程中，其剛度可以達到相應標準與規范，避免或減少由于不均勻沉降而出現的拉應力與剪應力，從而減少溫度應力給混凝土結構帶來的影響；其次，在實際施工開始之前，可以在建筑物外墻放置一定數量的放射筋，同時保證這種放射筋的數量保持在7根以上，其主要長度要在2cm以上，并且在布置時的主要范圍不能低于樓板跨度的30%，鋼筋之間存在的距離要控制在10cm之內。這樣就可以讓裂縫和放射筋之間的作用范圍保持相同，降低裂縫出現的機率。

4.5 合理控制澆筑養護工作

就建筑工程整體而言，這中間有些環節會容易讓人出現忽視，比如說混凝土的養護工作。通常情況下，設計圖紙內一般會記錄混凝土的養護時間，一般情況下如果在混凝土完成澆筑后的十二小時之內實施一些措施加以保溫及保濕，能夠實現較好的混凝土養護效果，此外對混凝土的具體養護時間必須參考原材料和當時施工的環境來制定。進行養護的目的是確保混凝土可以達到比較適宜的溫度以及濕度，在此過程中必須進行測量、做好記錄。確保混凝土一定濕度的方法之一是將薄膜紙放在其表面，確保混凝土一直飽含部分水分，以防裂縫的出現。

4.6 有效進行溫度裂縫控制

在建筑工程結構設計中，相關人員在規劃結構布局時要相對簡單，在設計中不要選擇太多的凹凸結構，用于防止和控制溫度應力引起的裂縫。在明確建設項目的高度和長度時，并確保設計能滿足規范的要求，降低溫度伸縮和建筑物的長度之間的距離，以確保材料變形在一定范圍內，從而有效解決因為溫差較大引起變形而導致產生裂縫的問題。

5 結語

綜上所述，裂縫一直是建筑工程設計中的一個常見問題，解決裂縫問題，需要了解建筑工程結構設計中產生裂縫的原因，針對性地提出解決方案。

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