建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫成因及控制策略分析

王曉羽

（山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司 山西太原 030000）

現(xiàn)階段，建筑行業(yè)的整體發(fā)展趨勢越來越明朗，在城市化建設(shè)發(fā)展過程中，大量的建筑工程被不斷新建起來，為提高人們的生活質(zhì)量和生活水平提供了重要的保障。在建筑工程結(jié)構(gòu)當(dāng)中，混凝土材料是比較常見的施工材料，混凝土施工質(zhì)量直接關(guān)系到了整個工程結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。由于建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計工作的相關(guān)特性，如果在設(shè)計工作中存在誤差問題，很有可能會造成建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的裂縫，對建筑體的整體安全性和穩(wěn)定性形成了嚴(yán)重的影響，同時在后續(xù)的使用和居住過程中，對人們的人身安全也形成了重大的威脅。基于此，相關(guān)建筑工程單位針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫產(chǎn)生的具體原因進(jìn)行了分析和探索，并且提出了針對性的建筑裂縫控制策略，有效提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性，對推動我國建筑產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫成因分析

1.1 材料因素

混凝土是由水泥、骨料、水及一些氣泡組成的多相非均勻復(fù)合材料。由于各種材料的力學(xué)性能存在差異，在混凝土硬化過程中，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生粘著細(xì)微裂縫，包括骨料與水泥漿粘結(jié)面上裂縫、水泥漿裂縫和骨料自身裂縫。這些裂縫呈現(xiàn)不規(guī)則分布，一般情況下不貫通。微觀裂縫的存在是材料固有的物理性質(zhì)，是不可以避免的。

鋼筋混凝土構(gòu)件在使用過程中，鋼筋和混凝土協(xié)同工作，二者的彈性模量不同，導(dǎo)致變形不同步。如果混凝土承受的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，這些細(xì)微裂縫會相互貫通，裂縫寬度迅速增大，當(dāng)裂縫寬度超過0.05mm時，便產(chǎn)生了肉眼可以看見的宏觀裂縫。

1.2 荷載因素

建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)完成之后，由于受到外部荷載的影響，經(jīng)常會產(chǎn)生不同程度的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。由于外部荷載壓力會對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成不同程度的應(yīng)力作用，如果結(jié)構(gòu)長期處于一種不均勻性應(yīng)力作用下，隨著使用年限的不斷增長，建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中會出現(xiàn)不良的混凝土裂縫。由此可以看出，建筑結(jié)構(gòu)裂縫問題和建筑結(jié)構(gòu)的動靜荷載以及應(yīng)力影響有著密切的關(guān)聯(lián)。

1.3 溫度因素

依照相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)分析可以看出，當(dāng)前我國在混凝土材料的使用過程中，線性膨脹系數(shù)大小為1×10-5/℃，當(dāng)混凝土材料的內(nèi)外溫差相對較大的情況下，經(jīng)常會產(chǎn)生外部應(yīng)力的變化。隨著應(yīng)力大小的不斷上漲會產(chǎn)生相應(yīng)的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大小超過混凝土的整體抗拉極限強(qiáng)度的情況下，就會產(chǎn)生裂縫。通過分析混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件當(dāng)中的摩擦系數(shù)大小，建筑結(jié)構(gòu)的尺寸大小以及外部環(huán)境溫度等相關(guān)因素，從中可以看出隨著外部環(huán)境溫度的不斷上漲，混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中所含有的水分會不斷蒸發(fā)，引起混凝土澆筑時坍落度太低，進(jìn)而混凝土結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不良的收縮裂縫問題，如果在外界沒有補(bǔ)充充分的水分條件下裂縫問題會表現(xiàn)得更加明顯[1]。

1.4 施工質(zhì)量因素

在建筑工程的施工過程中，施工質(zhì)量影響也會造成結(jié)構(gòu)開裂，混凝土施工環(huán)節(jié)是一個重點(diǎn)的裂縫控制環(huán)節(jié)。施工管理不當(dāng)，施工人員踩塌已經(jīng)綁扎好的上層鋼筋，澆筑時混凝土的保護(hù)層加大，構(gòu)件橫截面的有效高度減小，容易形成沿構(gòu)件支承邊緣并垂直于構(gòu)件受力鋼筋方向的裂縫；在混凝土澆筑施工當(dāng)中，相關(guān)施工單位必須要充分考慮到外部環(huán)境因素的影響，做好養(yǎng)護(hù)；另外，需根據(jù)設(shè)計圖紙中所規(guī)定的最大荷載量，針對混凝土的澆筑量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以此來有效提高建筑混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。再有，針對混凝土支模固定、拆模時間必須要做到規(guī)范合理，如果混凝土模板固定不牢靠、不穩(wěn)定或者過早拆模也會造成混凝土裂縫的擴(kuò)展。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫控制措施

2.1 做好設(shè)計工作質(zhì)量

在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員必須要充分考慮到影響混凝土裂縫開展的諸多因素，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度，以及整體承載能力。此外，相關(guān)設(shè)計工作人員尚應(yīng)考慮建筑物可能產(chǎn)生的不均勻沉降，引起建筑物裂縫擴(kuò)展。因此，設(shè)計時，必須要對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的計算和分析，對建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中存在的各種不可控性因素進(jìn)行有效的判斷，并采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施，以此來提高建筑設(shè)計的科學(xué)性與合理性[2]。

2.2 控制施工材料質(zhì)量

在混凝土材料選擇時，需要嚴(yán)格控制混凝土的質(zhì)量，通常情況下，較大的混凝土材料，應(yīng)選擇水化熱較低的粉煤灰水泥或者是礦渣水泥材料，嚴(yán)格控制水泥、骨料中有害物質(zhì)的含量，也可以在混凝土材料當(dāng)中適當(dāng)?shù)奶砑油饧觿?，有效提高水泥漿的粘稠程度，做好對鋼筋的銹蝕保護(hù)，提高混凝土材料的整體抗裂能力。此外，施工單位需要嚴(yán)格依照國家建筑工程的施工標(biāo)準(zhǔn)，合理控制混凝土材料的含沙率以及骨料類型，施工管理人員需要對所選擇的材料進(jìn)行有效的質(zhì)量檢查。

2.3 控制工程施工質(zhì)量

建筑混凝土施工質(zhì)量控制直接關(guān)系到了建筑體的安全性和穩(wěn)定性。因此，在施工過程中，施工單位需要有效提高混凝土施工技術(shù)層次，要求施工人員依照相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行。在混凝土澆筑施工當(dāng)中，施工人員需要充分考慮到施工環(huán)境的影響，當(dāng)在一些溫度較高的環(huán)境下進(jìn)行施工時，施工人員需要采用分層澆筑施工，通過運(yùn)用澆筑面自身的散熱功能來有效降低外部環(huán)境高溫所形成的不良影響。此外，還可以選擇使用埋設(shè)水管的方法來進(jìn)行物理降溫，通過這種方式，不但保證了混凝土結(jié)構(gòu)的施工溫度，同時還鎖住了混凝土當(dāng)中的水分，提高了建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂能力。在混凝土材料的澆筑過程中，相關(guān)施工人員必須要充分考慮到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工位置問題，需要充分保證鋼筋結(jié)構(gòu)不會受到混凝土澆筑施工的擾動，有效保證整個建筑混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。比如，在建筑混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，建筑結(jié)構(gòu)的梁體和樓板之間的混凝土材料強(qiáng)度大小盡量保持相同，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的墻、柱混凝土強(qiáng)度等級高于梁、板混凝土強(qiáng)度等級時，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域的混凝土強(qiáng)度需要和墻、柱混凝土材料保持相同。在建筑的梁、柱和墻的混凝土等級超過底板混凝土強(qiáng)度的情況下，需要將節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域的混凝土強(qiáng)度大小來進(jìn)行有效的調(diào)整，以此來提高建筑體整體結(jié)構(gòu)的承載能力以及抗開裂能力[3]。必要的情況下，需通過驗算，加大節(jié)點(diǎn)區(qū)域的配筋，或者增配抗裂鋼筋，以避免交接部位出現(xiàn)裂縫。

3 結(jié)束語

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作當(dāng)中，相關(guān)設(shè)計工作人員必須要充分考慮到建筑裂縫問題，通過對建筑結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的具體原因分析和總結(jié)，有效提出了相應(yīng)的預(yù)防控制策略，提高了建筑結(jié)構(gòu)整體的抗裂能力。通過多年的實踐工作和總結(jié)，相關(guān)單位積累了大量的防裂縫工程經(jīng)驗，并且仍然處于進(jìn)一步的探索和研究過程中，在后續(xù)的建筑工程發(fā)展過程中，將會不斷提高建筑結(jié)構(gòu)整體的抗裂能力。