关于建筑结构设计预控工程的裂缝分析

王志友 边疆

在建筑工程施工和使用中，混凝土裂缝是比较常见的一类质量问题，建筑墙体、屋面等部位出现裂缝，不仅影响建筑物美观，而且增加了建筑物的安全隐患。结合以往工作经验，建筑物常见的裂缝类型有温度裂缝、应力裂缝、干缩裂缝和结构裂缝四种类型，并且导致裂缝的原因各不相同。这些裂缝如果不能提前采取预防或是及时进行治理，还会逐渐发育、扩大，对建筑整体使用安全造成影响。近年来，高层建筑数量增加，人们对于裂缝问题的重视程度也在不断增加，相关的裂缝防控技术也相继投入运用。建筑结构设计预控工程，就是通过分析常见裂缝形成原因，采取预防、控制措施，将裂缝危害降到最低，取得了防患于未然的应用效果。在采取结构设计预控工程时，也需要结合各类裂缝的成因，分别采取应对措施，将裂缝的出现概率降到最低。作为一种裂缝的事前预防手段，结构设计预控工程在建筑行业得到了推广应用。本文就建筑结构设计预控工程防治混凝土裂缝的技术要点展开了简要分析，以期能提高工程建设质量。

一、建筑结构裂缝类型及成因分析

1.温度裂缝

建筑工程施工中会使用到大量的混凝土，混凝土的成分主要是水泥、粉煤灰等。水化热是水泥的一种特性，水泥在遇水后释放出大量的热量。在大体积混凝土中，这些热量没有途径及时散失，造成了内部混凝土的温度逐渐升高，通常情况下会升高至60℃，与外部混凝土形成了大约20℃～30℃的温度差。水化热的存在会引起较大的温度应力，内部混凝土受热膨胀，导致混凝土结构出现裂缝。另外，在浇筑混凝土时，没有采取分段、分层浇筑的施工技术措施，而是一次性将混凝土浇筑完成，也会导致热量来不及消散，导致出现温度裂缝。

2.应力裂缝

根据具体作用条件的不同，应力裂缝又可分为应力集中裂缝和应力腐蚀裂缝两种。其中，应力集中裂缝的形成原因是混凝土材料受到力场、温度、湿度条件发生改变的时候，钢筋材料、混凝土材料相互作用形成内力，但是因为内力的大小、方向不同，在内力集中的部位，形成混凝土裂缝的一种现象。应力腐蚀裂缝则是应力和腐蚀联合作用的结果，在应力条件下，材料结构发生变化，导致混凝土的防腐蚀能力降低，进而遭受腐蚀，加剧了混凝土裂缝的形成速度。

3.干缩裂缝

在配制混凝土过程中，水分的用量必须要严格按照规定的配比进行控制，如果配制时加水过多，会导致混凝土强度受到影响；反之，如果加水偏少，后期混凝土浇筑完成后，水分蒸发过快，混凝土的表面容易出现干缩裂缝。除了混凝土本身质量方面的原因外，后期养护工作不到位，也是导致出现干缩裂缝的重要原因。例如，在春、夏两季施工的建筑工程，由于温度高、风吹日晒，则会加速混凝土表面水分的流失，而施工单位又没有及时采取定期洒水保湿的养护措施，这也是导致建筑结构形成干缩裂缝的一方面原因。

4.结构裂缝

在建筑设计阶段，对现浇楼板的承载力和结构稳定性都进行了科学设计。但是在后期施工过程中，为了满足建筑物的某些功能，施工单位需要对设计的结构进行改造，如果没有进行科学分析，改造后的建筑墙体的承重力可能会出现下降。原有的结构因为不能承载建筑物重量，出现结构变形，进而导致墙体出现裂缝。与上述几种裂缝相比，结构裂缝对建筑整体质量安全的影响最大，这也是在建筑结构施工中需要重点防控的问题之一。

二、建筑结构设计预控工程防止裂缝的措施

1. 通过设计预控墙体温度防止裂缝

（1）设置圈梁

在建筑设计过程中，设置圈梁是抵抗温度裂缝的有效办法，在施工中操作起来也相对方便。圈梁与构造柱相连接，形成约束各片墙体的纵向和横向框格，使墙体保持一个整体的箱形结构，改善了砌体的受力性能，提高了砌体的抗裂能力。屋面圈梁宜沿每道墙体设置，避免采用半圈梁而引起应力集中，其余各层圈梁应按规范要求设置。

（2）使用微膨胀混凝土

使用微膨胀混凝土可提高结构抵抗温度裂缝的能力。只要微膨胀混凝土的配合比合适，施工养护好，使用微膨胀混凝土就可以避免或减轻屋面板温度裂缝的产生。另外，在建筑结构设计中，一定要慎重处理超长建筑混凝土中加入微膨胀剂的问题。通常，由于加入微膨胀剂后混凝土的膨胀率有很大的离散性，所以往往很难在计算上精确解决微膨胀剂添加量与伸缩缝设置间距的定量关系，所以，在实际应用中，在采用了微膨胀剂后，仍然要结合其他措施（如后浇带、加强带等），并进行适当的验算，才可有效地预控墙体温度裂缝的产生。

（3）在屋面划分多个独立单元

在屋面设置纵横向分仓缝，将整个屋面划分成若干个长度较小的独立单元，以减小屋面板的总变形值。在建筑结构设计中，横向分仓缝宜每隔三个开间设一道，纵向进深大于10m时宜在屋脊处设一道纵向分仓缝，分仓缝宽20mm，采用油膏或沥青麻丝嵌缝。

（4）做好混凝土温度调控工作

水化热是混凝土的一种特殊性质，特别是在大体积混凝土中，水化热反应中产生了大量的热量，必须要及时将这些内部热量排出去，防止混凝土因为内外温度差异过大出现温度裂缝。混凝土温度调控的措施有多种，例如在浇筑之前预留内置导管，完成浇筑后利用导管循环流动冷水带走部分热量。温度裂缝与其他形式裂缝相比，是由内向外发生，具有更加隐蔽的特点，需要施工单位重点做好防控，保证建筑结构的质量安全。

2.通过设计预控墙体应力防止裂缝

墙体应力裂缝的预控工作，重点要保证建筑物整体结构的刚度。组成建筑结构框架的主要是钢筋混凝土，可以通过合理设计配筋方案，满足建筑结构承重需要。明确梁柱节点、梁板节点等钢筋密集处的紧固方法，灵活使用钢筋的焊接、绑扎等方式。同时，要提前安装好模板，为后期混凝土浇筑创造良好条件，也能够起到固定、成型的作用。

3.增加选材的科学性

建筑材料的科学运用，是有效预防裂缝的一种措施。建筑施工人员应当在设计规划阶段，提前做好各类建筑材料用量、型号的准备工作。此外，在采购建筑材料时，除了要严格对照采购清单外，还要注意检查各类材料的质量，例如水泥的标号、钢筋的型号等。混凝土作为建筑结构的重要组成材料，其质量和性能也是影响裂缝的关键因素，需要科学地优化混凝土配制，严格按照技术流程浇筑混凝土，并做好后期养护工作，严防混凝土出现干缩裂缝、温度裂缝等情况。

4.优化建筑结构设计

根据建筑物功能的不同，在结构设计阶段也会有一定差异。通过实施结构设计预控工程，一方面可以起到规范和引导作用，结构设计方案能够为下一步施工建设提供参考，施工人员要注意严格按照设计方案进行施工。如果因为客观情况，确实需要对现行设计方案进行调整，应当与结构设计人员进行协调沟通，重新制定方案后方可继续施工。另一方面，结构设计人员也要综合考虑建筑施工后期，因为浇筑混凝土带来建筑整体重量增加，对建筑结构造成的额外负荷，这些也都需要在结构设计预控工程中加以体现。

三、结语

在现代建筑施工中，混凝土裂缝问题受到了高度重视，这不仅是因为裂缝的存在影响了建筑物的美观度，更重要的是影响了建筑结构安全。导致建筑裂缝的原因是多样的，例如温度裂缝、干缩裂缝、结构裂缝等。建筑结构设计预控工程，能够通过提前采取预防措施，最大限度地避免混凝土裂缝的出现，从而将损害降到最低。建筑施工单位也要树立掌握结构设计预控技术的应用方法，切实保障建筑结构安全，提升建筑物的整体施工质量。