建筑结构设计中裂缝控制措施的研究

文/方智铭 北京世纪千府国际工程设计有限公司 北京 100089

伴随建筑行业的持续进步，民众生活条件的大幅改善，其愈加关注工程建设过程中的问题，特别是建筑结构设计中的裂缝控制问题，更是一度成为了民众关注的焦点。

1、建筑结构设计中，裂缝类型和成因

建筑结构当中，在某一个位置产生裂缝，主要是因为在施工或者使用过程中，某一个位置所产生的拉应力超出了该位置混凝土当时的强度。因此，所有对混凝土结构应力及强度会带来影响的因素都有可能会导致结构产生裂缝，都应纳入考虑因素。本文中未特指的结构均为混凝土结构。

1.1 荷载因素

钢筋混凝土结构自浇筑完成达到混凝土龄期至使用年限的全过程时间里，承受来自于结构之外的荷载所产生的内力，这些由于荷载所产生的内力会在构件内部产生拉压应力，构件或其局部若长期处于拉压状态下，结构内部会随着时间推移而产生细微裂缝并逐步开展。导致这一原因主要是动、静荷载引起的结构局部应力超出了构件的强度。

1.2 温度因素

根据混凝土规范，混凝土线性膨胀系数主要表示为1x10-5/℃。如果混凝土当中的温差相对较大，则有可能会产生压应力或者拉应力。如果应力大小超出混凝土抗压、拉强度极限，就可能会出现裂缝。

1.3 施工质量因素

施工质量对于裂缝的形成影响甚大，影响形式也多种多样，施工质量首先是对强度会产生影响，直接决定结构的抗裂能力。其次过大的水灰比会导致混凝土干缩严重，约束条件下的干缩会产生内应力。导致混凝土开裂。钢筋位置不准确会导致受弯构件有效受压区高度降低，保护层厚度变大，这种情况，混凝土开裂缝后裂缝宽度一般较大。混凝土浇筑后之所以能逐渐硬化和增长强度，是水泥水化作用的结果，而水化需要一定的温度和湿度条件。为保持水化作用的条件，一般自然养护条件下普通硅酸盐水泥混凝土应有7～14天的洒水养护时间。不合适的温度和湿度往往导致混凝土强度偏低，混凝土开裂。因此需要根据气温、湿度、需要浇筑的混凝土的最大尺度，来设计浇筑、降温、保湿方案，保障施工质量[1]。

此外，针对模板实施具体支模，绑扎期间，需要进行严密、规范的操作，如果绑扎不够牢固，会导致混凝土在自重作用下模板变形而产生裂缝。

1.4 原材料质量

原材料是导致裂缝出现的另外一种因素，混凝土材料水热化值和稠性等性质参数指标偏离均有可能会引发裂缝。如果使用的材料质量达标，则能够促使混凝土强度正常提升，这也就能够降低裂缝产生的可能性。因此，原材料质量因素对于裂缝的产生是一种重要影响因素。

2、建筑结构设计中的裂缝控制措施

2.1 现浇混凝土楼板裂缝控制

第一方面，设计人员一定要确保支撑混凝土结构的模板结构整体刚度满足要求，以防止因为模板变形而产生不均匀沉降，导致混凝土结构的内部形成一定剪力以及拉应力，最终导致内部结构所承受应力能力下降。第二方面，在建筑外墙角位置，可以配置一定的放射筋，全部墙角内部所设置的放射筋数量要在7根以上，同时配筋的范围一定要超越楼板跨度的1/3、同时要求其长度在2m以上。与此同时，需要确保全部钢筋之间真实距离在0.1m以内，通过这一方式充分满足板角应力需要，使现浇混凝土楼板抵抗裂缝产生的能力大于促使裂缝形成的作用或效应产生的应力，有效控制裂缝的产生。

2.2 温度裂缝的控制

在建筑工程中，结构设计过程中，建筑平面布置比较简单和规则，尽量不要出现过多的凹凸现象，这样才能针对温度应力集中带来的墙体裂缝进行防范。经过项目分析显示，温度裂缝主要是因为建筑板面以及圈梁、砌体本身温度变形和彼此之间相互作用而导致的。对此，建筑物表面的保温层存在较大影响，建筑物表面保温层设计期间，需要保障其和热工标准相符。同时要求保温层面的材料性能、施工方式等一定要和标准相互适应[2]。针对结构层面而言，要求具有较大顶层墙体砂浆砌筑强度，通过这种方式来提升抗剪力减小墙体裂缝开裂的可能性。

2.3 结构尺寸的合理设计

温差以及材料变形均有可能导致建筑结构出现裂缝，具体分析后发现结构尺寸如果超过相应标准，则会导致结构因为温差或者材料变形而承受较大应力，导致建筑的墙体以及楼板产生水平裂缝。经过长期实践发现，结构应力以及结构长度等均属于非线性关系，因此需以此为基础，进行具体应力变形分析设计，根据分析结果，提出允许偏差，保证结构尺寸与设计标准在允许偏差范围内，以规范化的防止结构裂缝的出现[3]。

2.4 控制混凝土裂缝

在钢筋混凝土梁底位置，适当增设钢纤维，使其和钢筋混凝土梁当中的钢筋共同作用防范裂缝的形成，这样能够有效加大抗裂性，使其和设计标准能够达到一致，并且还能够和《混凝推结构设计规范》所提的抗裂要求相符。针对钢筋纤维混凝土梁而言，所掺入的钢纤维主要掺入率大约为1%-1.5%之间，钢纤维拥有极强的防裂缝性能，对于钢纤维混凝土构件来说，其基本使用性能和钢筋混凝土结构相比，性能更好，出现这一情况的主要原因是因为钢纤维通过粘结力，来为混凝土机体裂缝尖端应力提供了一定的反向应力场，这就能够有效避免裂缝的进一步加剧，在具体的荷载作用下导致裂缝开展受阻，这和没有出现裂缝的混凝土之间形成了截面拉力，导致钢筋应力缩减，对裂缝的形成起到抑制作用。

表1 桩身裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值

结语：

当前，城市化建设的发展，建筑项目不断增多，建筑项目实施过程中，经常会遇到一些质量通病，这对建筑项目的后期使用以及美观性均带来不良影响。尤其是裂缝问题，这一问题的存在，严重影响建筑项目整体质量，因此相应技术人员一定要科学防范建筑裂缝的出现。