建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制裂縫的措施分析

陳玉

關(guān)鍵詞 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 控制裂縫 荷載力 溫度 水分蒸發(fā)

中圖分類號：TU3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）05-0094-03

現(xiàn)代建筑工程項目多以鋼筋混凝土作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行施工建設(shè)，這種結(jié)構(gòu)在成本控制、穩(wěn)定性與耐久度上都體現(xiàn)出了優(yōu)越的性能。但在施工建設(shè)時混凝土所產(chǎn)生的裂縫卻是一個較為顯著的問題，其中大部分裂縫都相對細小且所處位置并不會干擾建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，但一些關(guān)鍵性部位的裂縫隨著各種因素的影響不斷擴張，甚至威脅到整個建筑結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量。

1 建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的危害

1.1 影響建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度

在建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂縫就意味著這部分構(gòu)件的穩(wěn)定性已經(jīng)被破壞，特別是一些較大且截面處于中心軸位置的裂縫會導(dǎo)致中心軸位置上移，如果裂縫一再擴大就會引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)的變形而導(dǎo)致剛度直線下降，隨之下降的還有建筑結(jié)構(gòu)的抗壓能力，其中一些承重構(gòu)件在其所承受的荷載力增強后就會加速損耗[1]。

1.2 影響建筑結(jié)構(gòu)的抗剪性能

裂縫對于建筑結(jié)構(gòu)的影響不止在于其整體剛度與強度，還有建筑結(jié)構(gòu)的抗剪性能，尤其是關(guān)鍵構(gòu)件上的裂縫不斷擴大而帶動建筑各截面也出現(xiàn)裂縫問題，使得抵抗荷載力的抗剪設(shè)計的使用性能持續(xù)降低，建筑結(jié)構(gòu)的整體性被破壞后就難以呈現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

1.3 影響建筑結(jié)構(gòu)的強度

對于一些暴露在外且較大的裂縫，受到周圍環(huán)境的影響非常明顯，空氣中大量的水分順著裂縫進入到建筑物中侵蝕內(nèi)部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部鋼筋受到影響而被腐蝕，導(dǎo)致鋼筋強度下降而難以承載重量，建筑結(jié)構(gòu)的防水功能也會由于內(nèi)部被破壞而失去應(yīng)有的作用。

2 影響建筑項目結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素分析

2.1 荷載力影響

荷載力是建筑結(jié)構(gòu)中誘發(fā)裂縫問題的主要原因之一。一般情況下，完成混凝土澆筑工作后建筑結(jié)構(gòu)并不會立刻出現(xiàn)裂縫，往往是由于周邊自然環(huán)境的變化與養(yǎng)護不到位等情況導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量下降，這是目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的建筑物所不能避免的問題，能控制的只有延緩混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量下降的速度，或是強化混凝土澆筑工作，以盡可能增加建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)使用壽命。當(dāng)外部施加的荷載力遠超于建筑結(jié)構(gòu)的承載能力時就會導(dǎo)致裂縫問題的出現(xiàn)，要想盡可能避免這種情況就需要設(shè)計人員合理選用具有足夠強度的建筑結(jié)構(gòu)使用材料，根據(jù)施工現(xiàn)場的天氣環(huán)境等條件并配合相應(yīng)抗性能力優(yōu)秀的材料來進行設(shè)計，通過材料來盡量穩(wěn)定建筑結(jié)構(gòu)以降低環(huán)境和荷載力的負面影響[2]。

2.2 溫度影響

溫度影響有兩方面：一方面是建筑項目在施工時的溫度控制，過高的溫度會干擾建筑材料的粘合力和使用性能，在完成施工建設(shè)后很容易出現(xiàn)墻體開裂的現(xiàn)象，而過低的溫度卻會出現(xiàn)建筑材料難以成形的問題。另一方面是建筑投入使用后周圍環(huán)境溫度對建筑結(jié)構(gòu)造成的影響，方案設(shè)計人員如果沒有考慮到建筑項目周圍環(huán)境的因素進行設(shè)計，那在建筑項目正式投入使用后因被不斷變化的環(huán)境導(dǎo)致其穩(wěn)定性被破壞，從而發(fā)生建筑結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象。在這種情況下，設(shè)計人員有必要適當(dāng)調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力設(shè)計，同時使用的材料要符合周圍環(huán)境溫度，以盡量保證建筑使用性能。

2.3 水分蒸發(fā)影響

在建設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)時水分的蒸發(fā)速度會影響其澆筑實際效果，一些混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑后表面沒有及時進行覆蓋，在環(huán)境影響下水分蒸發(fā)過快導(dǎo)致混凝土的表面與內(nèi)部凝固時間不一致，此時的混凝土結(jié)構(gòu)強度并不足以應(yīng)對這種較強的變形應(yīng)力，其表面就會出現(xiàn)塑性收縮裂縫。周圍環(huán)境變化是水分蒸發(fā)加速的主要因素，在澆筑混凝土結(jié)構(gòu)過程中，周圍風(fēng)力大且溫度高的時候就會提高水分蒸發(fā)速度，導(dǎo)致混凝土難以產(chǎn)生良好的凝固效果并出現(xiàn)變形裂縫，因而澆筑混凝土?xí)r有必要控制其水分的蒸發(fā)速度并加強后續(xù)的養(yǎng)護工作[3]。

2.4 施工建設(shè)質(zhì)量影響

施工建設(shè)的質(zhì)量是影響裂縫問題的最直接因素，其施工工藝技術(shù)與使用材料決定了建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)安全與質(zhì)量，對建筑施工企業(yè)的經(jīng)濟效益和市場競爭力等方面都會帶來明顯的影響。有多方面因素會導(dǎo)致施工建設(shè)出現(xiàn)質(zhì)量問題，首當(dāng)其沖的便是建筑施工人員自身的工藝技術(shù)掌握能力，如果施工人員沒有按照相關(guān)規(guī)定要求融合混凝土材料就容易出現(xiàn)材料質(zhì)量不合格的問題，混凝土結(jié)構(gòu)不具備足夠的強度來抵抗裂縫現(xiàn)象發(fā)生，這就會直接影響建筑結(jié)構(gòu)的施工建設(shè)質(zhì)量。另外，規(guī)模龐大的建筑工程項目往往需要搭建腳手架等器械設(shè)施來進行高空作業(yè)，為將器械設(shè)施穩(wěn)固在建筑物外，會預(yù)留孔洞以安裝設(shè)施，而在完成建筑施工后，一些孔洞沒有得到良好的填補以致于逐漸出現(xiàn)裂縫等問題，這就直接增加了建筑結(jié)構(gòu)的安全隱患。

2.5 建筑原材料影響

建筑原材料本身的質(zhì)量問題作為導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)固性的直接原因，在建筑工程項目中不可忽視。一些建筑施工單位為了盡可能降低投資成本而縮減了在建筑材料上的資金投入，或是在選購環(huán)節(jié)沒有對建筑材料進行完整的質(zhì)量檢測，導(dǎo)致建筑項目在施工時所使用的建筑材料并不符合相關(guān)質(zhì)量規(guī)定，各項指標(biāo)數(shù)據(jù)無法滿足建筑結(jié)構(gòu)的抗裂需求。不合格的建筑材料使得整個工程項目的安全質(zhì)量都無法得到良好的保障，在建筑物正式投入使用后很容易造成承重結(jié)構(gòu)開裂、部分區(qū)域坍塌等危險事故[4]。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有效控制裂縫現(xiàn)象的舉措

3.1 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置

在建筑機構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化其平面設(shè)置是降低裂縫現(xiàn)象的主要手段之一，建筑工程結(jié)構(gòu)要在實際設(shè)置平面時盡可能避開凹口，并在凹口周圍設(shè)置牽引支梁來支撐穩(wěn)固，還要對周圍的樓板進行加厚加固處理以確保其穩(wěn)定性。施工建設(shè)人員還要依照相關(guān)規(guī)定要求與建設(shè)需求來合理控制建筑結(jié)構(gòu)的長度，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況來判斷是否需要設(shè)置后澆帶與膨脹加強帶，以此來保障建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)質(zhì)量。

3.2 加強混凝土的工藝技術(shù)管理

3.2.1 控制混凝土的強度與厚度

結(jié)構(gòu)設(shè)計人員為進一步確保建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，會對使用材料的總量進行合理調(diào)控，以此來降低建筑構(gòu)件上裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)概率，其中水泥的總量會受到混凝土強度的變化而變化，在強度增高后水泥總量也會隨之提升，其水灰比例提升后反而會誘發(fā)墻體裂縫。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要合理控制混凝土的強度等級，以平衡混凝土強度與水泥總量之間的關(guān)系。另外，混凝土構(gòu)件的厚度也需要在基于建筑使用性能要求的情況下進行詳細規(guī)劃，將其控制在一定范圍內(nèi)可以同時保障建筑質(zhì)量和控制荷載力[5]。

3.2.2 提升制模環(huán)節(jié)的質(zhì)量

制模環(huán)節(jié)是保障混凝土澆筑工作的重要流程，因此建筑企業(yè)要重視對制模環(huán)節(jié)的管理工作，督促結(jié)構(gòu)設(shè)計人員與現(xiàn)場施工人員要明確混凝土模板的安裝流程與效果，嚴格按照相關(guān)規(guī)定要求實施模板制作與安裝，建筑企業(yè)可以增派管理人員、強化監(jiān)管手段以便于及時發(fā)現(xiàn)制模環(huán)節(jié)中存在的問題，保障其制模基礎(chǔ)工藝質(zhì)量以達到控制裂縫現(xiàn)象的實際目的。

3.2.3 提高混凝土澆筑工藝技術(shù)

混凝土本身的澆筑質(zhì)量就是影響其建筑構(gòu)件裂縫的主要原因，因此現(xiàn)場施工人員需要主動學(xué)習(xí)并提高自身的混凝土澆筑工藝技術(shù)，注意把控混凝土的溫度與澆筑速度，盡可能一次完成高質(zhì)量的混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)，避免反復(fù)填補和返工帶來的額外成本支出。此外，還要加強對混凝土結(jié)構(gòu)的后期養(yǎng)護工作來維持其基礎(chǔ)質(zhì)量，盡可能延緩混凝土構(gòu)件隨著時間的流逝而逐漸降低質(zhì)量、出現(xiàn)裂縫的情況。

3.2.4 正確、適當(dāng)?shù)厥褂猛饧觿?/p>

在建筑結(jié)構(gòu)進行現(xiàn)場施工時，正確且適當(dāng)?shù)厥褂猛饧觿┛梢杂行Э刂屏芽p現(xiàn)象的發(fā)生。現(xiàn)場施工人員需要采用水化熱較低的水泥以便于控制混凝土內(nèi)部的溫度，同時可以適當(dāng)添加膨脹劑、防水劑等復(fù)合液來起到防干燥收縮的作用。

3.3 合理設(shè)計鋼筋結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)設(shè)計人員設(shè)置鋼筋結(jié)構(gòu)時必須根據(jù)現(xiàn)場施工的實際情況來進行合理調(diào)整，根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求來適當(dāng)提升不同建筑構(gòu)件中的配筋率以控制裂縫所帶來的負面影響，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要反復(fù)試驗來科學(xué)設(shè)計鋼筋結(jié)構(gòu)之間的間距，使建筑結(jié)構(gòu)能夠得到更穩(wěn)固的質(zhì)量保障。在樓面板的結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以設(shè)置為雙向雙層的鋼筋結(jié)構(gòu)以強化其穩(wěn)定性，一些穩(wěn)定性能薄弱的區(qū)域也可以通過鋼筋設(shè)計來起到支撐作用，進一步加強建筑項目內(nèi)鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性與可行性。

3.4 優(yōu)化管線的埋設(shè)處理

結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在處理管線埋設(shè)設(shè)計時有必要增加鋼絲網(wǎng)片來降低裂縫影響，利用鋼絲網(wǎng)片等設(shè)置來保護管線并緩解其承載的壓力，而管線的實際半徑和與樓板之間的距離數(shù)值應(yīng)該控制在一定范圍內(nèi)，同時還要強化交叉部分的絕緣設(shè)置，從細節(jié)部分來把控整個建筑項目的建設(shè)質(zhì)量。

3.5 通過控制溫度來預(yù)防裂縫現(xiàn)象

建筑工程現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)需要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件下的不同溫度與濕度來調(diào)整控制混凝土結(jié)構(gòu)的溫度和濕度，合理把控混凝土構(gòu)件的內(nèi)部溫度來提高混凝土結(jié)構(gòu)的施工建設(shè)質(zhì)量。在實際施工中，現(xiàn)場施工人員要根據(jù)具體施工條件來選用不同方式的保溫法與降溫法進行混凝土溫度和濕度的調(diào)節(jié)控制。保溫法即指借助輔助性手段來維持溫度或延緩混凝土的溫度下降速度，譬如鋪灑降溫水在混凝土的表面、覆蓋保護膜等措施都可以實現(xiàn)保溫;降溫法可以根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，通過縮減混凝土厚度或埋藏水管等方式來實施降溫處理。

3.6 進一步加強對建筑工程項目的管理力度

建筑企業(yè)要想盡可能減少結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫問題來保證工程質(zhì)量，最重要的控制手段就是加強建筑項目的各環(huán)節(jié)管理力度。

首先，從建設(shè)完善的項目管理體系開始，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，要督促設(shè)計人員前往現(xiàn)場施工地點進行實地勘測，綜合精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)與多方面影響因素來完成建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，然后再聘請當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)的專業(yè)人員來參與設(shè)計方案的審查環(huán)節(jié)，以保障施工建設(shè)團隊擁有更加合理的施工參考依據(jù)。建筑企業(yè)在建設(shè)項目管理體系時需要深入分析當(dāng)前管理機制存在的問題，然后結(jié)合建筑項目實際的施工情況并融入現(xiàn)代信息化的管理手段，將新時代管理理論知識與實踐操作相融合來構(gòu)建符合自身情況的針對性動態(tài)管理模式。

其次，建筑企業(yè)需要加強對結(jié)構(gòu)設(shè)計人員與現(xiàn)場施工人員專業(yè)技能的培訓(xùn)，促使所有參與項目建設(shè)的人員都能具備豐富的設(shè)計或建造經(jīng)驗，進而能提前預(yù)判項目中可能出現(xiàn)的建筑結(jié)構(gòu)裂縫問題并制定備用方案。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員與現(xiàn)場施工人員的職業(yè)素養(yǎng)直接關(guān)乎工程項目的整體建設(shè)質(zhì)量，因此建筑企業(yè)有必要對所有員工進行專業(yè)技能的教育培訓(xùn)，使管理人員、結(jié)構(gòu)設(shè)計人員、現(xiàn)場施工人員都能具備良好的職業(yè)素養(yǎng)，從而推動工程項目管理體系的運轉(zhuǎn)。另外，建筑企業(yè)還應(yīng)該強化所有人員的安全質(zhì)量意識，從思想上督促工作人員提高對建設(shè)項目安全質(zhì)量的重視程度，促使結(jié)構(gòu)設(shè)計人員規(guī)劃出經(jīng)濟與質(zhì)量兼具的方案計劃，現(xiàn)場施工人員要更嚴謹?shù)亻_展高質(zhì)量項目建設(shè)。

最后，就是對建筑材料與設(shè)施設(shè)備的管理工作。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在選擇材料材質(zhì)與型號時就應(yīng)該注意結(jié)合項目需求來選擇性價比高的建材，要保證施工材料對當(dāng)?shù)貝毫犹鞖狻h(huán)境溫度等實際情況具有相應(yīng)的高抗性能，從而盡可能避免建筑結(jié)構(gòu)開裂的問題發(fā)生。而材料與設(shè)施管理人員則應(yīng)該重視相關(guān)的選購、出入庫與儲存工作，在選購階段提前進行市場價格波動情況和承包商的產(chǎn)品資質(zhì)等相關(guān)調(diào)查，以此來滿足材料與設(shè)施的經(jīng)濟性和安全質(zhì)量兩方面要求;在出入庫時要強調(diào)對施工人員使用材料的領(lǐng)取限額安排;在儲存環(huán)節(jié)中要按照材料與設(shè)施的特殊要求進行并嚴格落實，以免材料由于不當(dāng)保存導(dǎo)致質(zhì)量降低和資源浪費，進而影響到建筑工程項目的質(zhì)量與開展效率。

4 結(jié)語

總的來說，裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)會導(dǎo)致建筑項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)不同程度的安全隱患，尤其是關(guān)鍵性構(gòu)件上出現(xiàn)裂縫的問題亟待施工團隊進行解決。為實現(xiàn)建筑工程施工質(zhì)量的進一步提升，建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計階段就應(yīng)該強化、細化對每項環(huán)節(jié)中的抗裂設(shè)計，建筑企業(yè)有必要實施更為靈活的現(xiàn)代化監(jiān)管手段來控制工程項目開發(fā)過程中的每一項流程，及時建設(shè)改善現(xiàn)場施工的管理體系以實現(xiàn)動態(tài)管理。此外，現(xiàn)場施工負責(zé)人需要加強對工藝技術(shù)與材料等方面的監(jiān)管，進而推動整個建筑工程向著更高質(zhì)量的方向建設(shè)。

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