试论房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制策略

涂俊

（中渝名威工程技术有限公司，重庆 400042）

房屋结构设计下现浇混凝土工程中的裂缝，会影响建筑物的正常使用寿命。由于建筑结构设计时现浇混凝土对耐久性要求较高，因此对建筑结构设计时现浇混凝土裂缝控制的研究十分重要。为解决现浇混凝土早期裂缝问题，应采取有效防治措施，提高混凝土工程质量。

一、现浇混凝土裂缝概述

（一）分类

现浇混凝土裂缝主要分为地面附裂缝、水泥裂缝与骨料裂缝。地裂缝，是指发生在水泥石与其他接触性材料黏附位置的裂缝，多位于水泥石与骨料间；水泥雷锋，是指发生在水泥与混凝土本体间的裂缝，多位于骨料间；骨料裂缝，是指混凝土原材料的部分裂缝，又被称为微裂缝，会对混凝土结构的强度、弹塑性、稳定性造成不利影响。

（二）危害

一是降低刚性，裂缝的不断发展使结构变形增大，在高压作用下，结构疲劳度会降低；二是降低抗剪能力，结构刚度会受裂缝影响而下降，抗剪强度也会降低况，横截面可为建筑结构提供抗剪力，抗剪作用也会随着横截面面积的减小而降低，并且裂缝和横截面积的减小还会降低工程结构抗剪能力；三是降低强度，混凝土裂缝会出现混凝土剥落、露筋等问题，使得空气中的水分、CO2等会侵蚀混凝土和钢筋等内部结构，进而导致其内部结构发生变质、强度降低等问题。

二、混凝土裂缝成因分析

（一）外部荷载作用造成裂缝

混凝土具有良好抗压强度，但其抗拉性能却很差，纵向裂缝是由于内部拉应力超出其抗拉强度，斜向裂缝是由于内部剪应力超出其设计抗剪强度。

（二）温度应力造成裂缝

由于混凝土设计是以多种构件形式组合，如梁、板、柱等，其在多种约束条件下，不能实现其自身的热胀冷缩特性，约束条件使混凝土表面及内部无法实现自由伸缩，进而产生温度裂缝；混凝土初凝至终凝，水泥水化作用下混凝土内部产生水化热，而对应的快硬早强型水泥，其释放的水化热温度更高，如C3A及PC42.5R等，处理不好更容易产生此类裂缝。

（三）主体及基础不均匀沉降造成裂缝

设计要求建筑物主体下方基础需具备同等能力的承载力，由于基础的土质条件不同、压实系数不同、岩层分布不同，不同部位对地下水的渗透性能呈现各向异性，因此主体在沉降过程中，筏板不同部位受力不同，引起建筑物沉降不均，产生斜向裂缝，多均布于外墙及楼板，呈现明显规律性。

（四）混凝土塑性收缩造成裂缝

混凝土塑性收缩裂缝与混凝土自身配合比、坍落度等相关。当混凝土中含水率降低或表面失水，也会产生塑性收缩裂缝。

（五）混凝土碳化收缩造成裂缝

当混凝土表面游离态水与空气中CO2反应，一方面使混凝土表面水缺失，另一方面使混凝土表面产生CaCO3、铝胶、硅胶等物质，且CaCO3等表面产物对混凝土具有一定腐蚀作用，因此当空气中CO2浓度过高时，呈碱性的混凝土与表面碳酸产物反应，使表面混凝土体积产生碳化收缩，此种裂缝尤其在干湿交替环境下更容易产生。

三、建筑结构设计下现浇混凝土裂缝的防治策略

（一）结构平面设计

平面布置是结构设计中一项重要工作，布置是否合理直接关系到设计质量。当建筑结构平面存在坑洼情况时，需做好以下工作：依托工程实际合理添加拉梁；对平面结构四周楼板进行加厚处理。此外，对结构长度进行有效控制，可加设后浇带和膨胀加强带。后浇带，是将建筑结构划分成若干部分，先让构件完成收缩或沉降，再利用浇捣等手段让结构形成一个整体；膨胀加强带，能够最大限度补偿收缩，膨胀加强带的应用形式有三类，分别是连续式、间歇式、后浇式。

（二）材料配置设计

第一，水泥。不宜使用掺有混合材料较多的水泥，掺有混合材料较多的水泥需水量大，对抗渗混凝土不利，宜选用普通硅酸盐水泥。由于低标号水泥成分复杂，质量较差，不宜使用，所以本工程抗渗混凝土选用42.5R级普通硅酸盐水泥进行试配。每立方米抗渗混凝土中水泥等胶凝材料总用量不宜少于320kg。第二，粗骨料。粗骨料的含泥量大影响混凝土的强度和收缩性能，在抗渗混凝土中粗骨料含泥量不得大于1.0%，泥块含量小于0.5%，空隙率小、针片状颗粒含量少，选用5～25mm连续级配的粗骨料。第三，细骨料。细骨料选用含泥量不大于1.0%，泥块含量不得大于0.5%，细度模数在2.6～3.0的Ⅱ区中粗河砂。第四，掺合料。为填充混凝土中的微细空隙，保障混凝土的密实度，需要在抗渗混凝土中掺入粉煤灰、磨细矿粉等细掺料，其细度应100%通过0.15mm筛孔。第五，外加剂。宜选用膨胀剂，以增加混凝土密实度，补偿结构收缩，有效预防结构裂缝的产生，利于结构抗渗。必须做好外加剂与水泥之间的相容性试验，合格方可使用。

（三）配筋设计

配筋位置不同，要求也会有所区别。如在屋面上进行配置应使用双层双向钢筋，并对热传导系数进行有效控制。一般来说，系数要低于1W/m2•K。屋面并非所有部位都有负筋，对于缺失的部分就要采取特殊处理。处理方法有两种，一是利用拉通板支座来为其负筋，二是增加双向钢筋网。在楼板阴阳角要使用放射性钢筋。在配置板筋时，要遵循两项原则，一是直径下，二是间距密。只有满足两项要求，才能缩小裂缝。

例如，某项目主体由A、B、C三部分组成，总建筑面积为11591.08m2，其中B段为综合办公楼，地下一层，地上4层，建筑室外地面距屋面顶板高度为20.68m，结构平面长度为105.4m，宽度为16.9m，长宽比为6.24，楼盖混凝土强度等级为C30。由于建筑使用功能的要求，本项目B段综合办公楼要求不设缝，现浇式框架结构伸缩缝最大间距为55m，本项目结构平面长度超过规范要求，故属于超长结构。

该项目采用YJK软件对楼板进行屋内的应力计算分析。升温工况下，温度应力不明显，温度对于结构楼板的影响主要为压应力，而混凝土自身有一定的抗压能力，产生裂缝的可能性较小。降温工况下，温度应力显著，应力分布呈中间大、两侧小的特征，其余区域的应力均小于1.0MPa，局部楼板开洞与转角位置应力最大主应力可达2.5MPa。对此分析可知，混凝土在降温工况下，收缩产生的拉应力大于设计抗拉强度，会引起裂缝。对此，该工程增设受拉钢筋，以满足楼板抗拉强度设计要求。配筋计算过程中，楼板宽度取值为1m，计算如下：

式中：—单层配筋配筋量；t，为楼板拉应力，其中—温度作用下板单元最大主应力，t—楼板厚度；钢筋抗拉强度设计值。

该工程选用HRB400钢筋，配筋方案设计如表1所示，经计算优化设计后温度应力小于0.5MPa，为此按照YJK软件常规计算结果进行配筋即可，不需要附加。

四、结束语

综上所述，通过对现浇混凝土施工裂缝控制研究可知，要想减少裂缝的发生，需做好结构设计工作。在设计过程中，可从平面布设、材料的科学选择与配置，配筋的优化设计等方面入手，提高结构整体强度与稳定性，缩小温度应力等的不利影响，提升房屋建筑的安全性。