關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程的裂縫分析

王志友 邊疆

在建筑工程施工和使用中，混凝土裂縫是比較常見的一類質(zhì)量問題，建筑墻體、屋面等部位出現(xiàn)裂縫，不僅影響建筑物美觀，而且增加了建筑物的安全隱患。結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)，建筑物常見的裂縫類型有溫度裂縫、應(yīng)力裂縫、干縮裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫四種類型，并且導(dǎo)致裂縫的原因各不相同。這些裂縫如果不能提前采取預(yù)防或是及時(shí)進(jìn)行治理，還會逐漸發(fā)育、擴(kuò)大，對建筑整體使用安全造成影響。近年來，高層建筑數(shù)量增加，人們對于裂縫問題的重視程度也在不斷增加，相關(guān)的裂縫防控技術(shù)也相繼投入運(yùn)用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程，就是通過分析常見裂縫形成原因，采取預(yù)防、控制措施，將裂縫危害降到最低，取得了防患于未然的應(yīng)用效果。在采取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程時(shí)，也需要結(jié)合各類裂縫的成因，分別采取應(yīng)對措施，將裂縫的出現(xiàn)概率降到最低。作為一種裂縫的事前預(yù)防手段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程在建筑行業(yè)得到了推廣應(yīng)用。本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程防治混凝土裂縫的技術(shù)要點(diǎn)展開了簡要分析，以期能提高工程建設(shè)質(zhì)量。

一、建筑結(jié)構(gòu)裂縫類型及成因分析

1.溫度裂縫

建筑工程施工中會使用到大量的混凝土，混凝土的成分主要是水泥、粉煤灰等。水化熱是水泥的一種特性，水泥在遇水后釋放出大量的熱量。在大體積混凝土中，這些熱量沒有途徑及時(shí)散失，造成了內(nèi)部混凝土的溫度逐漸升高，通常情況下會升高至60℃，與外部混凝土形成了大約20℃～30℃的溫度差。水化熱的存在會引起較大的溫度應(yīng)力，內(nèi)部混凝土受熱膨脹，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。另外，在澆筑混凝土?xí)r，沒有采取分段、分層澆筑的施工技術(shù)措施，而是一次性將混凝土澆筑完成，也會導(dǎo)致熱量來不及消散，導(dǎo)致出現(xiàn)溫度裂縫。

2.應(yīng)力裂縫

根據(jù)具體作用條件的不同，應(yīng)力裂縫又可分為應(yīng)力集中裂縫和應(yīng)力腐蝕裂縫兩種。其中，應(yīng)力集中裂縫的形成原因是混凝土材料受到力場、溫度、濕度條件發(fā)生改變的時(shí)候，鋼筋材料、混凝土材料相互作用形成內(nèi)力，但是因?yàn)閮?nèi)力的大小、方向不同，在內(nèi)力集中的部位，形成混凝土裂縫的一種現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕裂縫則是應(yīng)力和腐蝕聯(lián)合作用的結(jié)果，在應(yīng)力條件下，材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致混凝土的防腐蝕能力降低，進(jìn)而遭受腐蝕，加劇了混凝土裂縫的形成速度。

3.干縮裂縫

在配制混凝土過程中，水分的用量必須要嚴(yán)格按照規(guī)定的配比進(jìn)行控制，如果配制時(shí)加水過多，會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度受到影響；反之，如果加水偏少，后期混凝土澆筑完成后，水分蒸發(fā)過快，混凝土的表面容易出現(xiàn)干縮裂縫。除了混凝土本身質(zhì)量方面的原因外，后期養(yǎng)護(hù)工作不到位，也是導(dǎo)致出現(xiàn)干縮裂縫的重要原因。例如，在春、夏兩季施工的建筑工程，由于溫度高、風(fēng)吹日曬，則會加速混凝土表面水分的流失，而施工單位又沒有及時(shí)采取定期灑水保濕的養(yǎng)護(hù)措施，這也是導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)形成干縮裂縫的一方面原因。

4.結(jié)構(gòu)裂縫

在建筑設(shè)計(jì)階段，對現(xiàn)澆樓板的承載力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性都進(jìn)行了科學(xué)設(shè)計(jì)。但是在后期施工過程中，為了滿足建筑物的某些功能，施工單位需要對設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，如果沒有進(jìn)行科學(xué)分析，改造后的建筑墻體的承重力可能會出現(xiàn)下降。原有的結(jié)構(gòu)因?yàn)椴荒艹休d建筑物重量，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形，進(jìn)而導(dǎo)致墻體出現(xiàn)裂縫。與上述幾種裂縫相比，結(jié)構(gòu)裂縫對建筑整體質(zhì)量安全的影響最大，這也是在建筑結(jié)構(gòu)施工中需要重點(diǎn)防控的問題之一。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程防止裂縫的措施

1. 通過設(shè)計(jì)預(yù)控墻體溫度防止裂縫

（1）設(shè)置圈梁

在建筑設(shè)計(jì)過程中，設(shè)置圈梁是抵抗溫度裂縫的有效辦法，在施工中操作起來也相對方便。圈梁與構(gòu)造柱相連接，形成約束各片墻體的縱向和橫向框格，使墻體保持一個(gè)整體的箱形結(jié)構(gòu)，改善了砌體的受力性能，提高了砌體的抗裂能力。屋面圈梁宜沿每道墻體設(shè)置，避免采用半圈梁而引起應(yīng)力集中，其余各層圈梁應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置。

（2）使用微膨脹混凝土

使用微膨脹混凝土可提高結(jié)構(gòu)抵抗溫度裂縫的能力。只要微膨脹混凝土的配合比合適，施工養(yǎng)護(hù)好，使用微膨脹混凝土就可以避免或減輕屋面板溫度裂縫的產(chǎn)生。另外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一定要慎重處理超長建筑混凝土中加入微膨脹劑的問題。通常，由于加入微膨脹劑后混凝土的膨脹率有很大的離散性，所以往往很難在計(jì)算上精確解決微膨脹劑添加量與伸縮縫設(shè)置間距的定量關(guān)系，所以，在實(shí)際應(yīng)用中，在采用了微膨脹劑后，仍然要結(jié)合其他措施（如后澆帶、加強(qiáng)帶等），并進(jìn)行適當(dāng)?shù)尿?yàn)算，才可有效地預(yù)控墻體溫度裂縫的產(chǎn)生。

（3）在屋面劃分多個(gè)獨(dú)立單元

在屋面設(shè)置縱橫向分倉縫，將整個(gè)屋面劃分成若干個(gè)長度較小的獨(dú)立單元，以減小屋面板的總變形值。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，橫向分倉縫宜每隔三個(gè)開間設(shè)一道，縱向進(jìn)深大于10m時(shí)宜在屋脊處設(shè)一道縱向分倉縫，分倉縫寬20mm，采用油膏或?yàn)r青麻絲嵌縫。

（4）做好混凝土溫度調(diào)控工作

水化熱是混凝土的一種特殊性質(zhì)，特別是在大體積混凝土中，水化熱反應(yīng)中產(chǎn)生了大量的熱量，必須要及時(shí)將這些內(nèi)部熱量排出去，防止混凝土因?yàn)閮?nèi)外溫度差異過大出現(xiàn)溫度裂縫。混凝土溫度調(diào)控的措施有多種，例如在澆筑之前預(yù)留內(nèi)置導(dǎo)管，完成澆筑后利用導(dǎo)管循環(huán)流動冷水帶走部分熱量。溫度裂縫與其他形式裂縫相比，是由內(nèi)向外發(fā)生，具有更加隱蔽的特點(diǎn)，需要施工單位重點(diǎn)做好防控，保證建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全。

2.通過設(shè)計(jì)預(yù)控墻體應(yīng)力防止裂縫

墻體應(yīng)力裂縫的預(yù)控工作，重點(diǎn)要保證建筑物整體結(jié)構(gòu)的剛度。組成建筑結(jié)構(gòu)框架的主要是鋼筋混凝土，可以通過合理設(shè)計(jì)配筋方案，滿足建筑結(jié)構(gòu)承重需要。明確梁柱節(jié)點(diǎn)、梁板節(jié)點(diǎn)等鋼筋密集處的緊固方法，靈活使用鋼筋的焊接、綁扎等方式。同時(shí)，要提前安裝好模板，為后期混凝土澆筑創(chuàng)造良好條件，也能夠起到固定、成型的作用。

3.增加選材的科學(xué)性

建筑材料的科學(xué)運(yùn)用，是有效預(yù)防裂縫的一種措施。建筑施工人員應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，提前做好各類建筑材料用量、型號的準(zhǔn)備工作。此外，在采購建筑材料時(shí)，除了要嚴(yán)格對照采購清單外，還要注意檢查各類材料的質(zhì)量，例如水泥的標(biāo)號、鋼筋的型號等。混凝土作為建筑結(jié)構(gòu)的重要組成材料，其質(zhì)量和性能也是影響裂縫的關(guān)鍵因素，需要科學(xué)地優(yōu)化混凝土配制，嚴(yán)格按照技術(shù)流程澆筑混凝土，并做好后期養(yǎng)護(hù)工作，嚴(yán)防混凝土出現(xiàn)干縮裂縫、溫度裂縫等情況。

4.優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑物功能的不同，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段也會有一定差異。通過實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程，一方面可以起到規(guī)范和引導(dǎo)作用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)橄乱徊绞┕そㄔO(shè)提供參考，施工人員要注意嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。如果因?yàn)榭陀^情況，確實(shí)需要對現(xiàn)行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)當(dāng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通，重新制定方案后方可繼續(xù)施工。另一方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員也要綜合考慮建筑施工后期，因?yàn)闈仓炷翈斫ㄖw重量增加，對建筑結(jié)構(gòu)造成的額外負(fù)荷，這些也都需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程中加以體現(xiàn)。

三、結(jié)語

在現(xiàn)代建筑施工中，混凝土裂縫問題受到了高度重視，這不僅是因?yàn)榱芽p的存在影響了建筑物的美觀度，更重要的是影響了建筑結(jié)構(gòu)安全。導(dǎo)致建筑裂縫的原因是多樣的，例如溫度裂縫、干縮裂縫、結(jié)構(gòu)裂縫等。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控工程，能夠通過提前采取預(yù)防措施，最大限度地避免混凝土裂縫的出現(xiàn)，從而將損害降到最低。建筑施工單位也要樹立掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)控技術(shù)的應(yīng)用方法，切實(shí)保障建筑結(jié)構(gòu)安全，提升建筑物的整體施工質(zhì)量。