建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土裂縫控制探討

曾建彬

摘要：我國(guó)消耗混凝土的數(shù)量是非常多的，在實(shí)際工程中，混凝土的大量使用導(dǎo)致相關(guān)問題屢見不鮮。其中，最多見的是混凝土的裂縫問題。針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)來說，裂縫的形成給建筑的安全帶來了很大的隱患，大大降低了建筑結(jié)構(gòu)的整體防水性能及結(jié)構(gòu)的承受能力。既影響了建筑結(jié)構(gòu)的整體外貌審美，又給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了很大的威脅。為此，本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了相關(guān)分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防控制措施。

關(guān)鍵詞：建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；混凝土；裂縫控制

1常見的混凝土裂縫種類

（1）表面裂縫：在混凝土澆筑的最開始混凝土表面熱度沒有完全散去的狀況之下，水化熱大量的外溢混凝土的表面溫度不高、內(nèi)部溫度卻很高，這就會(huì)造成混凝土的表層出現(xiàn)拉應(yīng)力的想象，而混凝土的內(nèi)部則出現(xiàn)應(yīng)力，混凝土內(nèi)部的抗拉情況小于拉應(yīng)力的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)裂紋。（2）深層裂縫：在大范圍拉應(yīng)力情況之下的混凝土，假如出現(xiàn)表面的裂紋，在這樣的情況之下就會(huì)發(fā)展成為深層裂紋。（3）貫穿裂縫：混凝土的整體在地基變形、體積減小的情況之下出現(xiàn)的貫穿型裂紋。（4）微觀裂縫：指的是裂縫寬度在0.05mm以下的裂縫。一般情況下，微觀裂縫可以分為水泥石裂縫、集料裂縫、粘著裂縫三個(gè)種類。水泥石裂縫：通常情況下，水泥石裂縫通常在集料間的水泥漿中分布；集料裂縫：指的到集料本身的缺陷而引起的裂縫；粘著裂縫：指的是在集料的四周出現(xiàn)的粘結(jié)這水泥石粘結(jié)面上的裂縫。

2建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及危害

2.1干燥收縮產(chǎn)生的裂縫

在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，混凝土在硬化過程中會(huì)發(fā)生水分的蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土的表面變得干燥而發(fā)生收縮，當(dāng)這種收縮出現(xiàn)在一定程度之后便會(huì)使混凝土出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致建筑物的結(jié)構(gòu)變得殘破不堪。這種裂縫一般都發(fā)生在混凝土的表面，發(fā)生的深度也不會(huì)太深，因而對(duì)于建筑物的危害性也較低。但是這種裂縫對(duì)于建筑物的使用會(huì)產(chǎn)生直接的影響，對(duì)其使用壽命也會(huì)產(chǎn)生極大的縮短。因而當(dāng)這種裂縫較淺時(shí)，便可以忽視其，但如果裂縫達(dá)到5mm時(shí)，就必須要采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行改善，避免對(duì)建筑物的建造和使用產(chǎn)生更加嚴(yán)重的影響。

2.2荷載過大產(chǎn)生的裂縫

混凝土的組成部分在荷載力的影響之下出現(xiàn)的拉應(yīng)力超過混凝土內(nèi)部的抗拉能力或是主要的拉應(yīng)變超出了限制的拉應(yīng)變以后，造成混凝土受力區(qū)域發(fā)生裂紋。這樣的裂紋主要的特征就是：裂紋會(huì)在受力區(qū)域集中出現(xiàn)，裂紋的形狀大多數(shù)都是楔形的；那些受彎的地方，所有的裂紋大多數(shù)都會(huì)是豎向的：那些軸心手拉部分，裂紋的類型大多是貫穿整體的主要裂紋。

2.3溫度變化產(chǎn)生的裂縫

溫度是建筑工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要因素之一。混凝土澆筑后的裂紋是由于工作，內(nèi)部的熱量沒有及時(shí)全部散出去，所以會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外溫度差距的過大使得混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。當(dāng)環(huán)境溫度遠(yuǎn)低于內(nèi)部時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外應(yīng)變不同從而產(chǎn)生較大拉應(yīng)力。另外，在澆筑混凝土后，由于時(shí)間較短，所以抗拉能力會(huì)更小。在這種情況下，附著在表面的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉能力，使混凝土受溫度的影響而產(chǎn)生裂縫。

2.4沉陷裂縫

在我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，所產(chǎn)生的最為嚴(yán)重的混凝土裂縫便是所發(fā)生的沉陷裂縫，而且這種狀況發(fā)生時(shí)會(huì)導(dǎo)致建筑物的地基不穩(wěn)，必須要進(jìn)行拆除和重建。當(dāng)混凝土在建設(shè)過程中，各部分的成分不能自然均勻地向下沉陷時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生沉陷裂縫，對(duì)建筑物的建造成圣嚴(yán)重的影響。這種混凝土裂縫問題會(huì)與自然災(zāi)害的發(fā)生產(chǎn)生極大的關(guān)聯(lián)，當(dāng)建成的房屋在使用過程中長(zhǎng)期浸泡在污水或雨水中時(shí)，便會(huì)發(fā)生整體下沉的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致沉陷裂縫的發(fā)生。沉陷裂縫的發(fā)生，與混凝土的質(zhì)量有著重要的聯(lián)系，也與建筑物所處的位置也有著直接的聯(lián)系，因而建筑物在建造過程中必須要進(jìn)行位置的考核，從而確定適當(dāng)?shù)慕ㄔ旆绞剑瑸槲覈?guó)建筑物的質(zhì)量帶來更加有效的提升。

3建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的混凝土裂縫控制措施

3.1加強(qiáng)平面結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，特別注意的是讓平面的布局合理化，一定要避免平面線條和形態(tài)發(fā)生沒有必要的變化。如果平面一旦出現(xiàn)凹口，就要在凹口處設(shè)計(jì)到拉梁，同時(shí)在周圍的樓板上進(jìn)行加厚的設(shè)計(jì)。這樣就會(huì)讓承載力得到有效的提升。還有一個(gè)方法就是加強(qiáng)配筋。在建設(shè)中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度施工，如果房屋長(zhǎng)度超過規(guī)定，可以在中部設(shè)置一個(gè)收縮后澆帶。對(duì)于后澆帶，通常設(shè)置間距為30m，具體位置一般在樓板和梁的1/3跨處，設(shè)置寬度范圍在800～1000mm。在設(shè)計(jì)后澆帶時(shí)，要將板、墻、梁完全分隔開，按照要求連續(xù)配置鋼筋。如果房屋長(zhǎng)度超過規(guī)定數(shù)值，要設(shè)計(jì)出一個(gè)變形縫。主樓和裙樓存在著比較大的高度差距時(shí)，在主樓和裙樓之間設(shè)計(jì)后澆帶和沉降縫，有效控制基礎(chǔ)發(fā)生沉降導(dǎo)致的裂縫的出現(xiàn)，這樣的裂成對(duì)建筑美觀和質(zhì)量都會(huì)有著一定的影響。還要嚴(yán)格控制相關(guān)構(gòu)件，例如在設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻雨棚、檐口、掛板、欄板等構(gòu)件時(shí)都需要嚴(yán)格控制。

3.2重視混凝土配合比的設(shè)置

必須按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定來挑選混凝土的材質(zhì)，在挑選水泥的時(shí)候，最好選擇硅酸鹽、普通硅酸鹽礦渣硅酸鹽三種類型的水泥。挑選骨料的時(shí)候一定要注意骨料的配比水平嚴(yán)格來說，挑選的骨料一定要是級(jí)配較好、干凈的中砂或者是級(jí)配較空隙很小的粗骨料。還要注意的是選擇骨料的時(shí)候，一定要按照有關(guān)的規(guī)定控制雜質(zhì)的含量。添加劑方面，對(duì)于常用的普通混凝土，應(yīng)盡可能采用普通減水劑或中效減水劑而對(duì)于大體積混凝土。一定要注意混凝土的部件收縮變形以及水熱化產(chǎn)生的溫度，它們都可能造成混凝土的裂紋，所以要添加一些添加劑來控制混凝土的收縮變形和水熱化影響。在混凝土進(jìn)行配比的時(shí)候，一定要依據(jù)有關(guān)的規(guī)定來執(zhí)行。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要把結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí)、耐久性、抗?jié)B透性及其他性能都考慮周全。

3.3強(qiáng)化配筋設(shè)計(jì)的技巧應(yīng)用

配筋設(shè)計(jì)時(shí)要考慮對(duì)混凝土的影響。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，當(dāng)構(gòu)件的配筋率得到提高后，能有效控制裂縫的發(fā)生。對(duì)于梁和板構(gòu)件其配筋率都有明確規(guī)定，在對(duì)受力鋼筋進(jìn)行配置時(shí)，遵循間距密、直徑小的原則，這樣就能有效控制發(fā)生的裂縫，由此可見，嚴(yán)格控制配筋率可以有效控制裂縫。建筑的屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)一般在1.0W/（m2·K）范圍內(nèi)，在對(duì)屋面板施工中，結(jié)構(gòu)配筋時(shí)可以使用雙層雙向的配筋模式。對(duì)于沒有負(fù)筋的板面，可以將板的支座負(fù)筋拉通，或在沒有負(fù)筋的位置上設(shè)計(jì)出雙向鋼筋網(wǎng)，科學(xué)和板負(fù)筋進(jìn)行搭接保障操作質(zhì)量。施工中要注意，樓板平面方向受力很大，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重變形。因此在轉(zhuǎn)換層處設(shè)置的樓板，一定要加強(qiáng)剛度，提高其承載力，避免過大的變形。

3.4科學(xué)地、合理地設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸

建筑工程混凝土出現(xiàn)裂縫問題的原因，它不僅包括建筑材料的變形，還包括許多方面的原因。特別是在大型建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，溫差導(dǎo)致建筑工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的結(jié)果更明顯。針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的重要因素進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力和裂紋長(zhǎng)度存在一定的非線性關(guān)系。在這種情況下，相關(guān)工作人員在做建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作過程中，應(yīng)設(shè)計(jì)和制定科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)尺寸和施工方案。在實(shí)際的施工過程中，可以結(jié)合建筑工程的實(shí)際情況，建立結(jié)構(gòu)合理的、標(biāo)準(zhǔn)的剛度。

3.5加強(qiáng)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作

在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，從而有效地避免混凝土出現(xiàn)裂縫的可能性。施工單位在進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)工作的過程中應(yīng)當(dāng)采取有效的措施實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的溫差控制與約束力的實(shí)現(xiàn)。成型的混凝土在使用過程中應(yīng)當(dāng)采取有效的保溫措施，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土體內(nèi)溫差的控制。當(dāng)建筑物的建造遇到雨雪天氣時(shí)，單位需要委派合適的人員進(jìn)行對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，避免較低的氣溫對(duì)混凝土造成惡劣影響，導(dǎo)致其在使用過程中出現(xiàn)裂縫。混凝土的養(yǎng)護(hù)工作對(duì)于混凝土的使用壽命有著有效的延長(zhǎng)作用，因而對(duì)于混凝土養(yǎng)護(hù)工作必須要及時(shí)且適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土質(zhì)量的有效提升。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，混凝土裂縫是一個(gè)無法避免的問題。如果控制不當(dāng)會(huì)對(duì)建筑物的使用年限和使用質(zhì)量造成較大的影響。因此，在實(shí)際工作中，相關(guān)工作人員應(yīng)做好混凝土裂縫的控制，從根本上對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行解決，從而將建筑的結(jié)構(gòu)性能充分的體現(xiàn)出來。同時(shí)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土裂縫的控制也是保證建筑工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要方面，需要相關(guān)建設(shè)單位給予足夠的重視。

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（作者單位：汕頭市建筑設(shè)計(jì)院）