建筑結構設計中現澆混凝土裂縫控制

黃濤

【摘 要】 隨著我國社會經濟的發展，必然會導致城市對基礎設施和各類住宅的需求大增，建筑工程中采用現澆混凝土的比重越來越大，在建筑工程中現澆混凝土結構在建筑工程中得到了廣泛的應用。本文就建筑結構設計中裂縫產生的原因和控制方法問題進行詳細探討。望對今后工作有指導與參考價值。

【關鍵詞】 建筑設計；現澆混凝土；裂縫控制；結構設計

1 現澆混凝土結構設計

1.1 混凝土結構概念設計

混凝土是由水泥、水、細骨料（如砂子）、粗骨料（如石子）外加劑等原料按一定比例攪拌后入模澆注，并經養護硬化后做成的人工石材。依據混凝土的研究以及大量工程實踐所提供的經驗都說明，因為混凝土是由骨料、水泥氣體及水分等組成的非勻質材料，所以水泥在硬化過程中，體積產生變形，這種變形是不均勻的，當變形大于約束應力時即產生裂縫。

1.2 設計概念

與概念設計可以創造經濟安全的總體結構方案不同，設計概念，通過在施工圖紙設計過程中認真把握對工程結構計算需要的力學理論和材料特性的概念，確定優良的圖紙設計和總體設計方法[1]。

1.2.1 結構電算法的設計概念

計算機在現在的結構分析中已經不可缺少的一部分了，計算結果和數據檢查都需要電算，但是應用分析和程序選擇還需要專業人士進行重要判斷。具體說應用分析是指判斷結構內力和變形的計算是否正確。程序選擇是指對程序的原理和運用范圍進行判斷，比較是否符合工程設計要求。

1.2.2 結構計算方法

結構計算的方法是通過建立模型，然后依據計算程序簡化模型，使模型適應其實際的使用環境。結構的荷載布置和剛度以及連接特性都是模型必須包含的。簡化模型的最終實際特性要一致于軟件模擬的模型。

1.2.3 樓面水平強度和整體性

結構計算的各榀抗側力結構分配主要包含三個方面：剛度單向協同、剛度雙向協同和受荷面積。結構樓面的總體剛度決定了計算方法的選擇。同時，樓面剛度需要依據樓面配筋和厚度等情況進行判斷。

2 現澆混凝土裂縫產生的原因

2.1 荷載裂縫

現澆混凝土板澆注成型后在混凝土未達到一定強度時堆放重物或模板支撐體系設計不合理、支撐材料選用不合理、模板設計時荷載考取值有誤，在混凝土未達到設計強度前，模板支撐體系變形或混凝土拆模過早致使混凝土抵抗不了變形產生的裂縫。

在工程設計施工中，必須把荷載裂縫控制在工程規范允許的最大限度內，可以通過在設計計算和構造上運用“抗”原則，來抵消結構內部的多種荷載效應，使其既能夠滿足承載力要求，又能夠滿足抗變形和抗裂要求[2]。

2.2 沉縮裂縫

混凝土結硬前沒有沉實或沉實能力不足而產生沉縮裂縫，現澆注的混凝土由于重力作用較重的固體顆粒下沉，迫使較輕的水分上移，既所謂“泌水”。由于負彎矩筋板內對固體顆粒的支撐，鋼筋兩側的混凝土下沉變形相對于其他變形就較小，形成了沿鋼筋長度方向的縱向裂縫，裂縫深度一般至鋼筋頂面。

2.3 溫度裂縫

是由于的溫度的影響，如太陽照射、氣溫、等產生較大溫差而形成溫度應力引起溫度變形，混凝土養護不及時，采取措施不當，造成裂縫。表面溫度裂縫是因水泥的水化熱而產生的，多發生在大體積混凝土中。

2.4 施工裂縫

在施工過程中，常會引起裂縫。當澆注混凝土的模板為吸水性及較干時，模板吸收混凝土中的水分而膨脹，使初凝的混凝土拉裂。混凝土配合比中粗細骨料級配不合理，成型后的混凝土自身結構不合理，抵抗變形的能力弱。另外泵送混凝土中，砂率大，水灰比大，混凝土坍落度過大，及養護不當，易產生施工裂縫。

3 現澆混凝土結構裂縫控制分析

在處理由于變形而引起的裂縫，在采用“抗”原則基礎上還可以采用“放”原則。“抗”原則主要是通過在建筑結構中合理的強化配筋來提高混凝土的整體彈性從而有效緩解混凝土結構的變形。與此同時，強化配筋還可以提高建筑的抗裂性，如可以在屋面板角部位和橫梁側面合適的增加鋼筋數量來提高整體結構的穩定性和抗裂性。

4 現澆混凝土結構裂縫控制方案創新

控制混凝土結構裂縫普遍采用設計和構造兩種措施，其對結構裂縫大部分表現在構造縫布置和配置鋼筋等方面。在設計過程中，要主要考慮建筑結構的尺寸 和體量，并盡力使構件不斷續，以減少溫度對變形的影響。同時對于高度相差太大的建筑要通過布置沉降縫和鋼筋來減小裂縫寬度，綜合利用“抗”和“放”的原則來控制裂縫。

4.1 結構的平面設置

在建筑結構的平面設置上，應該主動避免凹口產生，若出現凹口應立即在四周牽引支梁，并且加厚樓板和布置鋼筋以固化平面。另外，應該在規范范圍內設置房屋長度，若出現長度過長，可通過布置收縮后澆帶和變形縫來解決。一般建筑物主樓和群房高度相差很大，此時可以通過設置后澆帶和沉降縫來縮小建筑結構裂縫[3]。

4.2 混凝土構件厚度

在建筑結構中應該要對耐久性和鋼筋錨固進行著重分析，從而限制現澆構件所應取得最小厚度。一般來講，現澆板的厚度應該大于L/32，在考慮樓板內部管道半徑的作用后民用建筑的相應指標應該大于一百毫米。依據實踐可知，收縮裂縫一般在樓板厚度較小時出現，不同的構件應該設置相應的最小厚度值。

4.3 混凝土等級

水泥總量隨著混凝土的強度級別的升高而增加，水灰比也相應的增大，裂縫出現的可能性也越大。由于現澆板的平面一般來說比較大，其所用的混凝土強度級別最好小于C30。同時樓板和現澆板的混凝土所選等級應該相同。而當板和梁的混凝土級別小于墻和柱時，結構核心部位所用混凝土級別應該與墻和柱一致。

4.4 配置鋼筋設計

根據實際需要，合理增加構件的配筋率可以有效減小裂縫寬度。在相關工程規范中，鋼筋間距和配置鋼筋比率在不同構建中都得到了明確規定，主張采用鋼筋間距較小原則。在實際建筑工程中，應該嚴格按照相關工程規范來設置鋼筋間距和配置鋼筋。在建筑結構的樓面板應該選用雙向雙層來配置鋼筋，特別在一些沒有鋼筋連接的部位要配置鋼筋來將樓板支起，一般是采用雙向鋼筋網來配置鋼筋。

4.5 洞口和管線放置

在樓板中埋放管道線路的時候還應該在其上部部放鋼絲網片，同時管道線路的半徑應該小于樓板厚度的1/3，管道邊緣與樓板的距離應該大于26毫米，另外要在管線有重疊交叉的地方采取絕緣措施，避免直接疊放。在樓板的洞口要采取相應的強化措施，洞口尺寸要小于350毫米，鋼筋不能穿過洞口，同時要在洞口周圍設置鋼筋以強化其結構強度。另外在主梁中間位置的洞口，要分散布放在拉力較弱的地方，同時也需要在洞口旁邊增加傾斜鋼筋來箍住洞口。

5 結語

總而言之，在現澆混凝土建筑結構的設計中，需要充分考慮次應力效應和荷載效應，合理利用“抗”和“放”原則， 充分考慮建筑物的空間和平面結構因素，這樣才能有效減少結構裂縫的出現。另外通過對結構設計的不斷創新和工程材料的探索，積極采用各種結構方案來控制裂縫以使其滿足規范要求。

參考文獻

[1] 王鐵夢.淺析工程結構裂縫控制[J].國學咨詢，2010（4）

[2] 惠云玲.工程結構裂縫診治技術與工程實例探究[J]中國科技，2012（7）

[3] 羅國強.略論混凝土與砌體結構裂縫控制技術[J].中國建材，2011（3）