建筑結構設計裂縫成因及對策

徐健

摘 要 我國建筑行業(yè)發(fā)展至今，其建設技術和建設規(guī)模已經遠超其它發(fā)展中國家，直追發(fā)達國家水平。目前，隨著城鎮(zhèn)化的擴大，各種建筑工程興起并呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。在這一時代背景下，如何減少裂縫問題的發(fā)生概率，既是亟待解決的首要問題，也是提高人們居住水平的必然要求。建筑結構設計是建筑施工的前提，由于涉及內容較多，容易出現(xiàn)施工質量問題，甚至出現(xiàn)重大安全事故。其中，裂縫問題是一個多年困擾建筑工作人員的難題，嚴重威脅著建筑物的安全。而根據權威數(shù)據顯示，在建筑結構設計階段會經常出現(xiàn)裂縫問題，嚴重威脅人們的生命及財產安全。因此，設計單位、施工部門必須充分認識解決裂縫問題的重要意義，并且結合工程實際制定科學合理的裂縫防治措施。

關鍵詞 建筑結構設計 裂縫成因 質量控制

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）12-0057-02

隨著我國經濟建設的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，使得我國居民對于居住環(huán)境和工作環(huán)境的要求與日俱增。建筑物產生的裂縫與建筑結構設計有必然的聯(lián)系，因此，要解決裂縫問題，必須對建筑結構的設計進行分析。隨著人們生活水平的提高，對建筑質量也提出了更高的要求。當前，建筑裂縫問題很常見，不僅對建筑物的使用產生一定的影響，甚至威脅到了人們的生命安全，所以在進行建筑設計時，必須保證其合理性。

1 建筑結構設計裂縫成因

1.1 地基變形

地基變形是導致房屋建筑工程中出現(xiàn)結構裂縫的重要原因[1]，地基變形裂縫既是一類最為常見的裂縫形式，又最具特殊性，因其易形成多種變形種類，導致控制與處理難度增大。此類裂縫形成的主要原因是工程建設前期準備與規(guī)劃實踐中，未能對于各項關鍵因素進行系統(tǒng)全面的考慮，因而所得到的數(shù)據存在誤差，未能準確掌握土質結構承載力，造成地基容易出現(xiàn)變形，進而導致裂縫形成。

1.2 溫差較大

在建筑施工的過程中，大體積混凝土生成的大量水熱化等溫度變化，易導致溫度裂縫的產生。我國大部分房屋建筑都是由混凝土和砌體構成的，在澆筑的硬化過程中很容易受到水化熱的影響，短時間內易造成混凝土溫度過高，而砌體溫度未發(fā)生改變，這種溫差在一定程度上造成了裂縫[2]。我國當前使用混凝土的線性膨脹系數(shù)是有一定規(guī)定的，當混凝土內外溫度差別較大時就會產生壓應力，之后產生拉應力，當拉應力超過混凝土的抗壓極限時就會產生裂縫。

1.3 收縮裂縫

收縮裂縫在混凝土裂縫中占有較大比例，一般包括以下幾種裂縫類型：一是膠凝裂縫。水泥在凝固過程中會發(fā)生固化，使水泥膠體體積明顯變小，引發(fā)混凝土產生自主收縮的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象貫穿于水泥固化的全過程;二是干燥裂縫。在混凝土振搗過程中，引發(fā)混凝土內部的游離水溢出，在混凝土表面產生收縮現(xiàn)象，隨著混凝土靜置時間的增加，游離水持續(xù)揮發(fā)，引發(fā)混凝土表層收縮，造成混凝土體積不斷減少。在振搗后會發(fā)生泥土離析現(xiàn)象，引起混凝土表層收縮速度加快，從而引發(fā)干燥裂縫;三是碳化收縮裂縫。由于混凝土所含的二氧化碳和氧化鈣發(fā)生化學反應，其化學產物碳酸鈣會造成混凝土體積變小，從而產生裂縫。

2 建筑結構設計裂縫對策

2.1 建筑工程結構裂縫控制措施

為了緩解建筑結構外層裂紋問題，提出從質量層面對此開展控制研究。在此過程中，應首先考慮溫度對建筑結構的影響。例如，在選擇建筑主體結構施工材料方面，應優(yōu)先選擇質量較高的混凝土材質，并選擇市場信譽度與綜合評價較好的供貨商[3]。在使用混凝土施工過程中，應提前準備好緩蝕劑等多種摻于混凝土中的化學試劑，致力于通過化學試劑的應用來改善混凝土的綜合性能，并在條件允許的情況下，適當降低混凝土在建筑結構施工中的使用量，避免混凝土性能不穩(wěn)定對建筑結構整體造成威脅。為了進一步改善混凝土的性能，可采用在攪拌的混凝土中加入粉煤灰的方式，降低混凝土水化熱反應。同時，需要結合混凝土建筑工程結構要求，選擇優(yōu)化的骨料代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工材料，通過此種方式實現(xiàn)對混凝土結構整體抗壓能力的提升。在控制墻體裂縫過程中，需要重視對墻體的后期保養(yǎng)與保濕工作。例如，在基礎土木建筑工程中，可在完成施工后的相關環(huán)節(jié)中陸續(xù)對拆模的構件進行回填處理，避免由于建筑結構穩(wěn)定性突發(fā)降低導致墻體出現(xiàn)裂紋。在工程實踐實施的過程中，應注意此步驟行為的實施仍需要改善，在條件允許的情況下，可采用降低混凝土熱量散發(fā)的發(fā)生，降低建筑結構內部與外部溫度差，避免由于應力過于集中導致的建筑結構綜合性能下降。

2.2 加強材料選擇與質量控制

在對裂縫進行控制和處理的過程中，必須注意合理選擇材料，避免引入質量不合格的材料導致出現(xiàn)適得其反的控制效果。首先，需要對材料供應商的資質進行全方位的審核，確保其資質與材料及時供給能力后方可與其進行簽約，應重視在合同中詳細規(guī)定責任追究細節(jié)，進一步增強材料質量控制實效性。其次，在材料正式進入房屋建筑工程施工現(xiàn)場前，工作人員需要對其進行再次檢測，確保其質量和安全性達到相關標準要求。在這一環(huán)節(jié)，尤其需要對于水泥這一澆筑混凝土的關鍵材料進行嚴格檢測，認真審核相關檢驗報告，確保其處在保質期內，并對其成分進行檢測[4]，嚴格杜絕內含硅酸鹽成分的水泥進入施工現(xiàn)場。在選擇沙石材料前，需要根據水泥的選用情況進行確定，并根據水泥的使用劑量合理確定比例，從而提高混凝土的配比質量，有效防止裂縫的出現(xiàn)。

2.3 溫度變化裂縫控制

對于溫度變化引起的裂縫，相關人員需要采取以下措施對其進行控制：1.預防管理。管理人員必須嚴格控制施工全過程，在管理工作中，必須積極落實裂縫部位的設計和管理。在施工管理過程中，相關人員必須嚴格檢查規(guī)劃內容與材料質量，結合工程實際需要，選擇合適的保溫層材料，避免因建筑物內部與外部溫差過大而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象;2.施工控制。在施工階段混凝土的凝固時間較長，因此，相關人員需要優(yōu)先采用低水熱化的水泥，并且根據施工現(xiàn)場溫度選擇最合理的混凝土攪拌措施，從而有效防止產生溫差裂縫。

2.4 粘剛、碳纖維加固法

該技術使用粘結劑，把粘剛或者碳纖維與裂縫進行緊密粘結，從而提升混凝土結構的承載力，這種技術具有對施工場地空間要求低、加固效果良好、施工時間短、工藝簡單等優(yōu)點，在混凝土裂縫修補工程中得到廣泛應用。其中，粘結質量的高低決定了裂縫修補的效果。具體包括以下流程：一是表面處理。表面處理是該加固法中的重要工序，首先使用毛刷、清潔劑等工具對混凝土表面油污進行清潔。其次利用打磨機打磨2-3毫米粘合面，然后清除粘合面上的粉粒，并進行擦拭，再次使用鋼絲刷進行二次清潔，最后使用毛刷和清潔劑進行二次清洗;二是進行涂膠處理。建筑結構膠配置要嚴格依照配比和攪拌程序進行，確保結構膠色澤均勻、流動適中;三是把結構膠均勻涂抹在混凝土新面，并反復刮抹，確保結構膠充分滲透和浸潤，在涂抹方法上要遵照中間厚邊緣薄的原則，涂抹厚度保持在1-3毫米，最后把鋼板貼在裂縫位置;四是進行固定和加壓。一般采用膨脹螺栓和卡具進行固定措施，并有效控制加壓量，確保膠液保持在最佳位置;五是在20度的環(huán)境下進行固化，一般需要24小時;六是進行質量檢驗，一般采用小錘擊打鋼板，確認結構膠硬化程度，通過肉眼觀察鋼板邊緣結構膠色澤，以確認結構膠的密實程度;七是依據施工要求，采用防腐涂料，對粘合面進行防腐處理。

2.5 防治地基不勻

在建筑過程中，對地基不均勻的現(xiàn)象應該及時地開展調查，在設計之前對地質勘查工作進行相關的研究，根據地質報告來進行工程圖紙的設計。對于一些比較繁瑣的地質結構，應該在地基開挖后對地基軟弱部分進行處理。在進行地基加固時，還應該結合上部結構對多方面的情況進行考察，最后確定高效率、經濟性的整體方案。在上部結構修改中，可以對建筑物體的體型進行改變，斷開建筑物基礎，實現(xiàn)其自由沉降，避免產生裂縫。但是在設置沉降縫時，還應該根據相關的標準規(guī)定來進行，此外還應避免沉降縫中落入雜物。

2.6 做好相關養(yǎng)護工作

養(yǎng)護過程中可以運用蒸汽養(yǎng)護方式，將混凝土構件置于蒸汽與空氣的混合飽和環(huán)境中養(yǎng)護，為實現(xiàn)其快速硬化創(chuàng)造良好條件。運用蒸汽養(yǎng)護方式時，要控制時間、溫度、養(yǎng)護濕度，室內與室外溫差最好不超過20%。養(yǎng)護可以采取分階段方式進行，進而有效控制混凝土裂縫問題。也可以運用自然養(yǎng)護方式，就是使溫度處于常溫狀態(tài)下，對混凝土進行養(yǎng)護工作。一般情況下，平均溫度需高于5℃，在常溫狀態(tài)下需適當展開澆水工作，保證混凝土在規(guī)定時間內具有足夠濕度。養(yǎng)護初期，水泥發(fā)生水化速度較快需保證水分充足。一般情況下，混凝土養(yǎng)護時間約為14d，當處于雨雪天氣時，需搭設防護措施遮蓋混凝土表面，保證室內與室外溫差不會過大，同時完善混凝土建筑的排水設施，防止雨水侵蝕混凝土建筑。開展混凝土養(yǎng)護工作時，可以運用蓋棉、澆水等多種方式減小溫差，降低裂縫產生概率。

3 結語

綜上所述，裂縫主要由荷載、溫度變化、地基不均勻沉降等因素引起，相關單位在設計與施工過程中，必須結合工程的實際特點，根據相關理論，科學地制定解決裂縫問題的方法和措施。只有采取以上措施，才能降低裂縫的出現(xiàn)概率，提高建筑物強度，實現(xiàn)企業(yè)經濟效益的最大化。

參考文獻：

[1] 徐鋒.建筑結構設計出現(xiàn)裂縫的原因及對策探討[J].城市建設理論研究（電子版），2020（01）：27.

[2] 宿坤，宋佳.建筑結構設計出現(xiàn)裂縫的原因及對策研究[J].中國房地產業(yè)，2019（12）：178.

[3] 夏濤.建筑結構設計出現(xiàn)裂縫的原因及對策研究[J].工程技術研究，2019，04（12）：24-25.

[4] 馬圣超.建筑結構設計出現(xiàn)裂縫的原因及對策研究[J].居舍，2019（03）：15.