房屋建筑結構設計中現澆混凝土裂縫控制研究

林永銓

摘 要：從結構設計的觀點出發，列舉了房屋建筑結構設計中的現澆混凝土裂縫類型，提出了房屋建筑結構中引起現澆混凝土裂縫的成因，對如何有效地防止現澆混凝土結構的裂縫進行了詳細的論述，并從結構設計的角度，分析了房屋建筑結構設計中現澆混凝土裂縫的控制方法，為房屋建筑結構設計中的現澆混凝土裂縫控制提供參考。

關鍵詞：現澆混凝土；裂縫控制；結構設計

中圖分類號：TU755 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）02-0013-03

1 混凝土結構裂縫的形成

混凝土結構的開裂無法避免，但其危害程度卻可以得到有效的控制。裂縫的形成與材料、設計、施工、溫度等因素密切相關，本文從結構設計角度探討如何有效地控制裂縫的發展和減少裂縫的寬度。

2 現澆混凝土裂縫類型

2.1 結構裂縫

根據當前我國房屋建筑結構設計的現狀可知，現澆混凝土結構在整個結構設計中起著舉足輕重的作用，其整體的施工效果將直接關系到工程的整體質量。現澆混凝土結構的構件種類繁多，構件之間的連接部位，在使用時間長后，會出現裂紋。在整體結構設計中，由于構件的設計不夠合理，因而在整個工程中必然產生一系列裂紋。

2.2 應力裂縫

房屋建筑施工時，其各結構構件會相互影響。特別是在現澆混凝土的施工中，由于溫度、環境等多種因素的影響，必然會出現一系列的應力，導致出現裂縫。根據當前我國住宅建筑結構的施工情況可知，現澆混凝土結構施工后，其本身的含水量會逐步流失，而其本身的體積也在不斷縮小。由于各構件的張緊度差別很大，因此在以后的使用中必然會出現大量的應力裂紋[1]。

2.3 塑性裂縫

混凝土澆筑初期尚處于一定的塑性狀態，若表面沒有及時覆蓋，受風吹日曬，表面游離水分蒸發過快，將產生急劇的體積收縮，而混凝土早期強度低，不能抵抗這種變形應力便會引起開裂。混凝土水膠比過大，模板、墊層又過于干燥，吸水量大，由此導致混凝土出現塑性裂縫。

這些裂縫對結構危害較小，但仍需進行表面處理。特別是豎向收縮時，其收縮速率相對較慢，從而出現了嚴重的塑性開裂等問題。此外，塑性裂紋產生的裂縫深度較大，且在其形狀上呈現不規則的特點，通常在混凝土完全硬化前發生裂縫。結構的受力不同，產生的裂縫也會有很大的不同，這是目前最普遍的一種。

3 房屋建筑結構中引起現澆混凝土裂縫的成因

3.1 設計問題

結構設計環節，若不能有效地對其自身構造進行有效的管理與控制，在以后的一系列施工中，很可能會出現各種各樣的質量、安全隱患。同時，由于不同構件間的應力難以得到有效的控制，從而使結構在使用期間發生不同程度的開裂。在設計階段，主要將強度等級和配筋的設計有機結合起來，若不能在結構設計中對已有的基礎設施進行有效的協調與處理，必然導致出現嚴重的開裂問題。

在建筑結構設計過程中經常會出現高度偏小、截面不夠、梁的跨度太大、配筋位置不科學、結構縫的設計不當等問題，這些因素都會對混凝土的施工質量產生一定的影響， 從而引起混凝土開裂， 對建筑工程的施工質量產生影響。

3.2 配料問題

結構成分在房屋建筑結構設計全過程起著舉足輕重的作用。混凝土一般是由水、水泥、砂、石子及外加劑等材料構成，材料的質量好壞程度將會直接決定建筑物的質量。在實際施工過程中，經常會遇到施工材料質量不過關的現象，從而影響混凝土的耐久性和強度，誘發裂縫的產生。

在進行結構設計時，必須確保加入后的材料都能有效地提高其性能。施工階段，不同種類的配料的具體用量和使用方式，存在著很大的差別，若不能全面分析目前的影響因素，會難以保障結構本身的完整性和可靠性[2]。

3.3 環境問題

在房屋建筑的結構設計中，若不能全面、高效地分析各種環境因子，則難以在實際操作中保障系統的工作品質，不能滿足當前所提出的各項需求。受多種自然因素的影響，如溫度、風速等，建筑結構本身的現澆混凝土體系會產生一系列的問題，從而產生各種不同的裂縫。

4 現澆混凝土裂縫控制

4.1 房屋長度與寬度設計

在對當前房屋結構設計現狀進行深入分析的基礎上，本文提出了一種對房屋有效方法，其基本思路是防止在建造過程中出現大跨度的現澆混凝土。當房屋長度超過規范值時，需在中部設置收縮后澆帶進行處理，以減少由于基礎沉降而產生裂縫[3]。其距離控制在30 m左右。而后澆帶位置應該設置在梁和樓板1/3跨處，寬度控制在800～1 000 mm。在進行后澆帶處理房屋長度時，保證墻、梁和板完全分開，鋼筋仍宜連續配置。當房屋長度超出規范規定數值較大時，宜設變形縫。

在房屋建筑的結構設計工作中，往往有一些建筑采用建筑群的形式。在各類建筑物的設計過程中，應科學、合理地對各建筑物的高度參數進行科學、合理管控，并合理引入并有效運用現澆混凝土的控制方式，從而為設計中的系統提供可靠的保障。結構設計中要采用具有專業性質的后澆帶結構，合理地布置沉降縫結構，從而取得較好的效果。

4.2 外露構件設計

在房屋建筑的結構設計中，必然會包含很多裸露的構件，在對這種構件進行分析時，有效地控制長度和伸縮參數，從而促進該部件在高工作狀態下工作。暴露在外的部件有雨篷、掛板等，在專業的設計中，如果發現橫向的長度超過了一定的標準，就需要在構件的結構和設計上，對伸縮縫進行科學調整。

在此基礎上，合理地使用此種結構，可以最大程度地確保該構件在組裝完畢后仍能正常、穩定地工作。在當前的整個設計階段，要對外露部件的橫向長度進行有效管控，嚴格按照現行的標準、規范進行實施。特別暴露構件的橫向長度，應控制在12 m以內[4]。

4.3 強度等級設計

目前現澆混凝土板的強度等級普遍是C30。在房屋結構中，若要求墻體和柱身全部澆筑的混凝土強度等級必須一致，則相應的現澆板和樓面的級別也要同樣設定。但在普遍設計階段，現澆混凝土板的強度等級比墻、柱混凝土等級要低一些，那么就需要根據實際情況，積極采取有針對性的措施，使混凝土核心部位的強度等級得到有效提升。

4.4 構件厚度設計

在房屋建筑結構設計中，一般都要求對構件本身的厚度進行科學、合理地設定，以確保相關構件的各項參數均能得到有效的控制，從而達到對各類裂縫問題的有效規避。在設計階段，如果各種不同構件的厚度太小，在使用中這種構件難以承受現存的壓力，必然會造成構件間出現嚴重的裂紋問題。為防止開裂，必須通過適當調整構件的厚度來提高結構本身的抗裂能力。在對現澆混凝土板跨的設計中，應編制并貫徹已有的設計方案，以確保既有結構構件設計的科學性和合理性。

4.5 結構設計

現行的混凝土結構設計多以荷載、變形和裂縫計算為主，再根據設計規范中的構造要求進行構造加固措施。結果表明，這種方法還不足以阻止產生裂紋，尤其是變形裂紋。

因此，在結構設計中，應該做到：①提高混凝土的耐久性，并給出具體的耐久性指標。②合理設計混凝土結構，在可能出現應力集中的地方，增加設置構造筋。③在受力較大的情況下，應留出足夠的變形空間，以減少約束在某些構件間可以考慮采用滑動形式。④在有裂縫的地方增加結構筋，結構筋應選用較小的變形筋或鋼筋網。⑤當荷載和結構條件許可時，應采用低強度等級的混凝土。

為提高現澆板的抗干縮和溫度變形性能，采用雙層、雙向配筋，其配筋間距不宜超過200 mm，樓板筋的配筋比例不得低于0.3%。跨度3.9 m以上的樓層，都要采用雙層、雙向配筋，在陽角上的鋼筋間距不得超過100 mm，鋼筋的直徑不能小于8 mm，且宜選用高強度的可變形鋼筋。在陰陽角轉角處配筋要加強，建議與設計單位協商，在整個房間內設置負筋，并適當增加配筋率。

在建筑物長達40 m的情況下，可以在平面內設置后澆帶，并采取一定的微膨脹防裂措施，即建筑屋面的傳熱系數不宜大于1.0 W/（m2·K）。

4.6 內外部環境溫度的平衡設計

通常情況下，混凝土內部的溫度是由水泥水化熱的絕熱溫升、澆筑溫度和結構的散熱溫度等因素共同決定的，而澆筑溫度與外界氣溫存在著密切的相關性。在進行澆筑過程中，應注意控制好混凝土澆筑的溫度，避免出現水熱化等現象，防止由于溫度變化而引起收縮裂縫。盡管混凝土的熱脹冷縮是必然的，但在混凝土澆筑過程中控制內外溫度的變化，就可以減小混凝土的熱脹冷縮，從而控制澆筑混凝土出現裂縫。

若外界溫度比較高，在混凝土澆筑時，應盡可能地進行多次澆筑，以減小混凝土分層澆筑的厚度，并充分利用混凝土的表層來散熱。為防止混凝土表層與內部的溫差過大，減小內部和外部的溫差，可采用覆蓋材料或噴灑水分等方法來控制混凝土表層溫度。

可通過優化混凝土配合比，降低水泥用量。在混凝土中摻加粉煤灰，不僅可以有效的降低水泥用量和水化熱，而且還能夠降低混凝土單方水泥用量和用水量，有效降低混凝土自身體積收縮。此外，將高效減水劑或粉煤灰添加到混凝土中，能夠使混凝土具有比較好的可泵性、抗滲性、和易性、抗離析性能，避免發生泌水現象，降低裂縫的產生。

4.7 加強配筋設計

對構件的配筋率進行合理的控制，可以有效地控制構件的裂縫寬度。按照混凝土的結構設計規范，不能低于0.2%或 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?中的較大值。而對于板和梁的不同構件中，相關配筋率以及鋼筋間距都必須符合規范值。通過合理的參數配置并采用直徑小間距密的設計原則，增強混凝土同鋼筋的混合程度，從而可以有效降低構件裂縫。在進行構造配筋和設置間距（包括受力和構造配筋）時同樣要按照規范，以控制在建筑構造中出現裂縫的幾率。

鋼筋的配筋率對鋼筋混凝土結構的抗剪性能和開裂性能都有很大的影響，而加強鋼筋的配筋設計可以起到很好的抑制作用。結合實際情況，采用合理的配筋間距，以減小構件的開裂。在樓板的配筋上，應該在面板上設置雙向鋼筋網狀結構。

4.8 洞口加強措施

當樓層中有預埋管線時，要做好管線和洞口的合理布置，如果在地面上有預先埋設的管線，可在管線上方設置鋼絲網。而樓層預埋管線的直徑不能大于板厚1/3，也不應超過50 mm，管壁與樓板上下邊緣之間的距離不能少于25 mm。在板內預先埋設的管線應該使用線箱，而不能將管線交叉重疊。若樓面存在開洞時，則根據其大小洞口周圍進行合理的措施。孔徑<300 mm時，應將板內鋼筋穿入洞口并從洞口繞過，不可切割，以保證配筋結構的完整性；300 mm≤孔徑≤1 000 mm時，要進行配筋構造；在孔徑>1 000 mm時，應在洞口邊增設邊梁。在剪力墻洞口直徑≥800 mm時，應在洞口附近設置橫向、縱向鋼筋，以避免墻體上的小孔口角裂；在剪力墻孔徑>800 mm時，應在洞口兩側設置邊框，并設置結構縱向鋼筋。在梁腰部預留孔洞時，應盡量設置在受拉、剪應力較低的位置，即梁跨的2/3，梁高的1/3，并在洞口附近增加箍筋、斜筋，以加強結構。

5 結語

要使實際中的混凝土出現裂縫問題能夠得到及時、有效的管理與控制，就必須對其進行設計、施工等各個環節的改進與優化，并加強對裂縫的控制，使各種結構形式間的配合使用。該方法既能確保混凝土的裂縫控制，又能有效地改善房屋的結構設計。

參考文獻

[1] 畢大博.房屋建筑結構設計中現澆混凝土裂縫控制[J].建筑技術開發，2021，48（13）：3-4.

[2] 羅福軍.房屋建筑結構設計中現澆混凝土裂縫控制策略[J].現代裝飾，2021，495（34）：7-9.

[3] 黃麗霞.房屋建筑結構設計中現澆混凝土裂縫控制措施[J].國際援助，2020（21）：145-146.

[4] 馬文亭.房屋建筑結構設計中的現澆混凝土裂縫控制措施分析[J].磚瓦，2021（4）：173-174.