鋼筋混凝土結構設計中的裂縫控制分析

【摘要】鋼筋混凝土結構已經逐漸成現在工程建設中的主要結構方式，與其他結構相比具有更強的穩定性與安全性。但是，無論是施工過程中還是在后期使用過程中，鋼筋混凝土結構都會出現不同形式與程度的裂縫，是鋼筋混凝土結構設計中重點需要解決的問題。本文分析了鋼筋混凝土結構中裂縫出現的原因以及種類，并試分析了相應解決措施。

【關鍵詞】鋼筋混凝土；結構設計；裂縫

混凝土結構雖然具有穩定性強，美觀程度高等優點，但是在施工以及使用過程中，也會受自身以及外界因素影響而出現裂縫。裂縫的存在會降低鋼筋混凝土結構自身的強度以及耐久性，進而會影響到結構的穩定性。為保證工程的施工質量以及后期使用安全性與美觀性，必須要加強對裂縫形成的原因進行分析，并對其進行有效控制。

一、鋼筋混凝土結構裂縫形成原因分析

鋼筋混凝土主要就是由鋼筋與混凝土兩種材料組成，對整個建筑結構起到支撐的作用，在混凝土澆筑過程中混凝土表現其塑性，自身就會存在一定數量的細小裂縫，隨著溫度以及承受荷載等各種因素的影響，結構自身會出現變形與收縮現象，約束以及粘結應力共同作用導致混凝土內部拉應力的產生[1]。在產生的拉應力大小超過混凝土自身所能承受的極限抗拉強度后，就會使得原有的微裂縫逐漸擴大成為裂縫。另外，鋼筋混凝土混合料中，最主要的材料的水泥。隨著水泥用量的不斷增加，導致混合料中水灰比以及砂率等都會增加，或者是添加水量的增加導致結構出現水熱化現象，而出現裂縫。同時，隨著科學技術的不斷發展，混凝土強度也不斷提高。建筑結構混凝土強度等級越來越高，這就使得很多施工企業在工程建設過程中不能正確選擇合適的混凝土材料，最終選擇強度過高的材料施工。導致水泥標號加大或者用量增加，用水量也會隨之增加，最終使得水熱化以及收縮率增加，加大了結構裂縫出現的概率。

二、鋼筋混凝土裂縫種類

1.溫度裂縫

溫度裂縫是鋼筋混凝土結構中常見的一種裂縫形式，形成的主要原因是內外界溫差過大，混凝土隨著溫度的變化，而發生熱漲冷縮，進行形成裂縫。溫度裂縫主要存在于建筑結構的屋面層。

2.結構裂縫

對于現澆的鋼筋混凝土結構，一般情況下不同結構構件支架的剛度不同，因此整個建筑中就會形成部分剛度薄弱區。這些存在的剛度薄弱區以及結構截面突變處，是整個建筑結構最易出現結構裂縫的部位，例如鋼筋混凝土樓板板端處以及建筑物墻角處等[2]。

3.構造裂縫

混凝土建筑出現構造裂縫的主要原因就是施工材料水灰比相對較大，或者是混凝土澆筑施工過程中振搗不密實，以及模板滑動等。另外，建筑結構支架下沉、脫模過早或者是后期混凝土養護工作不合理等，都會造成混凝土建筑出現構造裂縫。

4.收縮裂縫

鋼筋混凝土建筑結構在后期養護過程中，會出現發生硬化、脫水以及碳化等反應，并且整個過程持續的時間相對較長，即使滿足28d齡期后也會繼續執行，此為水泥基混凝土具有的特性。另外，在混凝土硬化過程中會因為化學反應而失去部分水分。因此，在結構后期養護整個過程中均會出現混凝土收縮現象，使得建筑出現收縮裂縫。

三、鋼筋混凝土結構設計中裂縫控制措施分析

1.合理簡化結構體系

結合工程實際需求，對相對復雜的結構體系進行合理簡化處理，融入概念設計理念，對結構體系中比較容易出現變形的部位，要做好配筋計算。而對于容易出現裂縫的部位，需要結合設計經驗對其進行改善。另外，在對結構體系進行合理簡化處理時，還需要保證結構形狀以及布置具有規則性，如果這兩方面不合理，或者是各方向上結構剛度不同，結構最終產生的形變也就不同，比較容易在剛度薄弱的地方形成裂縫[3]。因此，在進行結構設計時，應盡量保證結構形狀以及布置具有規則性。

2.合理確定結構設計尺寸

混凝土結構內外溫差較大以及材料變形等都會造成混凝土開裂，如果結構尺寸過大，結構會因為內外溫差以及材料變形產生更大應力，這樣建筑結構出現橫向裂縫的可能性就會急劇增大。為降低建筑結構出現裂縫的幾率，需要在進行結構設計時，合理把握結構尺寸，防止或者減少結構裂縫的產生。

3.大體積混凝土防治措施

首先，為了降低溫度變化對結構穩定性的影響，需要控制好結構溫度變化，或者是盡量將裂縫控制在一定界限內，然后采取措施對其進行綜合治理。其次，在對鋼筋混凝土結構裂縫進行控制時，需要設計與施工單位相互配合，依據具有的有限財力物力，不斷降低結構內外溫差，減少溫度首奪以及應力變化，同時盡量提高混凝土抗拉強度、極限拉伸等，進而達到預防大體積混凝土工程裂縫的出現。

4.高強混凝土裂縫防治

第一，降低高強混凝土冷縮值。選擇低、中熱水泥，質量優良的骨料，低砂率和抄襲礦粉等，以此來降低水泥水化熱升溫。另外，在混凝土澆筑施工中，需要降低澆筑溫度，減低混凝土攪拌溫度，例如選擇溫度比較低的時間段來進行混凝土的攪拌。加強對混凝土結構便面的養護，對其采取有效的隔熱措施，例如以草簾或者是麻袋等對混凝土表面進行覆蓋，或者是延長拆模時間等。第二，降低高層混凝土自縮值。高強混凝土在施工時會加入抄襲礦粉，與普通混凝土相比自縮值更大，所以應該采取適當的措施來降低其自縮值。例如選擇用5%硅粉摻加、降低混合料水灰比、摻加膨脹劑以及選擇使用中熱微膨脹水泥來改善冉生體積變形等。

結束語：

鋼筋混凝土結構是現在最為常見的工程結構形式，在施工過程中裂縫的存在不可避免，因其成因復雜并且影響因素頗多，如果不對其進行管理，將會對結構穩定性造成影響。因此，設計單位與施工單位，必須要加強對結構裂縫出現原因的分析，加強對設計施工管理工作的綜合考慮，確定出行之有效的預防措施，減少裂縫的產生，不斷提高鋼筋混凝土結構穩定性。

參考文獻：

[1] 李麗娟.淺析鋼筋混凝土結構裂縫的結構設計控制原理[J].硅谷.2011（13）：56-57.

[2] 王郁紅.現澆鋼筋混凝土樓板裂縫的產生原因及控制措施[J].安徽建筑.2012（04）：15-16.

[3] 秦學志，周結東.大體積混凝土施工控制措施初探[J].安徽建筑.2010（02）：56-57.