探讨建筑结构设计中裂缝成因及防治

吴庆

摘 要：建筑裂缝一直以来都是不可避免的工程问题，必须引起足够的重视。因此，在工程建设时，要及时了解裂缝的成因，并在设计及施工时做好相应的防治措施，才能有效确保建筑物的质量，以达到相应的安全性、承载力及耐久性。本文首先探讨建筑结构设计中裂缝的种类，并分析了结构设计中裂缝的成因，从而采取有效的防治措施来减少裂缝产生。

关键词：房屋建筑；结构设计；裂缝；防治措施

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）09-0136-01

引言

结构设计是工程建设的首要阶段，在建筑结构设计时，如截面不够，梁的跨度过大、高度偏小，或因设计计算错误，受力钢筋截面偏小或楼板太薄，或由于开洞、留槽引起应力集中，构造处理不当，现浇混凝土主梁上次梁支座处没有设置附加箍筋或吊筋，或者由于各种结构缝设置不当等因素均易导致混凝土开裂。因此，必须要保证设计的结构具有足够的强度和强度储备，而且针对不同的结构应采取相应的抗裂措施，以确保建筑结构设计达到规范要求。

1 建筑结构设计中裂缝的种类及成因

1.1 干缩裂缝

在混凝土地养护工作结束一段时间之后，常会发生干缩裂缝，同样的情况也可能发生在混凝土浇筑结束7d之后。水泥浆之中水分会发生无法逆转的干缩现象，其干缩裂缝的产生又会因为水分的蒸发程度而呈现出形态上的差别。

1.2 沉陷裂缝

当结构地基的土质不均匀或者整个填土过程存在瑕疵时，就很有可能会发生沉陷裂缝。当然，模板刚度因素以及模板之间支撑间距的宽窄程度，底部是否松动等也是造成沉陷裂缝现象发生的可能原因，特别是在冬季，冻土随即融化的特点使得裂缝发生的几率会大大增加。

1.3 温度裂缝

大体积的混凝土表面或暴露于较大幅度的温差环境中的混凝土结构中，常常会发生温度裂缝。完成浇筑之后，混凝土硬化过程产生大量的水化热，这部分水化热使得其内部的温度急剧升高甚至会到达70℃的高温。如图1所示。

2 结构设计中存在的问题

建筑物顶层端部剪应力和温差之间呈现正比关系，并且与水平阻力系数、材料弹性模量、建筑物的长度等呈现线性关系。在结构设计方面，考虑强度计算与抗震结构的措施较多，而相关措施中用以控制温度应力的则相对少一些。一般来说，住宅楼的顶层端单元内外纵墙是经常会出现裂缝，如图1所示。而造成这一问题的最常见也是最主要的原因就是在结构设计时未采取措施或所采取的措施未能取得预期效果。此外，对于砖混房屋来说，其长度一般过长，规范中一般总长度超过50m的应该设置伸缩缝，但实际中尽管部分房屋的长度已经达到了标准，但是常常不会采取应对措施。构造柱是增强建筑物整体性以及强化抗震能力的措施，过去在多数的构造柱设置中，只要注意对抗震规范的遵守，即便有所忽略也不会算做是设计错误。

3 建筑结构设计裂缝控制措施

3.1 现浇混凝土楼屋板产生裂缝的措施

設计上重视结构的整体刚度，避免房屋的不均匀沉降造成的内部拉应力以及剪应力；混凝土构件中配筋宜采用较细直径钢筋和间距相对较密的方案，同层同方向的钢筋不能有较大的直径差异；需要严格控制裂缝的，应当采用可强化握裹力的热轧带肋钢筋，楼板的分布筋以及构造筋，出于对握裹力的考虑应该首先考虑采用变形钢筋，尤其是直径小的分布筋与构造筋；负弯矩钢筋应当在端跨内整跨拉通，并延伸过第二支座，让墙体的变形与楼板变形能够借助负弯矩钢筋传至中跨，协调3个构件在温度应力作用下的变形；单向板单位长度分布筋不应少于5根，当然温度变化较大时，宜适当增加；屋面板阳角处若东西山墙位置第一开间板的跨度≥3.6m左右时，要采用双层双向钢筋，且阳角处的钢筋间距宜控制在150mm以下，跨度为3.6m以上的楼板钢筋间距宜控制在100mm范围内，跨度低于3.6m的现浇楼板，其负弯矩钢筋需要拉通；每层楼屋面板的外墙角处设放射钢筋，配筋范围大于板跨1/3，长度至少2m，数量每处不低于7根，钢筋间距限制在100mm以下。

3.2 钢纤维混凝土在裂缝控制设计中的应用

对于《混凝土结构设计规范》中对裂缝宽度的规定，经常会遇到验算时不符合的状况，这时就需要采取一些构造措施加以调节。比如对截面尺寸、混凝土强度等级以及钢筋直径或截面面积的调整等。但是在某些特殊情况下，以上措施往往也会无法满足其设计要求，甚至于此类措施根本无法实施。这时，可以考虑采用钢纤维混凝土。

3.3 墙体温度裂缝在设计中的对策

3.3.1 调整楼房高度

重视楼房高度调解，追求屋面标高一致，错层的房屋应当在错层部位设置墙体构造柱。

3.3.2 设置圈梁

这是消除温度裂缝的最佳方法。圈梁连接构造柱，构成约束墙体的框格，维持墙体的箱型结构，改善砌体受力性能，抵抗裂痕出现。同时，屋面圈梁设置时应当沿着每道墙体完成，避免可能引发应力集中的半圈梁，按规定设置各圈梁。

3.3.3 使用微膨胀混凝土

抵抗温度裂痕可以借助微膨胀混凝土加以实现。只要这一过程调配合适，结合完善的养护工作，就可以避免出现或减轻屋面温度裂缝的产生。此外，设计中必须谨慎处理在超长建筑混凝土中微膨胀剂的加入。一般情况下，因为微膨胀剂带给混凝土较高的离散性，因此往往较难把握微膨胀剂加量与伸缩缝间距之间的关系，使得具体把握时存在着困难，因此在实际中，微膨胀剂的使用需要结合诸如后浇带或加强带之类的其他措施，并辅之以合适验算后才能够在超出规范的情况下，比较稳妥的实现对伸缩缝间距的加大。

4 结语

综合上述，裂缝是建筑工程质量通病，裂缝的存在不仅可降低构筑物的安全性，最终还会影响构筑物的承载能力和使用寿命。因此，必须从工程设计、施工、使用及维护等各个环节来确保质量，从而减少裂缝产生。

参考文献

[1] 刘峰.混凝土结构裂缝成因与防治措施浅析[J].华章，2009（13）：43-45.

[2] 张静.浅析混凝土产生裂缝的原因及预防和处理[J].才智，2009（28）：45-47.