建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析

文飞

（太原供水设计研究院有限公司，山西太原 030009）

随着我国建筑业的加速发展，人们更多地关注建筑物质量，混凝土作为建设项目施工期间必需的材料之一，已广泛用于建筑领域，但部分部门缺乏对混凝土的深入研究，导致项目施工和调试过程中混凝土经常发生凝结和裂缝。经研究实验发现，混凝土结构裂缝与材料本身的属性和结构机理有关，因此，为了满足建筑物的使用和结构要求，加强对混凝土的结构设计，对控制混凝土结构裂缝的产生具有重要现实意义。

1 裂缝的类型

混凝土裂缝可分为塑性沉降裂缝，塑性收缩裂缝和热应力裂缝。塑性沉降裂缝是“中间宽而两侧窄”，它们中大多数都出现在建筑物的可变横截面位置，梁与平板的交点以及梁与柱的交点处。通常，裂纹深度可以达到钢筋的表面。通过合理控制水灰比、砂比和坍落度可以减少或防止这种裂缝发生，对于某些横截面较大的组件，须从相对较深的位置浇注，然后静置1～1.5h，以控制保护层的厚度。塑性收缩裂纹大多数是由于施工不当引起的，以多边形方式存在，裂缝之间最小距离是几厘米，最大距离是十多厘米，初期表现的是一种裂缝纹路，随着裂缝的逐渐增加，不断成为一种持久性裂纹，可以通过调整混凝土比例和水泥用量等对其进行控制，确保施工质量符合要求。热应力裂纹主要是由温度影响，如果温差拉应力大于混凝土本身拉应力的强度，就会出现温度应力裂纹，对于这种裂缝，从表面上看并不明显，但对建筑物的功能有很大影响。

2 裂缝对建筑的影响

结构性裂纹的出现对建筑物使用和耐久性具有重大影响，如果缺乏科学合理的处理方法，则裂纹会随着时间的推移而加剧。裂缝对建筑的影响主要是结构外壁以及底部和顶部平板的裂缝，导致建筑物中出现渗水和漏水，这种内部积水会加速墙壁损坏，对建筑物正常使用和维护有很大影响。对耐久性的影响是，如果混凝土应用期间出现结构裂纹，特别是在与水和土壤直接接触的表面上出现裂缝，混凝土中钢筋将被腐蚀，钢筋与混凝土之间的粘结力降低，钢筋横截面减小，这将降低钢筋混凝土本身使用寿命[1]。结构性裂缝会随着时间而发展，尤其对于渗透和深层裂缝，将对结构的整体刚度以及抗剪强度产生重大影响，且由于出现裂纹，整个结构经常会产生应力重新分布，原始设计结构发生变化，使结构力及安全性下降。

3 裂缝成因分析

3.1 干缩裂缝

建筑结构设计出现的裂缝主要是干缩裂缝。混凝土在使用粘土烧结砖模式时，混凝土的材料收缩和变形量相对较小，需要极短时间就可以确保混凝土成型。但是当使用粉煤灰砖进行建造时，由于后期水分含量会越来越少，因此就会导致材料出现更大的收缩。混凝土浇筑期间应注意做好混凝土的维护，如果维护不到位很容易出现表面湿气耗散过快的情况，从而导致塑性收缩裂缝出现。

3.2 温度裂缝

温度也会影响混凝土材料，随着温度的变化，混凝土材料可能会在热力作用下出现热膨胀变形，甚至会导致房屋顶部出现温度裂缝。另外，在温度影响下建筑物门窗附近的混凝土容易出现正交的倾斜裂缝，井眼边缘区域很容易产生灰烬裂缝，且拐角处极易出现水平裂缝。当屋顶温度超过墙壁温度时，就会出现混凝土裂缝，导致墙体和屋顶温度变形之间存在较大差异，从而导致严重的裂缝。

3.3 不均匀沉降

混凝土结构一旦出现不均匀沉降，就会出现裂缝，混凝土结构裂缝与施工技术息息相关，因此，在施工期间应该注意对混凝土裂缝发生原因的分析，最好在施工步骤中细化混凝土的建造，并采取合理的预防措施，对出现的混凝土裂缝进行及时补救。当工程建筑完工后，也可能会受到例如地下水的影响，混凝土结构会发生一定程度的沉降，如果沉降不均匀就会导致裂缝，故在初步勘测和设计阶段，应加强地基的不均匀沉降控制，做好上部结构的设计，以提高设计方案质量[2]。

4 建筑结构裂缝的控制措施

4.1 混凝土材料的管控

建筑工程施工期间，首先应加强对混凝土建筑材料质量的合理控制，以便可以保证混凝土施工质量达到要求，避免混凝土浇筑中发生相应质量问题，因为混凝土建筑材料本身比较复杂，所以有必要在原材料质量控制中加强对原材料的合理审查，确保混凝土结构能够达到理想条件，有效防止混凝土施工质量问题的出现。其次，应该根据不同的工作环境选择不同产品，水合热量低的矿渣水泥优先选用于混合混凝土，加强对混凝土级配的控制，使原始材料参与混凝土施工。除了石头和水泥组成之外，有时还会渗入石粉和粉煤灰等，以增加混凝土的可使用性。最后应对配置好的混凝土进行机械实验，在控制混凝土建筑材料过程中，不同的建筑材料对添加剂比例有非常严格的要求，因此，应保证混凝土施工建筑材料的质量可以达到预期效果，满足建设工程混凝土施工的基本要求。

4.2 结构的平面布置

与建筑结构设计相比，在进行建筑工程结构平面布置期间应确保布置符合要求，以免实际布局突然发生变化，如果结构平面上有凹凸，则须将其与项目实际施工状况进行比较，在区域边缘设置拉力梁以及周围楼板以进一步固定。另外，应根据相关规定控制和管理结构的长度，如果结构长度符合相关要求，则必须在地下进行后浇带、膨胀带和加固带的合理设置，防止平面布局形状的突然变化，如果结构平面出现缺口，则应根据实际情况在缺口边缘设置拉力。在加工缺口过程中，建设工程的结构也应按照相应规章制度和工程建设要求进行调整，浇筑后浇带主要设置距离在梁和地板之间跨度的1/3 处，后浇带宽度应控制在800～1000mm 范围内，如有必要可使用预应力技术。

4.3 配筋设计

建筑结构裂缝控制必须注意对大跨度梁和平板的控制，屋顶板的加固最好采用双层双向通长配筋加固，这样可以科学合理地减少部件裂纹，加固设计和间距结构设置应根据要求进行，这样可以合理控制结构裂缝。在自然条件下，混凝土复合材料主要包括水泥，水，沙子和砾石等物质，随着物理和化学作用不断影响，它们的成分逐渐硬化，从而形成多孔复合材料，由于初始温度是其自身的收缩应力，因此内部外观上有许多微裂纹[3]。与混凝土相比，钢筋加固后的混凝土不会产生裂纹，可以在短时间内控制裂缝宽度，所以，钢筋在混凝土结构中的作用非常大，合理地对钢筋进行应用，可以有效限制裂纹的扩展。

4.4 对混凝土的浇筑施工技术进行控制

对混凝土的浇筑施工控制就是在建造混凝土时，必须先振动较弱的区域，分层浇注厚度不能太大，应将其控制在小于50cm，因为厚度较小，内部温度可以及时冷却，所以在一定程度上，应确保每一层温度都可以保持均匀特性。另外，在项目建设中从两侧到中间进行施工，可以使混凝土密度在一定程度上得到合理控制，从而实现混凝土浇筑工程的合理管理，但是，在倒入之前有必要对混凝土表面温度进行合理检测，以防止发生凝结现象，在土壤表面温度升高的影响下，混凝土会出现开裂。因此，在实际浇注时，需要对标准高度和尺寸做出设计，以确保满足施工要求，并按照建设工程要求，加强对建设项目施工中杂物的及时清理工作[4]。

4.5 温度裂缝的预防控制措施

在水泥实际水化过程中，由于大量热量的损失，内部零件凝结热量也将增加，并且该热量在混凝土结构中起主要作用。水泥的实际使用可以用于土木工程施工，以防止混凝土内部温度升高。在特殊情况下，其他相关材料可以用普通水泥代替，这可以证明水泥的应用能够防止土壤内部温度凝结。另外，即使将水泥混入混凝土中，也需要进行搅拌，以产生混合效果[5]。在实际土建工程混凝土注浆中，应该通过创造合理的条件，减少高温环境下的运行时间。在大面积混凝土浇筑中，如果不结合温度条件，就应该采取一种科学合理的方法进行冷却，以确保混凝土在浇筑期间可以将温度控制在相应范围内。温度裂缝的预防应该根据实际情况进行施工，这样可以防止混凝土外观出现结构膨胀和收缩。

5 结语

综上所述，建筑业是中国主要经济支柱产业，尽管在施工过程中出现许多裂缝现象，但仍需要确保混凝土工程施工可以满足相应要求，结合实际情况采取科学合理的措施，将开裂现象及时有效地进行处理。同时，建筑施工在设计中，应该不断提高设计的科学性和合理性，并通过检查一些标准参数以取得较好效果，另外，应加强施工期间的管理工作，提高施工质量，有关施工单位应根据不同类型的裂缝采取相应预防措施，最大限度减少潜在安全隐患，保护人们的人身安全。