淺析建筑結構設計中的裂縫控制措施

錢文浩

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引言

由于混凝土具有干縮等特質，在實際工程中。裂縫的產生比較普遍，然而，對于有防水要求或某些敏感部位，裂縫的產生會影響混凝土的自防水性能，對于外露部位，開裂后嚴重影響觀感，且裂縫發展后，修補較為困難，且效果不夠理想，因此，應深入分析裂縫的成因，通過合理的設計手段，適當調整相關設計及配筋，避免裂縫的產生，為提升工程質量打好基礎。

1 裂縫的特點

要找到裂縫產生的原因，首先就是分析裂縫產生的原因以及裂縫的特點，才可以更具有針對性。裂縫的特點有以下幾個：第一，裂縫的方向一般為豎向裂縫，其長度受到墻體的高度影響，墻體中間的位置裂縫是最寬的，并以此為中心向兩側逐漸變細而消失；第二，裂縫分布比較集中，數量較多，寬度在0.3mm之內，墻體中間裂縫數量大于兩端且裂縫最大；第三，裂縫一般在拆模后產生，溫差變化對裂縫產生影響很大，裂縫在大氣中暴露后，時間越長裂縫數量越多，但不影響裂縫寬度，同時修補后的裂縫依然有著輕微漏水現象[1]。

2 裂縫的主要類型

2.1 塑性沉降裂縫

沉降裂縫主要是由于不同結構主體之間的基礎沉降變形產生，當地基壓縮模量較小時，隨著自重荷載的不斷增加，地基變形也相應增加，同時，地基的變形是一個長期發展的過程，同時，當不同的建筑位于不同的基礎上時。建筑之間會產生沉降變形差，也是產生裂縫的原因之一，因此，沉降裂縫的控制，重點是控制地基的變形差。同時，沉降觀測作為施工控制手段，可以檢測地基的變形情況，達到設計要求時，可以認為結構的沉降滿足規范要求，可以有效減少沉降裂縫。

2.2 混凝土質量問題

混凝土質量的控制關鍵是混凝土的強度，控制混凝土的質量需要從控制材料質量、控制配比、控制時間三個方面進行把控。第一方面為混凝土材料質量，凝土材料質量強度較差，將會導致在混合過程中難以滿足建筑工程的施工要求，在后期使用過程中容易出現開裂的現象。第二方面是混凝土的配比，混凝土當中需要用到的材料有水泥、石沙、骨料等，如果沒有進行合適的配比，會導致混凝土的強度不足，出現水分過多、水分不足的問題，導致建筑物中出現細小裂縫。在后期使用過程中會因為溫度、濕度的改變，由細小裂縫轉變形成寬度較大的裂縫，影響建筑物的使用價值。第三方面是混凝土拌和不均勻，將會導致承載力分布不均，出現局部受力過大或局部材料不均勻導致的開裂等問題，對于建筑整體結構造成的危害非常大。尤其是當運輸、施工間隔時間較長的情況下，不均勻的混凝土會出現離析的現象，導致內部水泥、骨料等相互分離，對后期澆筑過程造成較大的影響。如果在工程當中發現由于混凝土材料比例混合不均，就必須對混凝土建筑進行返工處理。

2.3 溫差裂縫

建筑工程整體施工管理的時候，所有建筑材料幾乎都涉及混凝土的生產和使用，所以在工程中，施工所用的混凝土直接影響了整個建筑工程的施工質量和安全。施工階段內混凝土內部為何會出現裂縫，主要原因則是其內在溫度差的存在。混凝土在施工的時候很有可能會出現吸水化熱的情況，這就可能會讓施工時的混凝土內部和外部直接出現了比較大的溫差，而使得混凝土內部和外部出現裂縫。有一些還可能是不好的天氣影響等一些外在原因導致的，或是混凝土在被使用的過程中，里面溫度太高，在凝固的時候會跟著混凝土含水量的變化隨即蒸發然后帶走一些熱量，然而外部的混凝土溫度基本不會發生變化，進一步就有了內在的溫度差，也就出現了裂縫[2]。

3 結構裂縫的控制措施

3.1 建筑材料的控制措施

要想控制好裂縫，首要任務就是合理選材。設計人員要對材料有一個準確的認識，找到功能性和實用性的融合點。水泥鋼筋是建筑工程的主要材料，設計人員要先準確計算建筑的承載力，再找到相對應的水泥，最后根據水泥標號選擇適宜的鋼筋。為進一步提升混凝土結構穩定性，需要適當加入增強材料。當前最為常見的增強材料有無機纖維、金屬纖維，設計人員要根據實際情況進行選擇。另外，設計人員對膨脹劑要有一定了解。當下應用最廣泛的膨脹劑有復合型、硫鋁酸鹽型、明礬型。混凝土在硬化過程中，體積一定會發生變化。這時就有了膨脹劑的用武之地，通過補充收縮體積，從而讓混凝土有一個穩定的結構。另外，膨脹劑在抵消拉應力方面也有亮眼表現。當前，要想實現全面控制，還需要考量周全。在結構設計時，設計人員要清楚建筑整體強度，并注重關注澆筑環節，避免由于設計不科學，導致沉降不均勻，澆筑構件產生的裂縫主要分布情況。當沉降在可控范圍內，各項應力變化就不會對混凝土結構造成重大影響。除此之外，設計人員還需注意這些方面問題。在陽光照射、建筑拐角、結構跨度等區域進行特殊處理，除了要使用雙向雙層鋼筋，還要滿足相關規范。具體來說，角度設定間距要控制在120mm以內。跨度大于4m的地方，要讓負彎鋼筋保持一定距離，并在外墻部位添加放射性鋼筋。每一個墻角處所放置的放射性鋼筋數量要大于八根，長度要超過2.1m。在多措并舉下，提升方案的科學性，從而最大程度保證建筑結構的穩定。

此外，引入新型材料很有必要，這是阻止開裂的有效手段。比如將抗裂水泥納入設計方案中，能夠獲得三個好處。一是操作簡便，降低施工難度。二是提高混凝土強度，使基板更加牢固。三是水泥用量降低，可最大程度降低資源消耗。再比如運用環氧樹脂混凝土，由于其凝結時間短，對溫度要求不高，所以可以在任何環境中應用。同時，環氧樹脂混凝土屬于復合材料，對提升混凝土耐久性、粘附性很有幫助。

3.2 平面布置的控制措施

平面布置是結構設計中一項重要工作，布置是否合理直接關系到設計質量。當建筑結構平面存在坑洼情況時，要做好兩件事。第一件，依托工程實際合理添加拉梁。第二件，對平面結構四周樓板進行加厚處理。當然，厚度增加時，鋼筋配置也要調整。膨脹加強帶能夠最大限度補償收縮，不給結構裂縫的產生提供機會。當前，膨脹加強帶的應用形式有三類，分別是連續式、間歇式、后澆式。設計人員要依托現場情況進行選擇，這樣才能達到控制裂縫的目標。

3.3 建筑物沉降變形控制

建筑結構的基礎是整個建筑工程的重中之重，其設計應該參考地質勘查數據和施工方案，同一種建筑結構不能選用兩種不同的基礎形式。采用天然基礎時，應精確計算各個基礎的沉降量數據，當相鄰基礎的沉降量偏差超過設計規范要求和相關標準時，應及時科學的調整并重新核算，直至相鄰基礎沉降量達標后方可進入后續工作。采用樁基礎時，應結合施工實際需要選擇是否進行沉降基礎驗算。對于形式復雜的建筑建構，例如層數相差較大的高低層連接一體的建筑，在高低層連接處建筑物所受到荷載較大，處理不及時會出現較大的沉降偏差，撕裂建筑結構。因此，一般在兩邊結構沉降完成后，采用后澆帶技術補充澆筑。

3.4 應力集中縫的控制

應力集中縫的控制在很多區域都會在結構周圍打孔或者鉆洞，如工業建筑群、民用建筑群，與此同時，有一些結構在長度變化可能會出現端面的突變情況，這些結構在外部環境變化時很容易受到影響而出現收縮現象，在孔洞和斷面的轉角的地方結構可能會有應力集中的現象，就有可能會有結構裂縫，如若出現這種狀況，我們可以用下面兩種方式解決，一個是把圓孔邊或者轉角的結構筋加固，在建筑的轉角處添加幾個斜向的鋼筋或者網片；第二種方式是把邊角鋼筋加在孔洞的邊緣處，進一步對上述位置出現裂縫的現象得到有效控制。

3.5 對溫度進行合理控制

溫度對混凝土建筑影響也是比較大的，如果剛好施工地區晝夜溫差比較大，直接產生的冷熱交替現象嚴重，就會嚴重影響混凝土的建筑質量。室內外產生的溫差也會直接導致混凝土產生開裂現象。所以我們在進行施工的時候，要分析實際情況有針對性地對混凝土施工采用相應對策，避免溫差大引起混凝土的裂縫出現，減少攪拌施工對固化土有不好的影響。有關部分在施工的時候尤其要注意高溫，在這個基礎上按照要求合理有效地減小室內外溫差，如利用墻體厚度。在進行澆筑時，我們還可以通過降低澆筑溫度來使混凝土在這個狀態下很快形成混凝土結構，以創造更適合施工的條件。如果處在高溫的環境下，還能用噴涂或者遮光的方式把物料的溫度降低，接著用一些設備進行澆筑，如冷凝管。不管溫度變化較大還是較小，都應該有相應的預防方法，及時降低溫度變化對工程產生的負面影響。

3.6 混凝土收縮裂縫的控制

混凝土收縮產生的應力，尤其對于大體積混凝土如基礎、底板、地下室頂板等，應在混凝土的中間位置配置構造鋼筋網片，對于截面較大的梁、剪力墻等，也應在中部配置抗裂構造腰筋或者鋼筋網。同時，對于核心筒等部位，由于墻體水平承載力均較高，因此在收縮時，其應力會集中于連梁處，對于截面較小的連梁，也應注意其收縮開裂問題。與此同時，也要加強現場的施工養護，減少混凝土的收縮。對于面積較大的樓層，在施工時，可以考慮設置收縮后澆帶，等混凝土收縮基本完成后，再整體封閉，可以有效釋放混凝土收縮應力，同時還可以通過添加外加劑等措施，減少混凝土的收縮。

3.7 混凝土結構加固修復設計

混凝土出現裂縫后，首先應對裂縫產生的原因進行評估，對于不影響使用的裂縫，如超載產生的裂縫，如果不影響結構的整體安全，持續觀察后沒有開展的趨勢，可以考慮不做處理或適當對表面進行處理即可；對于影響防水性能的裂縫，如外墻、底板、水池等部位，則需要首先對裂縫進行封閉，如使用環氧砂漿等，保證裂縫得到及時封堵，同時封堵后還需要對裂縫進行持續的觀察，確保不再開展，另外，這些部位的防水構造也要按照規范及設計要求完成；對于影響結構安全的裂縫，如改變使用用途后，荷載超過設計荷載范圍時，則需要對相應的結構構件進行加固，加固方式包括加大截面、鋼板加固、碳纖維加固等，并且應經過專業的設計單位進行計算分析及設計。保證結構的安全及使用性能[3]。

4 結束語

裂縫的產生屬于混凝土結構中無法避免的一個問題，大多數混凝土結構也能夠帶裂縫工作，我們沒有必要談“縫”色變，在實際項目中，遇到裂縫時應理性分析，采用適當的辦法對裂縫進行處理，避免過度浪費；如為局部裂縫，可局部處理，當出現大面積的裂縫時，應組織專家會議，找出問題所在，并針對性地對設計或施工方案進行調整，保證結構滿足使用的要求。