鋼筋混凝土結構設計中的裂縫控制措施

黃金 馬松

【摘 要】鋼筋混凝土是工程建設中最為常見的施工材料，其剛度、硬度、抗剪力、耐久性等都較為良好，因此在建設中用途廣泛。裂縫一直是困擾鋼筋混凝土的重要問題，裂縫的出現不僅對鋼筋混凝土的質量造成嚴重影響，還形成了一些潛在的安全風險。本文將對鋼筋混凝土結構設計中的裂縫危害以及裂縫類型進行具體的分析和研究，并對裂縫的控制措施進行深入探討。為鋼筋混凝土的裂縫控制提供參考。

【關鍵詞】危害；形式；機理；存在問題；防治措施

一、裂縫對鋼筋混凝土結構造成的危害

1、鋼筋混凝土結構內力重新分配

鋼筋混凝土在實際的建筑結構中作為整體的結構部分，但所承受的力有所不同。鋼筋所承受的是拉力，混凝土承受來自結構內部與外界的雙重壓力。當鋼筋混凝土表面出現裂縫時，在裂縫處的鋼筋和混凝土的受力能效喪失。鋼筋所受的應力隨之增大，而混凝土結構的整體性被破壞，隨著裂縫的開展，混凝土受壓區高度減小，壓力應不斷增大，指導混凝土被壓壞。

2、鋼筋混凝土結構的抗剪能力下降

裂縫的出現，混凝土結構遭到破壞，由整體變成多個部分。原有的抗剪作用也被裂縫分割成多個小面積部分，使得混凝土的抗剪力較為分散，抗剪面積減小，導致混凝土結構整體的抗剪性能急劇下降。

3、鋼筋混凝土結構的剛度減小

當鋼筋混凝土結構中所產生的裂縫較大、較深時，那么在裂縫截面的中性軸將隨之發生位移，使得鋼筋混凝土結構的變形機率增大，剛性減小，并隨著裂縫的發展趨勢而逐漸發生變化。

4、鋼筋混凝土結構的疲勞度下降

鋼筋混凝土中裂縫的產生不僅對整體的結構剛度產生影響，還對縮小鋼筋混凝土結構的受力范圍。由于鋼筋混凝土長期處于拉力與壓力的雙重作用下，裂縫則會使結構的疲勞壽命受損，使得鋼筋混凝土的疲勞度大大降低。

5、鋼筋混凝土結構的強度降低

裂縫的出現會使得鋼筋混凝土結構中的鋼筋部分暴露在空氣中，空氣中大量的水分會使得鋼筋表面被銹蝕碳化，還會改變混凝土的受力條件。長此以往，鋼筋表面會被銹蝕，而混凝土會因此變質，使得鋼筋混凝土結構的強度和剛性受到嚴重影響，如不能及時發現處理，將會嚴重影響建筑物的質量和運行安全性。

二、鋼筋混凝土裂縫的種類及形式

1、鋼筋混凝土裂縫的種類

第一，結構裂縫

結構裂縫是鋼筋混凝結構中較為常見的一種裂縫形式。由于結構當中不同構件之間所產生的應力有所不同，因此在應力和剛度較為薄弱的區域，通常是在結構的截面處，較容易出現結構裂縫。如建筑物墻角處及鋼筋混凝土樓板的板端處。

第二，溫度裂縫

溫度裂縫在鋼筋混凝土結構中最為多見。由于混凝土具有熱脹冷縮的特性，在受到外界溫度的影響時，很容易出現干縮或膨脹的現象，這種裂縫在建筑的表面較為常見。

第三，構造裂縫

構造裂縫的形成對鋼筋混凝土結構的影響較為嚴重。其裂縫產生的原因是由于在混凝土材料的配比中，水灰的比重過大，以及材料鋪設出現松動和脫落，或是在混凝土的澆筑和振搗操作中沒有按照規定的標準進行質量控制。另外，養護工作不到位、過早結束脫模工作等都會使鋼筋混凝土結構出現構造裂縫。

第四，收縮裂縫混凝土結構在養護過程中會逐漸的硬化、碳化及脫水，這一過程一直持續，即使達到28天齡期也不會停止，這一特性是水泥基混凝土的固有特性，再加上混凝土硬化時發生化學反應再失掉～部分水分，因此整個過程中均有混凝土收縮的現象出現，此時就會形成各種收縮裂縫。

2、鋼筋混凝土裂縫的形式

第一，45o斜裂縫此種裂縫通常出現在建筑物墻角處，與水平面成夾角45o，因此被稱為45o斜裂縫。

第二，長裂縫此種裂縫常出現在建筑物的樓面板及屋面板的上表面，是由于房間內預埋管線造成的混凝土裂縫，一般寬度較小，肉眼幾不可見。

第三，不規則裂縫裂縫呈散葉狀或龜裂狀，一般出現在建筑結構項層部位。在鋼筋混凝土結構的跨中及端部也會出現。

三、鋼筋混凝土裂縫的限制范圍

有關混凝土的現代實驗已經證明了鋼筋混凝土結構在使用之前就已經存在著微裂縫，混凝土結構的裂縫破壞就是這些微裂縫的擴展，因此鋼筋混凝土結構產生裂縫具有必然性，所以在實際使用中，鋼筋混凝土結構出現有限制的裂縫是允許的，各國對鋼筋混凝土構件的裂縫寬均有寬度限值的規定，如美國ACI規定的混凝土裂縫限制值為：干燥空氣中0.4mm，潮濕空氣中為0.3mm；而我國的則是干燥空氣中為0.3mm，潮濕空氣中為0.2mm。一般的，混凝土出現微小裂縫時，只要修補措施做的適當，并不會影響結構的使用功能，另外，寬度在0.2mm以內的裂縫是可以自行愈合的，其愈合的原因是混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣，既而再與氫氧化鈣結晶沉淀在裂縫內，結果就使得裂縫自行密實，猶如愈合一樣，但愈合的前提條件是裂縫中不能有水的流動，水的流動會克服晶體之間的結合力并將沉淀的晶體帶走，因此，對于一些地下鋼筋混凝土結構，做好減水及防水措施對于防止混凝土裂縫的出現就顯得極為重要。

四、當前鋼筋混凝土結構裂縫控制設計方面存在的問題

1、未重視結構設計原則當前我國規范規定的結構設計原則為：建筑結構的設計必須要滿足承載力極限狀態及正常使用極限狀態，前者是保證建筑結構不會發生破壞及失穩等破壞的極限標準，而后者則是保證建筑結構不出現超過正常使用狀態的變形、裂縫以及可靠、耐久等其它影響正常使用的極限標準。當前許多設計人員只注重滿足承載力極限狀態，而正常使用極限狀態卻往往被忽視。

2、簡化計算，導致與實際受力不符很多的設計人員在計算鋼筋混凝土結構時，為求簡單，往往將復雜受力體系簡化為簡單的結構，如將雙向板當單向板計算，這樣計算出的配筋往往與實際的受力情況不符，導致結構構件局部產生裂縫。

3、忽視了結構設計的整體性由于現在設計的分工，設計人員往往是你計算你的梁，我設計我的柱，忽視了結構本身的整體性及協調性，建筑結構的設計是一個整體性的設計，在計算以及配筋時，必須考慮到結構與結構之間、構件與構件之間的變形協調問題，同時，相臨結構構件在角邊處的應力影響現象也要重視。

五、鋼筋混凝土結構的裂縫控制在結構設計方面的對策

1、合理簡化結構體系根據實際情況，對復雜的結構體系進行合理簡化，運用概念設計理念，對實際存在而又被忽略的變形及受力要在計算配筋時加以考慮，對于結構易出現裂縫部位，可根據經驗采取適當的措施進行預防。

2、結構的形狀及布置要盡量規則結構的形狀及布置不規則時，由于各方向上結構的剛度不一，因此產生的變形也不盡相同，在結構的剛度薄弱處易形成裂縫。因此在設計時應盡量保證結構形狀以及結構布置的規則性。

3、對板類構件裂縫控制采取防治措施對于易出現裂縫的屋面及樓面鋼砼構件，在結構設計時可采用預應力混凝土，在樓面板預埋管線時，對管線進行支架固定，在管線交叉處要采用專門設計的接線盒以減少鋼筋混凝土板的剛度削弱。

六、結語

鋼筋混凝土結構裂縫是工程中常見的質量通病，但它的出現并非與荷載作用有直接的關系，大量的研究表明，裂縫的出現是由于結構自身的變形所引起的，要想盡量減少結構裂縫的出現，就必須在結構設計過程當中綜合考慮各方面的因素，嚴格遵守相關設計規范及準則，當前預應力鋼筋混凝土的出現，已經使得鋼筋混凝土結構能夠設計成為不開裂的形式，但如何進一步做好鋼筋混凝土結構設計裂縫控制的工作，還是一個值得深入探討的課題。

參考文獻：

[1] 陳玲.淺談鋼筋混凝土結構設計中的裂縫控制[J].城市建設理論研究，2012（1）.

[2] 曹永波.淺談鋼筋混凝土結構設計中裂縫的防治措施[J].混凝土工程，2015（3）.