建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)裂縫的原因及對(duì)策研究

文/宿坤 上海同建強(qiáng)華建筑設(shè)計(jì)有限公司山東分公司 山東濟(jì)南 250000

宋佳 山東建大建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 山東濟(jì)南 250012

現(xiàn)代建筑多是采用混凝土結(jié)構(gòu)，裂縫的存在無(wú)法完全避免，如何對(duì)裂縫進(jìn)行有效控制和處理是工程技術(shù)人員需要深入研究的課題。裂縫的存在會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生威脅，也會(huì)影響到建筑工程的質(zhì)量，而想要對(duì)裂縫問(wèn)題進(jìn)行解決，必須了解其類(lèi)型和成因，針對(duì)裂縫的性質(zhì)，采取切實(shí)可行的應(yīng)對(duì)策略。

1、建筑物防止裂縫出現(xiàn)重要性

在時(shí)代快速進(jìn)步的基調(diào)下，建筑行業(yè)也迅猛地發(fā)展，人們逐漸把目光集中在在建筑的質(zhì)量上。而在施工過(guò)程中，普遍存在建筑物出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。我們以產(chǎn)生的危害將建筑物裂縫分為以下三種裂縫，即相對(duì)安全的表面裂縫，一般出現(xiàn)該裂縫不會(huì)影響建筑物，但是經(jīng)過(guò)時(shí)間的流逝，表面裂縫會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^嚴(yán)重的深層裂縫，這種裂縫會(huì)使建筑物的質(zhì)量下降。而最為嚴(yán)重的裂縫是貫穿裂縫，一旦出現(xiàn)貫穿裂縫，建筑物不再安全。綜上所述，避免建筑物出現(xiàn)裂縫是最好的選擇。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫原因分析

2.1 地基不勻產(chǎn)生裂縫

基礎(chǔ)的作用主要是可以將建筑的荷載以及自身的重量都傳遞到地基當(dāng)中。由于上部荷載的關(guān)系，在某一角度方面，地基的用力情況會(huì)進(jìn)行不斷的擴(kuò)散，從而加大其深度，增強(qiáng)其擴(kuò)散范圍。如果深度相同的話(huà)，應(yīng)力在中間位置的時(shí)候最大，同時(shí)慢慢向兩邊減小。再者地基土體本身不夠均勻，從而導(dǎo)致建筑地基的應(yīng)力分布也缺乏一定的均勻性，從而導(dǎo)致建筑地基或許會(huì)面臨不均勻沉降的現(xiàn)象，造成裂縫的產(chǎn)生，如果后期的加固處理工作沒(méi)有做好，就會(huì)在一定程度上加重墻體裂縫的出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致縱墻傾斜的情況。

2.2 溫度差異導(dǎo)致裂縫

溫度差異所導(dǎo)致的裂縫通常是在混凝土澆筑結(jié)束之后，在混凝土中聚集的水蒸氣揮發(fā)，混凝土內(nèi)部的溫度過(guò)高。但是混凝土結(jié)構(gòu)本身就存在散熱性不強(qiáng)的問(wèn)題。這樣混凝土表面與混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的溫差加大。由此混凝土的內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生一種壓應(yīng)力，表面的壓應(yīng)力與之不能匹配，很容易超出混凝土本身所能承受的抗拉強(qiáng)度的極限值，混凝土表面也由此產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。

2.3 荷載因素

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建成后，需要考慮到來(lái)自機(jī)構(gòu)構(gòu)建和整個(gè)建筑系統(tǒng)的荷載。這些外荷載會(huì)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)帶來(lái)壓力，如果長(zhǎng)期處在一個(gè)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的荷載值，就會(huì)隨著時(shí)間的積累產(chǎn)生荷載裂縫，這主要和動(dòng)、靜荷載和次應(yīng)力息息相關(guān)。

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)裂縫的解決對(duì)策

3.1 控制溫度裂縫的有效措施

關(guān)于控制溫度裂縫，相關(guān)的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要做到在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布局時(shí)使設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，不要加入過(guò)多的凹凸結(jié)構(gòu)，這樣能夠防止及控制由溫度因素產(chǎn)生的應(yīng)力所導(dǎo)致的裂縫。根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目所要求的高度及長(zhǎng)度保證設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)，只要降低溫度的變化與建筑物的關(guān)系，確保材料在安全的范圍內(nèi)形變，這樣就能使溫差較大引起的結(jié)構(gòu)變形所產(chǎn)生裂縫的問(wèn)題得到有效的解決。

3.2 控制施工材料的質(zhì)量

水泥品種的選擇是防止混凝土裂縫的關(guān)鍵。因此，應(yīng)盡量選擇水化熱低、干縮性小、抗裂性好的水泥作為原材料，如粉煤灰水泥等。同時(shí)，也要挑選品質(zhì)較好的骨料，即選用潔凈、級(jí)配良好的砂石骨料；嚴(yán)格控制活性骨料和骨料的含泥量；盡量使用中砂或粗砂，不宜使用細(xì)砂等。所以設(shè)計(jì)師可以對(duì)照建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提前審核匹配的材料，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不符合性能標(biāo)準(zhǔn)的材料，聯(lián)系廠(chǎng)家進(jìn)行調(diào)換，確保工程材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相符，通過(guò)控制材料設(shè)計(jì)保護(hù)材料的質(zhì)量，排除材料對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的裂縫干擾，處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫問(wèn)題。

3.3 確保結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性

以往在工程實(shí)踐活動(dòng)中，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題的主要原因是前期的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。設(shè)計(jì)人員沒(méi)有按照要求，到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察，對(duì)使用的材料也不夠了解，單方面的按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這種情況下，建筑結(jié)構(gòu)尺寸與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際限制條件不符，一方面容易影響施工的正常進(jìn)行，另一方面也容易因盲目施工而引發(fā)結(jié)構(gòu)質(zhì)量問(wèn)題。因此，在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活動(dòng)中，需要盡可能詳細(xì)的采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，到實(shí)地進(jìn)行考察和測(cè)量，合理建立建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)剛度體系，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)各部分的尺寸。

3.4 規(guī)范結(jié)構(gòu)受力設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該加強(qiáng)受力平衡的控制。建筑結(jié)構(gòu)受力設(shè)計(jì)中，應(yīng)以建筑整體為原則，維護(hù)結(jié)構(gòu)受力的規(guī)范性。建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)熟悉掌握結(jié)構(gòu)的基本受力原理，保持受力分析與受力圖的一致性，明確建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)外效應(yīng)。建筑結(jié)構(gòu)受力設(shè)計(jì)中，需要注重強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，例如：某20 層辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師提高了構(gòu)件抵抗力學(xué)破壞和抵御變形的能力，通過(guò)構(gòu)件消除受力不足造成的結(jié)構(gòu)裂縫，促使構(gòu)件在外力干擾的作用下，保持原有平衡的狀態(tài)，由此即可規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)的受力平衡，預(yù)防受力不平衡引起的深度裂縫。

3.5 構(gòu)造配筋控制裂縫的舉措

利用構(gòu)造配筋的方法將裂縫問(wèn)題進(jìn)行控制，就是將鋼筋混凝土之間的粘性增強(qiáng)的基本方法。由于影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)致其產(chǎn)生裂縫變大的因素是來(lái)自于鋼筋應(yīng)力、鋼筋混凝土保護(hù)層、鋼筋與混凝土本身的粘性等方面。施工建造期間需要考慮的是，鋼筋應(yīng)力由于構(gòu)件的截面與外荷載控制，為了盡可能的避免裂縫寬度加大，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要將配筋面積增加進(jìn)而降低鋼筋應(yīng)力，這樣就能在建材應(yīng)用中，達(dá)到裂縫控制的基本要求。但是從經(jīng)濟(jì)層面上來(lái)看，這種成本投入較高，而且高強(qiáng)度的鋼筋未能在建造中被有效的利用。所以考慮到鋼筋材料對(duì)建筑物的壽命影響，需要使用較薄的保護(hù)層進(jìn)行施工建造。這樣經(jīng)過(guò)寬度計(jì)算值的基礎(chǔ)，也能將裂縫限制的要求達(dá)標(biāo)。所以使用配筋構(gòu)造來(lái)改變鋼筋與混凝土的粘性，是一種可行的裂縫問(wèn)題控制辦法，需要施工建造企業(yè)單位加強(qiáng)實(shí)踐與研究分析。

結(jié)語(yǔ)：

在我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)當(dāng)中，建筑行業(yè)對(duì)其有著至關(guān)重要的作用。因此必須要嚴(yán)格把控其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，盡可能的防止結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，從根本上將建筑工程的整體質(zhì)量提升上來(lái)，在新時(shí)代的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，不斷促進(jìn)建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。