浅析建筑结构设计中的裂缝控制措施

钱文浩

深圳市中洲投资控股股份有限公司 广东 深圳 518000

引言

由于混凝土具有干缩等特质，在实际工程中。裂缝的产生比较普遍，然而，对于有防水要求或某些敏感部位，裂缝的产生会影响混凝土的自防水性能，对于外露部位，开裂后严重影响观感，且裂缝发展后，修补较为困难，且效果不够理想，因此，应深入分析裂缝的成因，通过合理的设计手段，适当调整相关设计及配筋，避免裂缝的产生，为提升工程质量打好基础。

1 裂缝的特点

要找到裂缝产生的原因，首先就是分析裂缝产生的原因以及裂缝的特点，才可以更具有针对性。裂缝的特点有以下几个：第一，裂缝的方向一般为竖向裂缝，其长度受到墙体的高度影响，墙体中间的位置裂缝是最宽的，并以此为中心向两侧逐渐变细而消失；第二，裂缝分布比较集中，数量较多，宽度在0.3mm之内，墙体中间裂缝数量大于两端且裂缝最大；第三，裂缝一般在拆模后产生，温差变化对裂缝产生影响很大，裂缝在大气中暴露后，时间越长裂缝数量越多，但不影响裂缝宽度，同时修补后的裂缝依然有着轻微漏水现象[1]。

2 裂缝的主要类型

2.1 塑性沉降裂缝

沉降裂缝主要是由于不同结构主体之间的基础沉降变形产生，当地基压缩模量较小时，随着自重荷载的不断增加，地基变形也相应增加，同时，地基的变形是一个长期发展的过程，同时，当不同的建筑位于不同的基础上时。建筑之间会产生沉降变形差，也是产生裂缝的原因之一，因此，沉降裂缝的控制，重点是控制地基的变形差。同时，沉降观测作为施工控制手段，可以检测地基的变形情况，达到设计要求时，可以认为结构的沉降满足规范要求，可以有效减少沉降裂缝。

2.2 混凝土质量问题

混凝土质量的控制关键是混凝土的强度，控制混凝土的质量需要从控制材料质量、控制配比、控制时间三个方面进行把控。第一方面为混凝土材料质量，凝土材料质量强度较差，将会导致在混合过程中难以满足建筑工程的施工要求，在后期使用过程中容易出现开裂的现象。第二方面是混凝土的配比，混凝土当中需要用到的材料有水泥、石沙、骨料等，如果没有进行合适的配比，会导致混凝土的强度不足，出现水分过多、水分不足的问题，导致建筑物中出现细小裂缝。在后期使用过程中会因为温度、湿度的改变，由细小裂缝转变形成宽度较大的裂缝，影响建筑物的使用价值。第三方面是混凝土拌和不均匀，将会导致承载力分布不均，出现局部受力过大或局部材料不均匀导致的开裂等问题，对于建筑整体结构造成的危害非常大。尤其是当运输、施工间隔时间较长的情况下，不均匀的混凝土会出现离析的现象，导致内部水泥、骨料等相互分离，对后期浇筑过程造成较大的影响。如果在工程当中发现由于混凝土材料比例混合不均，就必须对混凝土建筑进行返工处理。

2.3 温差裂缝

建筑工程整体施工管理的时候，所有建筑材料几乎都涉及混凝土的生产和使用，所以在工程中，施工所用的混凝土直接影响了整个建筑工程的施工质量和安全。施工阶段内混凝土内部为何会出现裂缝，主要原因则是其内在温度差的存在。混凝土在施工的时候很有可能会出现吸水化热的情况，这就可能会让施工时的混凝土内部和外部直接出现了比较大的温差，而使得混凝土内部和外部出现裂缝。有一些还可能是不好的天气影响等一些外在原因导致的，或是混凝土在被使用的过程中，里面温度太高，在凝固的时候会跟着混凝土含水量的变化随即蒸发然后带走一些热量，然而外部的混凝土温度基本不会发生变化，进一步就有了内在的温度差，也就出现了裂缝[2]。

3 结构裂缝的控制措施

3.1 建筑材料的控制措施

要想控制好裂缝，首要任务就是合理选材。设计人员要对材料有一个准确的认识，找到功能性和实用性的融合点。水泥钢筋是建筑工程的主要材料，设计人员要先准确计算建筑的承载力，再找到相对应的水泥，最后根据水泥标号选择适宜的钢筋。为进一步提升混凝土结构稳定性，需要适当加入增强材料。当前最为常见的增强材料有无机纤维、金属纤维，设计人员要根据实际情况进行选择。另外，设计人员对膨胀剂要有一定了解。当下应用最广泛的膨胀剂有复合型、硫铝酸盐型、明矾型。混凝土在硬化过程中，体积一定会发生变化。这时就有了膨胀剂的用武之地，通过补充收缩体积，从而让混凝土有一个稳定的结构。另外，膨胀剂在抵消拉应力方面也有亮眼表现。当前，要想实现全面控制，还需要考量周全。在结构设计时，设计人员要清楚建筑整体强度，并注重关注浇筑环节，避免由于设计不科学，导致沉降不均匀，浇筑构件产生的裂缝主要分布情况。当沉降在可控范围内，各项应力变化就不会对混凝土结构造成重大影响。除此之外，设计人员还需注意这些方面问题。在阳光照射、建筑拐角、结构跨度等区域进行特殊处理，除了要使用双向双层钢筋，还要满足相关规范。具体来说，角度设定间距要控制在120mm以内。跨度大于4m的地方，要让负弯钢筋保持一定距离，并在外墙部位添加放射性钢筋。每一个墙角处所放置的放射性钢筋数量要大于八根，长度要超过2.1m。在多措并举下，提升方案的科学性，从而最大程度保证建筑结构的稳定。

此外，引入新型材料很有必要，这是阻止开裂的有效手段。比如将抗裂水泥纳入设计方案中，能够获得三个好处。一是操作简便，降低施工难度。二是提高混凝土强度，使基板更加牢固。三是水泥用量降低，可最大程度降低资源消耗。再比如运用环氧树脂混凝土，由于其凝结时间短，对温度要求不高，所以可以在任何环境中应用。同时，环氧树脂混凝土属于复合材料，对提升混凝土耐久性、粘附性很有帮助。

3.2 平面布置的控制措施

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，要做好两件事。第一件，依托工程实际合理添加拉梁。第二件，对平面结构四周楼板进行加厚处理。当然，厚度增加时，钢筋配置也要调整。膨胀加强带能够最大限度补偿收缩，不给结构裂缝的产生提供机会。当前，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。设计人员要依托现场情况进行选择，这样才能达到控制裂缝的目标。

3.3 建筑物沉降变形控制

建筑结构的基础是整个建筑工程的重中之重，其设计应该参考地质勘查数据和施工方案，同一种建筑结构不能选用两种不同的基础形式。采用天然基础时，应精确计算各个基础的沉降量数据，当相邻基础的沉降量偏差超过设计规范要求和相关标准时，应及时科学的调整并重新核算，直至相邻基础沉降量达标后方可进入后续工作。采用桩基础时，应结合施工实际需要选择是否进行沉降基础验算。对于形式复杂的建筑建构，例如层数相差较大的高低层连接一体的建筑，在高低层连接处建筑物所受到荷载较大，处理不及时会出现较大的沉降偏差，撕裂建筑结构。因此，一般在两边结构沉降完成后，采用后浇带技术补充浇筑。

3.4 应力集中缝的控制

应力集中缝的控制在很多区域都会在结构周围打孔或者钻洞，如工业建筑群、民用建筑群，与此同时，有一些结构在长度变化可能会出现端面的突变情况，这些结构在外部环境变化时很容易受到影响而出现收缩现象，在孔洞和断面的转角的地方结构可能会有应力集中的现象，就有可能会有结构裂缝，如若出现这种状况，我们可以用下面两种方式解决，一个是把圆孔边或者转角的结构筋加固，在建筑的转角处添加几个斜向的钢筋或者网片；第二种方式是把边角钢筋加在孔洞的边缘处，进一步对上述位置出现裂缝的现象得到有效控制。

3.5 对温度进行合理控制

温度对混凝土建筑影响也是比较大的，如果刚好施工地区昼夜温差比较大，直接产生的冷热交替现象严重，就会严重影响混凝土的建筑质量。室内外产生的温差也会直接导致混凝土产生开裂现象。所以我们在进行施工的时候，要分析实际情况有针对性地对混凝土施工采用相应对策，避免温差大引起混凝土的裂缝出现，减少搅拌施工对固化土有不好的影响。有关部分在施工的时候尤其要注意高温，在这个基础上按照要求合理有效地减小室内外温差，如利用墙体厚度。在进行浇筑时，我们还可以通过降低浇筑温度来使混凝土在这个状态下很快形成混凝土结构，以创造更适合施工的条件。如果处在高温的环境下，还能用喷涂或者遮光的方式把物料的温度降低，接着用一些设备进行浇筑，如冷凝管。不管温度变化较大还是较小，都应该有相应的预防方法，及时降低温度变化对工程产生的负面影响。

3.6 混凝土收缩裂缝的控制

混凝土收缩产生的应力，尤其对于大体积混凝土如基础、底板、地下室顶板等，应在混凝土的中间位置配置构造钢筋网片，对于截面较大的梁、剪力墙等，也应在中部配置抗裂构造腰筋或者钢筋网。同时，对于核心筒等部位，由于墙体水平承载力均较高，因此在收缩时，其应力会集中于连梁处，对于截面较小的连梁，也应注意其收缩开裂问题。与此同时，也要加强现场的施工养护，减少混凝土的收缩。对于面积较大的楼层，在施工时，可以考虑设置收缩后浇带，等混凝土收缩基本完成后，再整体封闭，可以有效释放混凝土收缩应力，同时还可以通过添加外加剂等措施，减少混凝土的收缩。

3.7 混凝土结构加固修复设计

混凝土出现裂缝后，首先应对裂缝产生的原因进行评估，对于不影响使用的裂缝，如超载产生的裂缝，如果不影响结构的整体安全，持续观察后没有开展的趋势，可以考虑不做处理或适当对表面进行处理即可；对于影响防水性能的裂缝，如外墙、底板、水池等部位，则需要首先对裂缝进行封闭，如使用环氧砂浆等，保证裂缝得到及时封堵，同时封堵后还需要对裂缝进行持续的观察，确保不再开展，另外，这些部位的防水构造也要按照规范及设计要求完成；对于影响结构安全的裂缝，如改变使用用途后，荷载超过设计荷载范围时，则需要对相应的结构构件进行加固，加固方式包括加大截面、钢板加固、碳纤维加固等，并且应经过专业的设计单位进行计算分析及设计。保证结构的安全及使用性能[3]。

4 结束语

裂缝的产生属于混凝土结构中无法避免的一个问题，大多数混凝土结构也能够带裂缝工作，我们没有必要谈“缝”色变，在实际项目中，遇到裂缝时应理性分析，采用适当的办法对裂缝进行处理，避免过度浪费；如为局部裂缝，可局部处理，当出现大面积的裂缝时，应组织专家会议，找出问题所在，并针对性地对设计或施工方案进行调整，保证结构满足使用的要求。