建筑結構設計中裂縫控制措施的研究

文/方智銘 北京世紀千府國際工程設計有限公司 北京 100089

伴隨建筑行業的持續進步，民眾生活條件的大幅改善，其愈加關注工程建設過程中的問題，特別是建筑結構設計中的裂縫控制問題，更是一度成為了民眾關注的焦點。

1、建筑結構設計中，裂縫類型和成因

建筑結構當中，在某一個位置產生裂縫，主要是因為在施工或者使用過程中，某一個位置所產生的拉應力超出了該位置混凝土當時的強度。因此，所有對混凝土結構應力及強度會帶來影響的因素都有可能會導致結構產生裂縫，都應納入考慮因素。本文中未特指的結構均為混凝土結構。

1.1 荷載因素

鋼筋混凝土結構自澆筑完成達到混凝土齡期至使用年限的全過程時間里，承受來自于結構之外的荷載所產生的內力，這些由于荷載所產生的內力會在構件內部產生拉壓應力，構件或其局部若長期處于拉壓狀態下，結構內部會隨著時間推移而產生細微裂縫并逐步開展。導致這一原因主要是動、靜荷載引起的結構局部應力超出了構件的強度。

1.2 溫度因素

根據混凝土規范，混凝土線性膨脹系數主要表示為1x10-5/℃。如果混凝土當中的溫差相對較大，則有可能會產生壓應力或者拉應力。如果應力大小超出混凝土抗壓、拉強度極限，就可能會出現裂縫。

1.3 施工質量因素

施工質量對于裂縫的形成影響甚大，影響形式也多種多樣，施工質量首先是對強度會產生影響，直接決定結構的抗裂能力。其次過大的水灰比會導致混凝土干縮嚴重，約束條件下的干縮會產生內應力。導致混凝土開裂。鋼筋位置不準確會導致受彎構件有效受壓區高度降低，保護層厚度變大，這種情況，混凝土開裂縫后裂縫寬度一般較大。混凝土澆筑后之所以能逐漸硬化和增長強度，是水泥水化作用的結果，而水化需要一定的溫度和濕度條件。為保持水化作用的條件，一般自然養護條件下普通硅酸鹽水泥混凝土應有7～14天的灑水養護時間。不合適的溫度和濕度往往導致混凝土強度偏低，混凝土開裂。因此需要根據氣溫、濕度、需要澆筑的混凝土的最大尺度，來設計澆筑、降溫、保濕方案，保障施工質量[1]。

此外，針對模板實施具體支模，綁扎期間，需要進行嚴密、規范的操作，如果綁扎不夠牢固，會導致混凝土在自重作用下模板變形而產生裂縫。

1.4 原材料質量

原材料是導致裂縫出現的另外一種因素，混凝土材料水熱化值和稠性等性質參數指標偏離均有可能會引發裂縫。如果使用的材料質量達標，則能夠促使混凝土強度正常提升，這也就能夠降低裂縫產生的可能性。因此，原材料質量因素對于裂縫的產生是一種重要影響因素。

2、建筑結構設計中的裂縫控制措施

2.1 現澆混凝土樓板裂縫控制

第一方面，設計人員一定要確保支撐混凝土結構的模板結構整體剛度滿足要求，以防止因為模板變形而產生不均勻沉降，導致混凝土結構的內部形成一定剪力以及拉應力，最終導致內部結構所承受應力能力下降。第二方面，在建筑外墻角位置，可以配置一定的放射筋，全部墻角內部所設置的放射筋數量要在7根以上，同時配筋的范圍一定要超越樓板跨度的1/3、同時要求其長度在2m以上。與此同時，需要確保全部鋼筋之間真實距離在0.1m以內，通過這一方式充分滿足板角應力需要，使現澆混凝土樓板抵抗裂縫產生的能力大于促使裂縫形成的作用或效應產生的應力，有效控制裂縫的產生。

2.2 溫度裂縫的控制

在建筑工程中，結構設計過程中，建筑平面布置比較簡單和規則，盡量不要出現過多的凹凸現象，這樣才能針對溫度應力集中帶來的墻體裂縫進行防范。經過項目分析顯示，溫度裂縫主要是因為建筑板面以及圈梁、砌體本身溫度變形和彼此之間相互作用而導致的。對此，建筑物表面的保溫層存在較大影響，建筑物表面保溫層設計期間，需要保障其和熱工標準相符。同時要求保溫層面的材料性能、施工方式等一定要和標準相互適應[2]。針對結構層面而言，要求具有較大頂層墻體砂漿砌筑強度，通過這種方式來提升抗剪力減小墻體裂縫開裂的可能性。

2.3 結構尺寸的合理設計

溫差以及材料變形均有可能導致建筑結構出現裂縫，具體分析后發現結構尺寸如果超過相應標準，則會導致結構因為溫差或者材料變形而承受較大應力，導致建筑的墻體以及樓板產生水平裂縫。經過長期實踐發現，結構應力以及結構長度等均屬于非線性關系，因此需以此為基礎，進行具體應力變形分析設計，根據分析結果，提出允許偏差，保證結構尺寸與設計標準在允許偏差范圍內，以規范化的防止結構裂縫的出現[3]。

2.4 控制混凝土裂縫

在鋼筋混凝土梁底位置，適當增設鋼纖維，使其和鋼筋混凝土梁當中的鋼筋共同作用防范裂縫的形成，這樣能夠有效加大抗裂性，使其和設計標準能夠達到一致，并且還能夠和《混凝推結構設計規范》所提的抗裂要求相符。針對鋼筋纖維混凝土梁而言，所摻入的鋼纖維主要摻入率大約為1%-1.5%之間，鋼纖維擁有極強的防裂縫性能，對于鋼纖維混凝土構件來說，其基本使用性能和鋼筋混凝土結構相比，性能更好，出現這一情況的主要原因是因為鋼纖維通過粘結力，來為混凝土機體裂縫尖端應力提供了一定的反向應力場，這就能夠有效避免裂縫的進一步加劇，在具體的荷載作用下導致裂縫開展受阻，這和沒有出現裂縫的混凝土之間形成了截面拉力，導致鋼筋應力縮減，對裂縫的形成起到抑制作用。

表1 樁身裂縫控制等級和最大裂縫寬度限值

結語：

當前，城市化建設的發展，建筑項目不斷增多，建筑項目實施過程中，經常會遇到一些質量通病，這對建筑項目的后期使用以及美觀性均帶來不良影響。尤其是裂縫問題，這一問題的存在，嚴重影響建筑項目整體質量，因此相應技術人員一定要科學防范建筑裂縫的出現。