探讨建筑结构设计出现裂缝的原因及对策

薛 彪

探讨建筑结构设计出现裂缝的原因及对策

薛 彪

（合肥水泥研究设计院 230051）

裂纹问题在建筑结构较为常见，在出现此类问题时施工建筑物的安全性和稳定性将会降低，而且整体的建筑物性能也会因此降低。因此，对建设工程施工单位来说针对裂缝问题的研究具有重要意义。因此需在早期阶段根据工程的特点设计出方案，在中期阶段给防裂缝技术做一个精确的规定，在后期阶段予以切实有效的防止裂缝做一个详细的分析与总结。本文对结构裂缝问题进行了一个简单的叙述，希望在未来的结构裂缝控制问题上起到一定的作用。

建筑结构；裂缝原因；措施；结构设计

1 建筑结构设计中裂缝的危害

我们根据裂缝所产生的不同危害将其分为以下三种类型，深度裂纹，表面裂纹和贯穿裂纹。随着裂缝不断产生，其对建筑工程所产生的危害也在不断的加强。在一般情况下，建筑工程中最为严重的裂缝为贯穿裂缝，其对建筑所产生的危害也是最大的。施工工程会被贯穿裂缝极大的破坏，建筑物的稳定性和安全性会被降低。就算深层裂缝不会给建筑结构造成大方面的破坏，可是它也在某种程度上的损害了建筑物质量。与其他的几种类型相比，表面裂缝所产生的破坏所造成的危害最为小，但是如果这种表面所产生的裂缝不能很好的处理，那么其随着时间不断的增加，裂缝也会演变成深层的裂缝，最后对建筑物的损害将是不可估计的。

2 裂缝产生的主要部位

通过长期大量的研究得出了建筑结构裂缝出现的主要位置的比例，裂缝出现在楼板的比例为 71.15％，裂缝出现在梁的比例为 24.04％，裂缝出现在超高层建筑的基础板上的比例也有一些。

3 裂缝发生的主要原因

建筑物结构裂缝出现的主要原因主要有以下两个方面：一部分裂缝是通过荷载应力和次应力引起的。另一部分裂缝是因为内部和外部的变化致使建筑物产生变形而产生的非荷载裂缝。主要有收缩，扩张，不均匀沉降的物理方面因素。据科学统计，由非荷载（收缩，扩张，不均匀沉降等）因素引起而产生的裂缝占80％以上。

4 按照裂缝类型分析裂缝原因

当今社会，构成现代的建筑结构设计的主要元素为混凝土结构，可是在气候、温度、设计施工等因素的影响下，混凝土较易产生结构裂缝的问题。

4.1 荷载裂缝

随着时间的推移钢筋混凝土在荷载作用下慢慢的产生裂缝，这种现象叫做荷载裂缝，造成这种现象的不光有机构构建的重量，而且还有建筑物自身的重量。在应对抗裂性这一性能进行结构设计时一定要考虑建筑物要受长期荷载的因素。就比如办公建筑的荷载设计标准。其他国家的荷载设计值要比我国的高出一些，但是其他国家混凝土强度的设计值又比我国的低，因此混凝土的荷载能力其他国家要比我国高得多，所以我国的建筑结构产生裂纹的现象比较普遍。

4.2 温度应力裂缝

混凝土的线性膨胀系数表示为 1×10-5/℃。在混凝土内外温差较大的情况下，会产生压应力继而产生拉应力，当拉应力大小超过混凝土的抗压极限强度时会形成所谓的温度应力裂缝。混凝土因收缩而开裂主要是因为混凝土缺水，含水量不足。尤其在内部水分不足外部环境又特别干燥的情况下裂缝容易会顺着结构慢慢贯通，从而导致混凝土建筑的表面产生表面裂缝。由于温度发生冷却收缩或干燥收缩混凝土会产生温度应力，致使建筑结构产生裂缝。下面这个式子便可以说明温度应力与构件的关系：amax=0．5tLLyl。构件中间的最大温度便是 a：组件之间的摩擦系数为 tLL；l表示构件长度。随着构件的长度增加温度应力也跟着增加。因此裂缝就比较容易产生。因此，我们也应该对结构构件的长度保持足够的重视。避免温度应力裂缝的关键点在于怎么保持混凝土水分。因为混凝土收缩而产生的裂缝多出生于施工的过程之中，因此在混凝土浇筑施工过程中应适当注意水分蒸发，以及水分和石灰的比例在外界因素的影响下发生的变化。3~4h 后浇注的混凝土会因强风天气和炎热的天气使表面水分迅速蒸发，施工人员用在表面覆盖保湿对象的方法保湿，如草袋或塑料薄膜等。建设工程进行时，应对混凝土保湿，尽量避免产生温度应力裂缝，规避建筑结构表面的开裂现象。

4.3 塑性沉降裂缝

沉降裂缝是因为混凝土主骨料等比重大的颗粒沉降时受到钢筋、模板的阻碍而产生竖向体积缩小的变形裂缝。位于钢筋上部、结构变截面的地方。沉降收缩裂缝是混凝土不均匀收缩产生的，所以应该减少混凝土沉降收缩量，比如优化混凝土配合比；充分振捣；二次振捣；健全混凝土面层质量保证体系沉降缝的合适设置能够有效防治墙体裂缝。减少建筑物长高比，对软弱地基，长高比宜小于或等于 2.5，以增加建筑的整体刚度。由于钢筋、模板在混凝土主要骨料这些比重大的颗粒沉降时对其阻碍进而产生竖向体积缩小的变形裂缝，这种裂缝便是沉降裂缝。一般是在钢筋的上部位置以及结构变截面位置。混凝土的收缩不均匀会导致出现沉降收缩裂缝，因此应该降低混凝土的沉降收缩量，如改善混凝土的配比方案；充分振动；二次振动；要想有效地控制墙体裂缝就要完善混凝土面层质量保证系统。降低建筑物的长度与高度比，这个比例值应小于或等于 2.5，来增加建筑的整体刚度。沉降缝宽度见表 1。

4.4 设计不合理、施工不当

结构的设计存在不合理的地方，就像计算荷载的错误，不合理的构造，过大或过小的梁跨度，节点的不合理，配筋位置选取错误等原因都会导致先天性缺陷。

5 预防结构设计裂缝出现的措施

（1）应从大局出发来构思整体设计，把结构的整体刚度放在重点关注的地方。为了防止房屋因不均匀沉降而产生内部拉应力、压应力，并且使结构抵抗温度应力的能力降低。应该在结构的结构设计开始时准确的计算并且来回检查，以避免漏算和误判。也应正确的记录和把关设计资料和数据。

（2）中国的工程设计有自己明确的设计规范，载荷裂缝的计算公式十分明确，允许宽度限值也十分严格。工程设计必须达到承载能力的极限状态和极限使用状态。因此，进行结构设计时我们应充分考虑建筑物的荷载能力，满足国家的规定和设计的规范。

（3）由荷载变化和变形变化而引起的裂缝是气体结构裂缝的主要组成。这种裂缝主要是由于人为因素而产生的。不合理的设计和不达标的施工，使用的不当等。我们有以下几种防止产生砌体裂缝的方式：①把屋顶使用保温层或隔热层封住，降低屋顶和墙面温差以便有效控制温度裂缝，屋顶的设计应符合保温隔热措施。②在墙壁里安置伸缩缝，以防止因干燥收缩而产生墙体垂直裂纹。在国外常采用规范的砌体材料来控制收缩变形。普通混凝土收缩率 0.2~0.6mm/m，轻骨料混凝土砌块收缩变形会比普通混凝土砌块更大，灰砂砖的收缩率则更小。材料收缩率见表 2。

6 预应力与结构设计

在最近几年的现场状况来看，预应力结构设计应处理以下几类问题：①预应力筋的失高太低，从荷载平衡法分析，预应力筋用量增加时，平衡的荷载便会减小，非预应力筋也应该增加。②当我们对预应力结构抗裂程度要求偏高时，设计时应该增加预应力与非预应力筋。③在设计时几何结构的尺寸也应该值得商榷，现在，通常在设计时取梁长的 1/15，在现有设计与施工水平下，一般用 1/18~1/20，既可以减少用钢量，还能减少结构自重。

结束语

各式各样的裂缝出现在建筑结构设计里，并且解决方案的针对性和范围也不尽相同。结构的设计师和工程设计师应根据现场的情况对裂缝产生的原因进行观察分析。用合理的设计、规范的施工、安全的维护等措施，来防止裂缝出现。

[1]皮孝建. 试论房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制策略[J]. 江西建材,2016,03:51.

[2]徐利华. 探讨建筑结构设计出现裂缝的原因及对策[J]. 江西建材,2013,06:27-28.

TU7

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1007-6344（2017）03-0084-01