建筑结构设计出现裂缝的原因及对策研究

栗永华

（广州市住宅建筑设计院有限公司山西分公司，山西 太原 030000）

0 引言

随着我国经济的快速发展，中国基建的技术和水平也得到了非常大的进步，我国城市化建设步伐正在不断加快，城市建筑规模不断扩大，对于建筑结构设计的要求也越来越高，因此在建筑结构设计中出现许多突出问题影响着建筑结构的稳定性，而建筑结构裂缝作为建筑工程最常见、最突出的问题之一，如何防止和处理建筑结构裂缝的出现，是建筑工程必须面临的挑战[1]。因此，在建设结构设计中应采取有效的防范对策，结合裂缝出现的原因具体分析，进而减少和控制结构裂缝的产生，提高建筑工程的稳定性，保障人们的生产生活安全。

1 建筑结构设计裂缝的危害性

首先，建筑工程施工中存在的安全问题需要及时处理，确保建筑结构的整体运行，保障整体建筑施工过程的成本降低，整体推进结构的工程管理，加强对严重裂缝问题的处理，减免对刚度和承压力的降低，保证建筑工程的合理化水平[2]。其次，如果建筑横截面存在问题，抗剪能力的降低也会威胁建筑物的安全稳定。要不断推进建筑结构管理，保证建筑整体的抗剪能力。第三，建筑物的整体强度下降，最重要的原因是，建筑物裂缝的剪切力相对较弱。为了保证建筑工程不出现裂缝，必须改善建筑混凝土的水和空气质量，提高建筑构造物的整体结构工程强度。考虑施工整体的耐久性，施工后期的管理工作要做到位。

2 建筑结构设计裂缝的类型以及相应来源

在建筑行业快速发展的过程中，针对建筑结构裂缝问题，人们给予的关注程度越来越高，这项问题逐渐成为影响建筑施工安全最为核心的一项内容。为了能够解决其中结构裂缝的问题，就需要做好结构的设计和规划，并且了解建筑裂缝的具体类型和来源。具体内容如下。

2.1 塑性沉降

塑性沉降就是在裂缝中最为典型的一种建筑结构裂缝，主要造成这一情况的原因就是建筑物的沉降变形，沉降的特点一般都是中部宽度较大，两侧则较窄[3]。这种类型的建筑结构所呈现出的裂缝，一般情况下是在建筑横截面变换的区域，根据裂缝具体情况的延伸，可能会对钢筋的整体强度造成严重的影响。

2.2 塑性收缩

塑性收缩这样的裂缝大多数呈现出的是不规则的形式，这种类型建筑的结构裂缝主要就是因为施工技术没有达标，或者施工工艺的稳定性存在着问题，最终造成的裂缝现象。塑性收缩裂缝早期规模是普遍比较小的，但是随着时间不断的流逝，这样的规模也会逐渐扩大，在高温潮湿环境中更容易出现裂缝的拓展。

2.3 温度应力

这种裂缝主要产生的原因就是温度所造成的影响，实际上混凝土在浇筑的过程中，对于这一类型的建筑结构裂缝也是经常出现的[4]。造成这种情况主要的原因就是，施工的整体长度相对是较长的，建筑物受到昼夜温差所造成的影响，如果保温不到位，就会出现应力集中这个问题，而应力不能够得以释放，最终也会造成大量温度应力的裂缝。

3 建筑结构设计中出现裂缝的原因

3.1 载荷裂缝

建筑物的重量给承重结构带来压力。经过多年的洗礼，累积的应力逐渐在建筑物的混凝土结构中引起裂缝。这样的裂缝就是载荷裂缝。载荷和非载荷的裂纹的比较突出了裂纹承受的巨大压力，也证明了其作为建筑结构的重要性。大多数现代建筑荷载设计都从西方建筑中吸取了教训，但实际上，建筑荷载预测通常处于较低水平，混凝土结构领域相对常见，因此行业标准和实际建筑都可以与大多数建筑进行比较[5]。执行特性质量检查并获取负载标签。结果表明，产品结构的抗裂性不合格甚至更差，这个问题在摩天大楼中很常见。

3.2 温度因素的影响

对于当前阶段的建筑物来说，所出现的裂缝通常都是垂直的，一般与实体墙的高度同等，如果实际当中所产生裂缝的宽度不超过0.3mm，那么便不会对建筑结构的安全性造成过于严重的威胁，如果实际裂缝的厚度要超出了0.3mm，那么就说明了建筑结构的安全性发生问题，需要给予及时地处理。通常情况下建筑结构所出现的裂缝都会位于建筑物墙面的靠中心位置，而墙体的边缘所产生的裂缝会比较少。而裂缝产生的时间一般也会在拆模完成之后。此种现象足以说明了温度所发生的变化对混凝土结构所造成的影响还是比较严重的。如果实际当中混凝土结构的内部温度与其结构外部温差比较大，那么是非常容易产生裂缝的，裂缝的出现便会对建筑物应用过程中性能的发挥造成相应的限制，同时建筑物自身所具备的安全性以及美观性同样也会受到不利的影响。温度会对混凝土结构的裂缝造成直接性的影响，在实际所开展的混凝土浇筑工作结束以后，混凝土内部所含有的热量不能够在短时间之内完成散发，所以其内部结构温度便会一定程度上升，这样便拉开了和外界温度的差距，温差会导致混凝土内外结构的应力发生很大程度的变化，如果所产生的应力超出了混凝土结构自身所能够承受的范围，那么便会慢慢产生裂缝[6]。为了能够降低温度因素而导致建筑结构出现裂缝情况的出现，可以适当加大楼板厚度以及提高配筋率来有效提高建筑结构对温度应力的抵抗能力。

3.3 结构设计中出现的问题

由于温度变化等其他建筑材料的特性产生的裂缝无法避免，只能进行修复。但是，结构设计中出现的裂缝是可以人为避免的因素。但是，结构设计的误差是造成裂缝的重要因素。由于设计师的相关方法过于保守，设计师完全根据设计经验进行设计，缺乏专业的设计理念和质量，在设计中没有认真调查工程的实际施工情况，如规模、荷载设计的一些基本参数与实际数据不一致，造成裂缝。在建筑结构设计是最容易出现漏洞场铸地板的施工设计和预制多孔板，它们有不同的承载力建筑物的墙，墙的刚度将会增加，削弱地板的刚度，所以裂缝会出现在墙体结构的薄弱部位[7]。建筑结构设计不仅要符合相应的规范，还要对具体的施工方法进行研究和分析，确保结构设计的合理性和科学性，从而在更大程度上保证建筑工程的质量。

3.4 混凝土收缩因素

在塑性状态下，混凝土极易发生收缩现象，从而导致建筑结构出现裂缝问题。在凝结过程中，混凝土外部环境会和混凝土内部材料发生水化反应，导致混凝土表面出现失水现象，从而加大混凝土的坍落度，最终促使混凝土建筑结构的表面产生裂缝。另外，施工单位常常不注重对混凝土浇筑结构的覆盖养护，混凝土内的水分在受到外界环境作用下会随之蒸发，从而改变混凝土水灰配合比，不能满足施工标准与要求，最终导致建筑结构表面产生裂缝。

3.5 不均匀的地基产生裂缝

使用地基时，房屋本身的重量及其承受的负载可以传递到地基上，并且在上部负载的作用下，地基力会继续按一定角度散布。深度越深，传播范围越大。在相同深度处，应力在中心处最大，而在两侧逐步减小。考虑到地基土的不均匀性，建筑物地基的应力分布也不均匀。这样，建筑物的地基容易出现不均匀的沉降，并且建筑物的墙壁也会开裂[8]。另外，如果在设计施工阶段不注意加固工作，开裂的问题会变得更加严重，甚至可能导致垂直壁的倾斜。

4 建筑结构设计中的裂缝解决方案

4.1 荷载裂缝预防措施

影响建筑质量的最大因素是承重裂缝。所以在施工项目中，必须加强对施工人员的监督，加强对施工材料的检查，避免偷工减料。如果沙子、水泥等材料不符合标准要求，混凝土一定不能满足强度要求，荷载开裂是不可避免的。此外，为了确保混凝土运输的安全和更好的保存，必须尽量减少膜内坍落度。在施工中选择混凝土和水泥材料时，应尽量选择好材料，使其符合相关标准，以确保选择的水泥满足混凝土强度等级的要求。

4.2 实现对温度裂缝的有效控制

为了能够实现对温度裂缝的有效控制，相关的工程设计人员需要结合实际的情况初步完成建筑工程结构的设计，防止过多凹凸结构的产生。要想加强对建筑结构温度裂缝的有效控制以及预防，还需要相关的设计人员根据实际的实际建设规范标准长度以及高度开展结构的设计，以更好地使完工后的建筑满足实际需求，降低建筑结构和温度之间所存在的关系，这样即使材料发生相应的变形，也基本不超出安全的范围之外。

4.3 混凝土收缩因素的应对措施

为有效解决因混凝土收缩造成的建筑结构裂缝问题，施工单位在进行混凝土浇筑过程中，一定要制定与实施有效的混凝土结构养护措施。尤其是在夜间进行混凝土浇筑过程时，为减少混凝土水分的蒸发量，施工单位一定要对混凝土建筑结构实施有效的覆盖养护措施。与此同时，为保证混凝土材料始终保持适量的水分，施工单位一定要严格控制混凝土的运输时间，时间不宜过长。

4.4 控制建筑材料的质量

在建筑结构设计过程中，有必要合理选择混凝土原料，严格控制原料质量。但是，从工程角度来看，原材料质量通常是一个有问题的环节。在结构设计过程中，有必要对原材料的质量制定明确的规定，并在实际施工过程中对材料管理环节实施设计要求。优质的建筑材料可以降低建筑成本。除了在现场管理过程中加强材料质量检查外，还必须在设计阶段阐明匹配的品种和规格。特别需要强调的是，必须严格检查直接影响混凝土性能的原材料，例如水泥，沙子和砾石，并且可以使用高质量的材料来减少开裂的可能性[9]。良好的材料质量控制可以有效地控制由于塑性变形引起的结构裂缝。在材料质量检验过程中，必须满足相应的抽样检验要求，采用适当的试验和检验方法，对结果进行详尽的记录，并承担材料检验的责任。

4.5 加强对施工技术的管理与控制

混凝土施工是一项非常复杂的系统工程，在施工现场如果不能科学合理地应用，将直接影响混凝土的应用强度，导致建筑结构出现裂缝问题。从长远来看，会给建筑物的使用安全性带来严重的负面影响。企业应加大新技术投入力度，掌握混凝土施工核心技术。设计人员在设计时应将材料、技术、工艺的运用进行合理的组合，使混凝土的配比、时间、温度等严格符合相关技术适用标准，避免出现严重裂缝给施工企业造成损失。需要注意的是，混凝土配比完成后一般需要在30min 内将材料全部用完，若超出规定时间仍在进行浇筑，会导致混凝土离析，使得结构出现裂缝现象。工程设计师应将类似的技术应用注意事项在技术交底文件中重点标注出来，提高施工人员的重视程度，从而促使建筑结构裂缝得到有效控制。

4.6 沉降裂缝防治措施

（1）对建筑施工中的软土和不均匀地基，进行处理作业。在进行有关设计工作前，应当进行地质勘查工作，根据有关地质报告情况设计工程施工图。对于部分情况复杂的地基，在完成地基开挖工作后，应加强对地基松软部位的加工处理。在加固工程过程中，要结合上层建筑，系统地考虑多方面的情况，确定加固工程及处理方案，确保方案的效率性、经济性和整体性。关于其上层建筑，为了进一步强化建筑物整体的刚度，可以改变建筑物的体型，也可以应用于柔性与轻型结构。

（2）应该切断建筑物的基础，将其分成几个部分，使其能够进行自由的沉降活动，更有效地避免裂缝的产生。沉降缝宽度的设置应按照有关规定者的要求和规定进行，并确保其科学性和合理性。同时，要注意沉降缝中不要有杂物掉落，以免对建筑物各部分造成随意沉降影响。在窗框位置处，应安装钢筋混凝土梁，以避免反梁的作用变形和垂直裂缝的形成。

5 结语

综上所述，混凝土裂缝问题长期困扰着工程界。混凝土作为一种应用广泛的建筑材料，其质量的好坏直接影响着施工质量。为了减少相应的影响，相应的研究人员应该积极应用各种新技术来减少或消除此类问题。