淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中控制裂縫的措施

王清華

摘要：混凝土現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種工程建設(shè)當(dāng)中，早在1903年混凝土施工技術(shù)就傳人我國(guó)，隨著我國(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展，已從原有的地面區(qū)域發(fā)展到空中和地下，施工技術(shù)不斷提升。雖然混凝土產(chǎn)生的裂縫問題經(jīng)專家證明是無可避免的，但是其對(duì)建筑物的整體性能及抗震性能和滲漏的影響不容小覷，從設(shè)計(jì)階段就要很好地控制裂縫問題。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；裂縫；措施

1、引言

如今，建筑行業(yè)正處于快速發(fā)展的階段，各類的建筑不斷的興起，與此同時(shí)，人們對(duì)建筑的質(zhì)量也有著越來越高的要求。在建筑施工中，非常重要的一種施工材料就是混凝土，但是不同的建筑工程結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)也有著一定的差異，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不能夠?qū)炷恋牡燃?jí)性能有一個(gè)充分的了解，就可能使得建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不合理，從而導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)裂縫問題?；炷恋燃?jí)強(qiáng)度是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)裂縫的主要原因，為了提高建筑工程的質(zhì)量，就需要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行控制。

2、建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫原因分析

建筑主體結(jié)構(gòu)主要是由不同性質(zhì)的材料所組成，它們共同承受著荷載作用， 在澆筑過程中混凝土表現(xiàn)其塑性， 其自身就存在一些微裂縫， 隨著溫度而變形、收縮， 約束以及粘結(jié)應(yīng)力共同作用導(dǎo)致混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力的產(chǎn)生， 當(dāng)超出混凝土所能承受的極限抗拉強(qiáng)度的時(shí)候， 會(huì)使得微裂縫擴(kuò)大成裂縫。據(jù)有關(guān)資料顯示， 裂縫產(chǎn)生的原因主要分兩大類如下：

1）由外荷載（靜、動(dòng)荷載）引起的裂縫和次應(yīng)力引起的裂縫；

2）由變形、變化引起的裂縫：包括由于結(jié)構(gòu)因溫度、濕度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫。其特征是結(jié)構(gòu)在受到內(nèi)部和外部的變化而產(chǎn)生變形，當(dāng)變形受到約束和限制時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)力超過一定數(shù)值后產(chǎn)生裂縫，裂縫出現(xiàn)后變形得到釋放，內(nèi)應(yīng)力松弛。調(diào)查表明，在混凝土結(jié)構(gòu)中，占裂縫總數(shù) 80 %以上的都是由于不均勻沉降、混凝土凝結(jié)過程中的體積收縮以及溫度變化差異帶來的脹縮不均勻等非外力因素造成的裂縫。

由變形引起的占約80%，由荷載引起的占20%，因此控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的關(guān)鍵在于解決變形所引起的開裂。

3、建筑結(jié)構(gòu)裂縫的危害

1）受力重新分配。在正常使用情況下，鋼筋抵抗的是拉力而混凝土抵抗的是壓力， 然而當(dāng)其出現(xiàn)開裂的情況時(shí)，裂縫處的混凝土和鋼筋的錨固失效， 鋼筋的應(yīng)力變大， 而混凝土上部由于受壓區(qū)的高度相對(duì)變小，壓應(yīng)力也極大的增加。

2）抗剪能力下降。當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂的情況之后， 混凝土不再是一個(gè)整體， 而是變成許多支離破碎的細(xì)小部分， 各個(gè)截面也不再完整， 凈截面面積相應(yīng)減小，從而整體的抗剪能力極大下降。

3）剛度減小。當(dāng)裂縫情況嚴(yán)重時(shí)，位于裂縫截面的中性軸會(huì)上移， 結(jié)構(gòu)變形加大， 同時(shí)剛度減小。

4）疲勞度下降。裂縫使得鋼筋和混凝土長(zhǎng)時(shí)間都處于高應(yīng)力的拉壓狀態(tài)，從而降低了其疲勞壽命， 使得整體結(jié)構(gòu)疲勞度也隨之降低。

5）強(qiáng)度降低。裂縫會(huì)導(dǎo)致鋼筋的外露，空氣及水分等的侵入會(huì)引起混凝土編織和鋼筋銹蝕，使整個(gè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度逐漸降低。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引起裂縫的分析

由荷載引起的裂縫，可以通過結(jié)構(gòu)計(jì)算來控制，由于形變引起的裂縫，通過構(gòu)造設(shè)計(jì)可以進(jìn)行控制。但是在結(jié)構(gòu)計(jì)算過程中，假設(shè)的力學(xué)模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)是不完全相同的，這樣內(nèi)力計(jì)算結(jié)果與實(shí)際不符，這些常規(guī)計(jì)算模型之外的內(nèi)力往往引起結(jié)構(gòu)裂縫。而由于計(jì)算疏忽漏掉的裝修荷載等導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂，這就需要通過結(jié)構(gòu)加固，來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的安全使用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)角部抗裂驗(yàn)算不準(zhǔn)確也會(huì)導(dǎo)致角部斜裂縫出現(xiàn)。

5、控制裂縫產(chǎn)生的有效措施

針對(duì)以上提出的裂縫產(chǎn)生機(jī)理及其影響因素，提出了以下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的解決性對(duì)策，具體如下：

5.1 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)體系

在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要根據(jù)工程要求和實(shí)際情況，加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化處理，采用現(xiàn)代概念設(shè)計(jì)理念，加強(qiáng)對(duì)復(fù)雜體系的分析，通過合理、科學(xué)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，避免裂縫的產(chǎn)生。與此同時(shí)，還要綜合考慮到受力和變形作用，合理計(jì)算配筋，尤其是對(duì)于裂縫控制的薄弱環(huán)節(jié)，一定要做好防范處理，進(jìn)而控制好結(jié)構(gòu)體系對(duì)裂縫的有效預(yù)防。

5.2 結(jié)構(gòu)形狀要規(guī)則

在布置結(jié)構(gòu)的形狀時(shí)，要盡量做到規(guī)則，確保整個(gè)結(jié)構(gòu)應(yīng)有的剛度，如果在設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則，那么其上下結(jié)構(gòu)所承受的剛度不會(huì)統(tǒng)一，從而造成不同程度的變形，尤其是是剛度控制薄弱的環(huán)節(jié)，極易發(fā)生開裂的現(xiàn)象，為此，要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)的形狀一定要保證其規(guī)則性，從而避免裂縫的產(chǎn)生。

5.3 尺寸設(shè)計(jì)要合理

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，尺寸設(shè)計(jì)也預(yù)防裂縫產(chǎn)生的主要環(huán)節(jié)。正如上文中以們提到，一旦結(jié)構(gòu)的尺寸過長(zhǎng)，那么其所產(chǎn)生的溫差應(yīng)力也會(huì)增大，最終出現(xiàn)裂縫。因此，需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)，結(jié)合工程實(shí)際要求，合理控制結(jié)構(gòu)的尺寸，全面考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)力與長(zhǎng)度的關(guān)系，既要滿足設(shè)計(jì)的規(guī)范和要求，也要避免裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生。

5.4 材料運(yùn)用要規(guī)范

首先，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，所選用的混凝土，既要滿足防水要求，也要滿足工程的承載力要求，其強(qiáng)度不可以過高，一般情況下，最好采用C25 -C35混凝土。其次，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以采用粉煤灰，使得混凝土的和易性得到改善，同時(shí)，還可以減少水泥用量。其三，對(duì)于水泥品種的選擇，最好采用收縮性小的水泥材料，并且可以適當(dāng)?shù)負(fù)郊右恍┩饧觿?，使得水灰比降低，?yán)格控制內(nèi)外溫度，加強(qiáng)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的保溫和保水養(yǎng)護(hù)。

另外，對(duì)于板類構(gòu)件而言，其裂縫的控制主要是采用預(yù)應(yīng)力混凝土，加強(qiáng)對(duì)樓面鋼砼構(gòu)件以及層面構(gòu)件的分析，尤其是在樓面板預(yù)埋管線時(shí)，必須要用支架固定管線，而且，對(duì)于管線交叉部分，運(yùn)用專門設(shè)計(jì)的接線盒，強(qiáng)化土板剛度。

6、總結(jié)

綜上所述，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)建筑整體的施工質(zhì)量有著非常重要的影響，為了提高建筑施工的質(zhì)量，就必須對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫的產(chǎn)生進(jìn)行有效的控制。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫嚴(yán)重的影響著建筑的安全，為了有效的控制裂縫的產(chǎn)生，可以從嚴(yán)格原材料的選材程序、做好混凝土建筑物的澆筑施工技術(shù)控制、做好混凝土澆筑的養(yǎng)護(hù)工作以及提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員整體素質(zhì)等方面進(jìn)行控制。另外，在施工時(shí)要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范及操作要求來進(jìn)行，對(duì)于施工監(jiān)管力度要加大，以保證建筑工程的安全性及穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣和.論現(xiàn)澆混凝土施工裂隙原因分析及預(yù)防措施[J].城市建設(shè)理論研究，2011，（8）：74-75.

[2]徐洪亮，李俊.談如何控制混凝土的裂縫[J].黑龍江科枝信息，2011，（05）：61-62.

[3]路民軍.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中控制裂縫的措施分析[J].黑龍江科技信息， 2014，（31）：246-247.

[5]董春玲，李興凱.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中控制裂縫的措施[J].工程科技.