基于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制裂縫的策略分析

李海霞

（南通原點建筑工程設(shè)計有限公司，江蘇 南通 226000）

建筑結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生無法避免，但可通過外界干預(yù)降低裂縫產(chǎn)生的概率及其損害程度。如何控制建筑結(jié)構(gòu)裂縫，并施以合理的手段進(jìn)行處理，是工程技術(shù)人員需要深入探究的課題。建筑結(jié)構(gòu)裂縫會對建筑的穩(wěn)定性、使用壽命與安全性造成不同程度的影響，為解決裂縫問題，必須深入探究裂縫成因，基于此提出可行性對策。

一、建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的危害

一般的建筑裂縫對建筑本身沒有損害，當(dāng)裂縫寬度超過建筑可承受的界限就會影響建筑的適用性、耐久性與穩(wěn)定性。建筑裂縫危害包括：一是建筑物抗剪能力減弱。工程結(jié)構(gòu)裂縫會降低建筑的結(jié)構(gòu)強度，影響其抗剪能力。如果材料剪斷時產(chǎn)生的極限強度超過結(jié)構(gòu)承受范圍，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面發(fā)生開裂，嚴(yán)重者影響建筑結(jié)構(gòu)性能。隨著可支撐抗剪作用的截面面積不斷減小，容易導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)抗剪能力下降；二是建筑結(jié)構(gòu)裂縫會降低結(jié)構(gòu)強度。建筑結(jié)構(gòu)裂縫會導(dǎo)致橫截面位置的中心軸發(fā)生位移，如果結(jié)構(gòu)裂縫較為嚴(yán)重，建筑結(jié)構(gòu)易發(fā)生形變，隨著裂縫寬度的持續(xù)加大，建筑結(jié)構(gòu)變化隨之增大，其疲勞度順應(yīng)下降，最終導(dǎo)致建筑無法正常投入使用。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制裂縫的策略分析

（一）控制材料質(zhì)量

設(shè)計人員依照施工需求及混凝土結(jié)構(gòu)性能合理選擇水泥，科學(xué)控制外加劑與摻合料的比例，將砂石含泥量控制在施工要求范圍內(nèi)。常規(guī)條件下，水泥多選擇硅酸鹽品類，避免使用早期強度高的水泥。每立方米混凝土的水泥含量應(yīng)控制在460kg左右，減少水化熱，針對混凝土水分含量較多的情況，可適當(dāng)加入減水劑。設(shè)計者需充分考量物料進(jìn)場情況，混凝土物料進(jìn)場前，應(yīng)做好驗收工作，方案中規(guī)定質(zhì)檢部門負(fù)責(zé)核對物料質(zhì)檢證明，同時抽取部分原料進(jìn)行性能測試。混凝土原料大規(guī)模使用前需再次進(jìn)行質(zhì)量檢測，保證存儲過程中物料性能未發(fā)生改變。當(dāng)外界環(huán)境變化較大時，需重新設(shè)計混凝土配比，最大限度減少環(huán)境因素對混凝土質(zhì)量的影響。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可依照實際情況適當(dāng)添加抗裂防水劑，減少混凝土的水灰比，讓其產(chǎn)生適量膨脹，在鋼筋作用下產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，和砼本身的收縮拉應(yīng)力相抵消，從而預(yù)防混凝土開裂。

（二）提高混凝土抗裂能力

首先，適當(dāng)增加增強材料。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段需規(guī)定施工中應(yīng)加入一定增強材料，提升其抗拉性能。常規(guī)的增強材料包括無機纖維、金屬纖維等，基于此改變混凝土內(nèi)部物質(zhì)構(gòu)成，提升施工期間混凝土材料的抗拉能力。

其次，增加膨脹劑。混凝土在終凝養(yǎng)護(hù)階段會出現(xiàn)不同程度的膨脹現(xiàn)象，加入膨脹劑可避免養(yǎng)護(hù)階段因混凝土膨脹而發(fā)生的開裂問題。膨脹的結(jié)構(gòu)可中和混凝土終凝時收縮的體積，解決因濕度變化導(dǎo)致的開裂問題。市面上常見的膨脹劑包括硫鋁酸鹽膨脹劑、復(fù)合膨脹劑、明礬膨脹劑等。

（三）結(jié)構(gòu)平面布置

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)保證建筑工程結(jié)構(gòu)平面布置的規(guī)則性，防止平面布置出現(xiàn)突變的情況。針對可能發(fā)生結(jié)構(gòu)平面凹口的問題，設(shè)計人員需結(jié)合預(yù)期情況在凹口部位的邊緣增加拉梁，在其周邊樓板處進(jìn)行加厚處理。與此同時，凹口處理應(yīng)依照施工規(guī)章及技術(shù)要求執(zhí)行，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)長度合理設(shè)計控制對策，如果結(jié)構(gòu)長度符合規(guī)定，應(yīng)在地下部位設(shè)置后澆帶，同時在上部位設(shè)置膨脹加強帶。常規(guī)條件下，后澆帶設(shè)置需在梁板之間，后澆帶需將其跨度控制在0.8m～1m之間。膨脹加強帶的寬度為后澆帶寬度的二倍左右，加強帶旁側(cè)應(yīng)布置好密孔鋼絲網(wǎng)，將混凝土和后澆帶隔離，方便后續(xù)施工。

（四）溫度裂縫控制對策

混凝土易受溫度影響，存在熱脹冷縮的現(xiàn)象，混凝土中的水泥使用情況需結(jié)合施工實際需求。水泥存在水化風(fēng)險，容易導(dǎo)致其內(nèi)部凝聚過多熱量，混凝土結(jié)構(gòu)在溫度的影響下，其應(yīng)力不斷擴張，澆筑過程易發(fā)生開裂問題。介此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)充分考慮內(nèi)部熱量過高的情況，適當(dāng)減少水泥用量，可用其他材料替代普通水泥。除此之外，混凝土攪拌振搗過程中，應(yīng)注重攪拌技術(shù)，合理應(yīng)用施工手段，有效發(fā)揮混凝土的性能。

（五）荷載裂縫控制對策

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)充分考慮荷載裂縫。該裂縫成因是早期混凝土強度尚未充分發(fā)展起來，受到荷載作用后必然引起開裂。荷載裂縫嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)明確界定混凝土適用強度，對水泥質(zhì)量及細(xì)砂含量進(jìn)行預(yù)估。此外，有關(guān)入模坍落度設(shè)計，應(yīng)合理優(yōu)化混凝土運輸及布置安放場地，最大限度降低入模坍落度。入模后需及時開展振搗工作，重點施工環(huán)節(jié)需二次振搗。

（六）沉降裂縫防治對策

首先，對工程現(xiàn)場進(jìn)行實地勘察，針對施工地土質(zhì)軟硬度與地基均勻性進(jìn)行分析，合力優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)結(jié)合報告情況設(shè)計施工圖紙，針對復(fù)雜煩瑣的地基，可事先鉆孔采樣，借助BIM技術(shù)進(jìn)行模擬，對地基弱化部位進(jìn)行檢測，制定相應(yīng)解決預(yù)案。對基地加固設(shè)計中，需和上部結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，從多個角度考量設(shè)計方案的合理性，最終確定方案的可行性與經(jīng)濟性。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是加強建筑的整體剛度，對建筑外形進(jìn)行改變。除此之外，需斷開建筑物基礎(chǔ)，將其劃分成多個部分，讓建筑各個結(jié)構(gòu)可獨自進(jìn)行沉降活動，有效避免產(chǎn)生裂縫的問題。沉降縫寬度設(shè)計需依照甲方需求及國家規(guī)定來進(jìn)行，保證寬度設(shè)計的科學(xué)性與可行性。沉降裂縫防治應(yīng)關(guān)注雜質(zhì)落入問題，設(shè)計者需將其標(biāo)注處理，避免建筑發(fā)生自由沉降。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需考慮窗臺位置，將鋼筋混凝土梁進(jìn)行安裝，避免產(chǎn)生反梁作用裂縫和垂直裂縫。

（七）保證結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計的合理性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)確保結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計的合理性。出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因是前期結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理導(dǎo)致，設(shè)計者未按照實際需求繪制施工圖紙，同時未對施工現(xiàn)場進(jìn)行實地考察，單方面依照方案設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)。如果設(shè)計者沒有充分考慮建筑結(jié)構(gòu)尺寸及工程實際需求，很容易影響后續(xù)施工的有序進(jìn)行。介此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，進(jìn)行實地勘察與測量，合理選擇建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)剛度體系，依照勘察數(shù)據(jù)設(shè)計各構(gòu)件的尺寸。除此之外，設(shè)計人員可借助BIM技術(shù)，模擬測試方案合理性，依照方案規(guī)定的設(shè)計要求及混凝土澆筑順序，模擬施工過程。針對體量大、復(fù)雜度高的工程，結(jié)構(gòu)設(shè)計需全面考慮裂縫的影響因素，優(yōu)化施工方案。高層管理者應(yīng)定期組織人員培訓(xùn)，提高設(shè)計人員的專業(yè)水平，進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，為后續(xù)施工奠定堅實的基礎(chǔ)。

（八）混凝土養(yǎng)護(hù)控制

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)將混凝土養(yǎng)護(hù)作為其中一環(huán)，做好養(yǎng)護(hù)工作規(guī)劃，減少混凝土因結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化而造成的裂縫。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)明確界定養(yǎng)護(hù)措施，規(guī)定養(yǎng)護(hù)時間，控制混凝土表面的濕度。養(yǎng)護(hù)措施需充分考慮環(huán)境因素，在控制溫度和濕度的前提下，設(shè)計者需充分考慮當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境，將防雨、防凍列入方案中，并制定應(yīng)對措施。針對出現(xiàn)裂縫的混凝土基面，需及時進(jìn)行處理，在表面加入與原有混凝土同等性能的材料進(jìn)行抹平處理，同時分析裂縫產(chǎn)生原因，不斷累積經(jīng)驗，進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。

三、結(jié)束語

上文針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制裂縫的策略進(jìn)行研究，其目的是保證建筑工程順利開展，提升建筑工程整體質(zhì)量。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，設(shè)計者應(yīng)從建筑本身性質(zhì)出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場勘探數(shù)據(jù)及周邊水文條件，確定建筑結(jié)構(gòu)類型和不同部位需要承受的壓力荷載，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計，從源頭避免建設(shè)裂縫的產(chǎn)生，在提升建筑質(zhì)量的同時，提升其使用安全性。