建筑結構設計裂縫成因及控制措施探析

董昶宏

【摘 要】伴同建筑行業的持續進步，民眾生活條件的大幅改善，其愈加關注建設施工過程中的問題，特別是建筑結構設計中的裂縫控制問題，更是變為了民眾關注的焦點。此現象的形成會對建筑工程整體安全性、持久性、質量構成較大危害，故而必須對其形成原因細致分析，并介于建筑工程結構設計期間依照工程實際情況給予相應控制措施，從而對結構設計予以優化、改進，方可規避、防范裂縫問題，確保工程質量。本文正是基于上述背景，對裂縫的特性及其危害進行了闡述，而后對其成因展開了分析，并基于實際給予了控制措施，望以此增強建筑物使用性能。

【關鍵詞】建筑結構設計；裂縫；控制措施

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A

引言

混凝土是建筑工程施工期間必需材料之一，在城市化腳步不斷推進的時代中，混凝土結構在建筑領域有廣泛應用。但部分施工單位缺乏對混凝土的深度研究，以致工程施工與投運期間混凝土裂縫問題頻頻出現，嚴重影響工程施工整體質量，很可能減縮其壽命。大量的研究與實驗發現，混凝土結構裂縫是工程施工中難以規避的問題，這與材料自身的屬性及結構的受力變形機制相關。故此為滿足建筑的使用需求與結構需求，在結構設計中加強對混凝土結構裂縫控制具有很大現實意義。

1建筑結構設計中裂縫形成的原因分析

1.1混凝土水化熱引起的混凝土結構裂縫

當前混凝土現澆施工中，均不同程度加入緩凝劑或早強劑等添加劑，造成混凝土硬化過程中的水化熱在后期或早期大量地集中釋放，從而使混凝土急速膨脹后又冷卻干縮，導致混凝土不規則裂縫的形成。而且，在體積較大、厚度較厚的混凝土澆筑中，因澆筑成型時間差異使混凝土內部水化熱不均勻釋放，導致內部膨脹和收縮不一致并相互制約而產生裂縫。

1.2溫度應力引起的混凝土結構裂縫

建筑物在使用過程中，混凝土結構受到外界環境溫度變化而產生熱脹冷縮，當結構變形受到約束時，將會引起應力。若溫度變形收到相鄰結構約束的，屬于外約束，如梁變形受到柱的約束、樓板變形受到梁柱的約束等。若溫度變形因內部熱量不均勻而受到內部質點之間的約束，屬于內約束。約束使溫度變形無法自由實施的情況下引起的結構溫度應力超過混凝土抗拉強度時，就會產生混凝土結構裂縫。

1.3結構變形不協調引起的混凝土結構裂縫

在結構設計中，有時會不注意將剛度差異較大的結構設置在一起，導致協同變形中，剛度較大的結構拉壞剛度較小的結構。如預應力梁、框支梁等高度較大梁變形較大，經常會把位于梁受拉（壓）區的側邊樓板帶動變形而產生混凝土結構裂縫。

2建筑結構設計裂縫控制措施

2.1溫度裂縫的防范、控制

由建筑工程結構設計層面而言，建筑平面布置應簡單、規則，不允許存在較多凹凸，從而對溫度集中所致的輕體裂縫形成予以防范。具體而言，溫度裂縫是因建筑物面板、圈梁、砌墻自身溫度變形與彼此作用所致，故建筑物表面保溫層效果如何會對頂層磚墻裂縫程度構成直接影響，因而建筑物表面保溫層需與熱工標準相符。同時，保溫屋面，材料性能與施工方式必須與標準契合。同時，由結構層面而言，需極大頂層墻體砂漿砌筑強度，從而提升其抗剪力，全部橫墻、縱墻頂端都要配置圈梁，從而提升其整體性。

2.2結構設計時運用鋼纖維混凝土對裂縫加以控制

位于鋼筋混凝土梁底端添加適量鋼纖維，讓其和鋼筋混凝土梁里面的鋼筋一起防范裂縫形成，能有效加大抗裂性，讓其和設計標準達成一致，且與《混凝土結構設計規范》所提出的抗裂度要求相符。就鋼筋鋼纖維混凝土梁來講，摻人鋼纖維提及率在1%-1.5%時，其具備較強的防裂縫性能。并且，鋼纖維混凝土構件的基本使用性能較之鋼筋混凝土構件而言更好，這是由于鋼纖維借助粘結力為混凝土基體裂縫尖端應力場給予了反向應力場，防范了裂縫加劇，導致荷載作用下的裂縫開展受阻，且其和未裂混凝土一同擔負裂縫截面拉力，會縮減鋼筋應力，限制裂縫形成。

2.3預應力與結構設計

回顧最近幾年的建筑工程施工情況，發現在設計預應力結構時，應綜合分析建筑體的幾何結構的規格、預應力筋的數量及預應力結構抗裂程度要求。通常情況下，設計時取梁長的1/15，在現存設計與施工技術水平基礎上，多會應用1/18～1/20，一方面能降低鋼筋用量，另一方面也能降低建筑自體結構重量。比如，在對建筑結構進行平面設計，保證建筑結構平面布置的規律性是基礎，規避平面布置形狀意外發生變化的狀況；若設計的平面有凹口，應將拉梁設置在凹口處的邊界，適量增加凹口周圍樓板的厚度，同時對配筋加強處理。除此之外，也要依照相關規范與要求嚴格管控建筑結構的長度，若出現建筑體結構超過有關規范設定的額定值時，需在地下部位與地上部位分別設置后澆帶與膨脹加強帶。前者多被設置在梁與樓板的1/3寬處，寬度應在800～1000mm區間內取值。而后者寬度多為2000mm，將密孔鋼絲網布設在帶兩端，借此方式隔離帶內外的混凝土，鋼絲網應與上下層（或內外層）垂直分布，同時對鋼筋進行加固。膨脹加強帶帶中需加設15%水平溫度鋼筋，水平溫度鋼筋應勻稱的排布在上下層，其內摻有12%的膨脹混凝土，能夠促使混凝土強度等級提升一級。

2.4科學設計結構尺寸

溫差與材料變形均會促使混凝土結構出現裂縫。具體而言，在結構尺寸超過標準時，結構被溫差、材料變形所致的應力加大，建筑墻體和樓板容易形成水平裂縫。經由實踐表明，結構應力和結構長度屬于非線性關系，故而將其作為基礎開展設計工作時，需確保結構尺寸和設計標準相符，以防范、規避結構裂縫形成。

結束語

伴同社會經濟進程的持續推進，建筑業獲取了更進一步的發展，這就促使建筑工程數量大幅增加，使得民眾對建筑工程交付應用后的穩定性、安全性出具了更為嚴苛的要求。故而，必須對建筑結構設計中出現裂縫的原因展開全面、細致的分析，并依據實際給予有效措施對其控制，從而確保建筑結構整體性與質量。

參考文獻：

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[2]魏有龍.試論房屋建筑結構設計中的現澆混凝土裂縫控制策略[J].建筑工程技術與設計，2016（1）.

[3]程鴻超.建筑結構設計中的現澆混凝土裂縫控制措施[J].工程建設與設計，2016（18）：23～24+27.

（作者單位：中國能源建設集團甘肅省電力設計院有限公司）