建筑結構設計中混凝土裂縫的防治

（山西中方森特建筑工程設計研究院，山西 太原 030002）

現階段，我國大部分建筑結構設計中多采用混凝土結構。在具體的建筑工程項目建設過程中，因為混凝土的拉伸能力很低，在荷載或溫濕度作用下或是寒冷地區受到頻繁的凍融交替作用時，混凝土容易產生大量裂縫，這會對建筑結構質量造成破壞，對社會和人們的人身財產安全構成威脅。因此，就要加強對建筑混凝土裂縫的防治工作。

1 建筑結構設計中混凝土裂縫的主要類型

1.1 表面裂縫

圖1 表面裂縫

在建筑工程混凝土澆筑過程中，由于聚積在混凝土內部的水化熱不易散發，致使混凝土的內部溫度逐漸升高，而混凝土表面由于與外界接觸面大，散熱比較快，這樣在混凝土內外形成較大的溫度差，進而使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。混凝土固化時間比較短，抗拉強度很低，當混凝土表面拉應力大于內部的壓應力時，就會在混凝土表面產生表面裂縫。

1.2 深層裂縫

深層裂縫的產生原因與表面裂縫一樣，是由于混凝土拉應力和壓應力不均等造成的。如果混凝土結構的表面裂縫進一步發展，就會形成深層裂縫，進而對混凝土結構構成更大的安全威脅。

1.3 貫穿裂縫

貫穿裂縫顧名思義就是貫穿于整個混凝土結構的大裂縫，造成貫穿裂縫的原因主要是由于建筑物地基不均勻沉降或者地基結構變小造成的。

1.4 微觀裂縫

微觀裂縫一般情況下人眼不易發現，裂縫寬度小于0.05mm 的裂縫。微觀裂縫主要包括粘接裂縫、水泥石裂縫、骨料裂縫三種類型。在建筑結構設計中，混凝土中微觀裂縫最常見的是粘接裂縫和水泥石裂縫。

2 建筑結構設計中混凝土裂縫的主要危害

2.1 破壞混凝土結構，嚴重時造成建筑物崩塌

建筑一旦出現裂縫，就容易使水分沿著裂縫進入建筑內部，如果此時再加上極端天氣的影響，如冷凍災害的發生，裂縫內的水分就會遇冷結冰，體積變大，在裂縫內膨脹，對裂縫產生向外的擴張力致使裂縫寬度和深度繼續加大，破壞了混凝土的結構。如果不及時修復任其發展就會形成有害裂縫，有害裂縫會嚴重影響建筑的結構性能、使用功能和耐久性，嚴重時直接造成建筑物崩塌，對社會和人們的人身財產安全構成威脅。

2.2 致使鋼筋銹蝕，破壞混凝土的粘連性

在鋼筋混凝土建筑物中，鋼筋處于混凝土的包裹之中，一般不容易銹蝕，并且由于混凝土的pH 值呈弱堿性，對鋼筋還起到一定的保護作用。但混凝土結構裂縫的出現致使鋼筋和混凝土結構發生分離，鋼筋失去混凝土的堿性環境的保護，與水分、空氣接觸，特別是在濕度比較大的環境下，加速了鋼筋表面的銹蝕，進而影響混凝土結構的性能和耐久性。另外，鋼筋的銹蝕也會反作用于混凝土裂縫，銹蝕會減弱鋼筋和混凝土的粘連性，容易沿著鋼筋走向形成更大的裂縫，再加上水分、空氣的作用，鋼筋銹蝕程度加深，徹底失去對建筑物的支撐作用，如果不能及時發現并采取有效措施進行補救，將會直接導致建筑物的倒塌。

3 建筑結構設計中預防混凝土裂縫的有效措施

3.1 采取科學、先進的建筑結構設計理念

在進行建筑結構設計過程中，最關鍵的就是要根據建筑物目標要求結合混凝土組成部分的特性，采用科學、先進的建筑結構設計理念進行有效的混凝土設計，特別注意的是要加強對建筑結構關鍵部位、關鍵環節的混凝土設計，這樣不僅可以很大程度上提高建筑物的耐久性和適用性，同時也有利于施工成本的管控，增加企業的經濟效益。建筑單位在進行建筑物結構設計中混凝土配置環節，首先要結合建筑目標要求，對現場進行實地勘察，掌握現場的具體情況，然后選擇科學、合理的設計方案，并對混凝土結構組成部分進行反復的計算和和對，確保混凝土結構的各組成因素都達到最佳效果，比如混凝土結構配筋、預埋構件包括混凝土厚度等各項指標都符合建筑目標要求。另外，加強對現場的實時監督管理，確保技術人員完全按照施工圖紙進行施工，特別是關鍵環節、隱蔽部位、預埋件等必須加強質量監督，以此來最大程度的降低混凝土裂縫出現的概率，保證建筑混凝土結構的建設質量。

3.2 遵循建筑平面設計原則

在進行建筑物結構設計時，一定要結合建筑要求，嚴格遵循建筑平面設計原則，避免建筑物的平面結構出現變形。在進行建筑結構設計時，首先要對建筑長度進行合理設計，并科學確定混凝土澆筑的位置及數量，以確保能為房屋平面提供足夠的支撐，避免因為重力過大造成裂縫出現。

如果房屋長度過長時，要合理確定變形縫的數量、位置。在房屋進行橫梁澆筑時，要特別注意對橫梁的固定位置及周圍的支持部分的混凝土澆筑厚度，必要時增加配筋的數量，避免橫梁固定位置裂縫的產生造成橫梁下沉影響整個建筑平面變形。除此之外，也要注意建筑物其他外部結構的設計要求，適當設置沉降縫和伸縮縫。

3.3 合理控制澆筑構件的厚度

在進行建筑結構設計時，澆筑構件的厚度對于建筑物的耐久性和使用性能具有重要作用。因此必須合理設計混凝土澆筑構件的厚度。根據建筑行業的相關規定，混凝土澆筑構件的厚度應小于L/30～L/35（L 為構件長度），在一般民用建筑澆筑構件厚度設計時要保證其不小于100mm。在具體的設計過程中要結合建筑物的具體要求確定澆筑構件的厚度，使之符合標準要求。如果澆筑構件過厚，會對四周墻體產生較大的壓力，易產生裂縫，如果澆筑構件過薄，不足以支撐建筑物垂直方向施加的重力，也易產生裂縫。澆筑構件產生的裂縫主要分布情況如下圖所示。

圖2 澆筑構件裂縫分布示意圖

3.4 確定合理的混凝土等級

在進行建筑結構設計時，要根據不同部位確定澆筑混凝土的強度，一般情況下，混凝土強度越高，澆筑構件越不易出現裂縫，但在一定程度上增加了水泥的使用量，投入的成本也會相應的增加。因此要根據建筑物建設要求，結合相關標準確定各部分的澆筑強度，如在對澆筑梁進行設計時要結合周圍各部分的強度確定澆筑梁的澆筑強度，如圖所示。

圖3 澆筑梁澆筑強度與周圍各組成部分強度的關系

3.5 加強配筋的合理設置

在建筑結構設計時，要加強建筑中鋼筋使用的位置、形狀以及型號等的合理設置以降低混凝土結構出現裂縫的可能性。配筋率是鋼筋混凝土構件中縱向受力（拉或壓）鋼筋的面積與構件的有效面積之比，可以很好地反映建筑結構中鋼筋的設置情況。

在具體的建筑結構設計時，要結合建筑目標要求，加強配筋的合理設置，降低混凝土裂縫產生的概率。不同建筑部位的配筋率各不相同，應注意對各部位配筋率的區分設計。如在進行澆筑平板配筋設計時，要根據平板的長度確定鋼筋的具體數量，鋼筋數量過多或者過少都會容易造成混凝土澆筑平板出現裂縫。另外，對于澆筑梁的配筋設置時，要加強對澆筑梁兩端墻體的支撐能力，必要時可以設置圈梁來增加主梁的支撐力，避免造成主梁下沉。在進行其他構件的澆筑過程中，要嚴格把控鋼筋的數量控制好配筋率，盡可能減少混凝土裂縫的出現。除此之外，在現代建筑結構設計時也多采用混凝土添加劑像混凝土膨脹劑增加混凝土的密度或者設置沉降縫、伸縮縫等措施，結合配筋設置最大程度減少混凝土裂縫。

3.6 注重預埋構件的設計

在進行建筑物結構設計時，應重點考慮樓板澆筑涉及到管線槽口、下水管道等很多預埋構件，如何合理地處理樓板和預埋構件的關系也會直接影響樓板裂縫的出現。在對管線槽口進行預埋時，要按照相關規定和要求進行施工確保管線槽口的直徑和厚度。如果存在管線交叉的現象，一定要保證管線的走向，千萬不能將其直接交叉疊放在一起，避免后期使用過程中出現安全問題。需要在樓板上進行開口設計時，要對開口四周進行加固處理，避免開口四周因澆筑時間不一致出現塌陷現象，還要注意開口大小。另外，預埋構件應盡量避開混凝土內的鋼筋位置。

4 結束語

在進行建筑結構設計時，要充分認識到混凝土裂縫造成的危害，并對其生成原因進行分析，以便采取科學先進的建筑結構設計理念，遵循建筑平面設計原則，合理控制澆筑構件的厚度，加強配筋的合理設置等效措施降低建筑物出現混凝土裂縫的概率，進而保證建筑物的耐久性和適用性。