建筑结构设计裂缝成因及控制措施研究

【摘要】本文重点分析研究了建筑结构设计裂缝问题产生的几项主要原因，并提出了针对性的控制工作策略。解决和预防建筑产生裂缝问题，能提高建筑整体安全性和稳定性，并优化建筑结构性能，从而提高人们的居住安全性，推动我国建筑事业不断朝向更优方向发展。

【关键词】建筑结构;裂缝;成因;控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.112

随着我国建筑业的不断发展，建筑质量越来越为人们所重视，而混凝土结构裂缝问题近年来是为人们所最为关注的建筑质量问题之一。混凝土是建筑工程中的重要材料，由于目前各方面对混凝土的研究和认知程度不足，使得裂缝问题在建筑工程中显得非常突出，严重时甚至可能直接影响整个工程的建设质量和稳定。不仅如此，裂缝问题还会造成建筑工程的使用寿命大大缩减，对工程建设单位造成较大的经济效益损失和社会效益损失。通过相关研究发现，建筑工程混凝土结构裂缝问题通常是无法完全避免的[1]，这与混凝土材料自身的性能以及结构受力情况有着直接的关联，但我们可以通过采取相应措施以将裂缝所能造成的危害最小化，也就是说其预防意义远大于完全避免。因此，为了最大限度地控制建筑结构裂缝问题，我们要对裂缝产生的原因有相当的了解，并且能够同时从建筑结构设计和施工两个角度出发，综合性地对混凝土结构裂缝问题进行全面控制，才能有效地提高建筑结构的安全性和稳定性。

1、建筑结构裂缝问题的形成原因分析

1.1混凝土材料的影响

在建筑工程建设过程中，尽管高强度混凝土材料的应用，可以在一定程度上缩减建筑构件的尺寸，从而达到节约成本、产生经济效益的目的。但若简单地提高混凝土材料强度，也会带来很多不利影响，那是因为水泥用量会随着混凝土强度等级的增大而变多，而水灰比过大则会大大增加混凝土开裂几率，因此合理采用混凝土材料是减少混凝土开裂的重要举措。例如：结构墙、柱通常需要使用高强度等级的混凝土;梁、板可使用中、低强度的混凝土，但须大于C30以避免强度不够而导致裂缝，若采用高强度混凝土，则又可能因平面尺寸太大而出现收缩裂缝等等;在节点核心区的混凝土强度则通常需与墙、柱的混凝土强度一致[2]。

1.2温度变化的影响

外部环境温度变化是建筑结构产生混凝土裂缝的另外一个重要因素。受混凝土自身材料性质的影响，混凝土构件在温度变化较大环境下会发生热胀冷缩现象，而此时结构变形又必然会被约束住，当这些变形无法自由发展时，其在混凝土内结构温度应力会逐渐超过混凝土的抗拉强度，在应力达到某一极限值时，就会出现混凝土结构裂缝[3]。温度变化对混凝土裂缝影响较大的情况普遍出现在炎热地区、严寒地区以及日温差较大的山区[4]。

1.3结构设计因素

在建筑结构设计中，建筑结构的整体荷载计算不可避免地存在计算误差和设计荷载预留安全系数控制程度不足等问题，这些人为的因素都可能造成混凝土结构裂缝的产生。例如：在装修工作中会产生额外的荷载，如果结构计算中没有考虑到这部分的受力，则在后续的建筑使用中可能会产生一定内部结构应力问题。此外，由于设计工作人员缺乏足够的设计经验，也会促使建筑混凝土结构的刚性程度差异性过大，从而在建筑构件的连接区域产生破裂问题，造成混凝土构件出现严重的裂缝现象[3]。

2、建筑结构设计裂缝问题的针对性控制策略

2.1合理选择混凝土原材料

通过上述分析可以看出，建筑结构裂缝问题的产生和混凝土原材料的选择之间有着明显的关联。原材料的质量控制是必不可少的环节，这一环节相对来说较为容易实现，但也经常会被设计人员忽略。通过大量实验工作分析可以看出，大部分建筑产生质量问题的主要影响因素，源自设计工作人员缺乏对原材料适当性的控制，同时某些建筑工程单位为了获取更高的经济效益，在混凝土原材料的采購工作中，使用一些质量低下的原材料，造成建筑结构会产生裂缝问题并降低建筑品质。因此，在建筑结构设计工作当中，设计人员必须充分了解混凝土基本性质，了解混凝土材料的组合形式、具体类型以及规格条件等，并对混凝土材料的质量控制与采购工作提出一定要求，最大程度上控制混凝土质量问题的发生，从而达到有效控制建筑结构裂缝的目的。

2.2做好工程环境的温度控制

在具体工程建设过程中，为了进一步提高混凝土材料的整体使用效果，保证混凝土材料的性能得以充分发挥，必须充分考虑整个建筑工程的建设环境，并以此为基础，设计出更加科学、有效的混凝土使用方案。结构设计中，必须对工程建设单位提出较为明确的相关要求，例如：要充分重视混凝土材料浇筑过程中的温度控制工作;在混凝土浇筑时，必须时刻关注外部环境温度变化情况，同时尽可能避免在高温或者低温条件下进行大面积的混凝土浇筑工作;如果外部温度条件不符合工程建设标准，则需要采取有效的温度控制策略，或者避免在恶劣的天气环境下进行施工，避免混凝土构件产生严重裂缝现象等等。这些都需要设计人员在设计成果中明确指出，为后期施工提供指导。

2.3严格控制建筑结构设计要点

在进行建筑结构设计时，相关设计工作人员须充分考到混凝土裂缝问题产生的具体成因，结合建筑结构的刚性程度以及建筑结构的承载能力情况，对建筑结构设计内容加以明确。同时，还需要有效考虑建筑结构可能产生的各种不均匀沉降问题，以及其带来的混凝土构件内的拉应力问题和随之而来的结构裂缝问题。因此，在设计中除了应对建筑的整体受力性能以及荷载能力进行详细计算和分析，还应采取措施以对建筑结构受力产生的不可调控因素进行全面预测，从而全面提高建筑工程设计的科学性与合理性[4]。

具体的措施有：a.可以设计建筑外部墙体的隔热层和屋面保温层等，以防止在使用期间因温度应力而引起混凝土结构裂缝。此外，混凝土养护时也可通过覆盖及浇水来保持混凝土的均匀散热。b.可采用预应力技术等方法和工艺，例如无粘结预应力技术等等，它们对混凝土结构裂缝控制都具有积极意义。c.可设变形缝（如沉降缝、伸缩缝），这样可把结构划分成为若干个自由独立的结构单体，防止出现大的温度应力和收缩应力，也能避免出现不均匀沉降的问题。d.在无法设置变形缝的情况下，可设置混凝土后浇带，可较好地处理敏感性土质中的沉降差问题。e.当需要缩短混凝土施工工期，而无法设置后浇带时，可采用设置加强带来替代后浇带。f.积极完善结构设计工作，在混凝土结构设计中增加抗裂构造措施，尽量采用量多的小直径配筋，避免采用量少的大直径配筋。

结语：

综上所述，建筑结构裂缝在工程中是不可避免的现象，因此我们在建筑结构设计中必须充分考虑裂缝问题产生的不利影响，从混凝土原材料影响、温度因素以及结构设计因素等多个角度出发，找到裂缝问题产生的具体原因，采取针对性的控制措施来尽量减少其带来的损失，从而提高建筑结构的整体安全性和稳定性。

参考文献：

[1]方武国.钢筋混凝土结构设计中裂缝控制的措施研究[J].河南科技，2010（5）：49-50.

[2]马倩.建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制措施[J].住宅与房地产，2017（09）：107.

[3]黄志彬.建筑结构设计中裂缝形成的原因及控制措施[J].中华建设，2017（02）：108-109.

[4]何文斌.建筑结构设计中裂缝形成的原因及控制措施分析[J].居舍，2019（24）：50.

作者简介：

戴虹（1986-），硕士，男，中级职称，汉族，籍贯：江西萍乡，主要从事房建设计管理工作。