淺談建筑工程結構設計裂縫處理

文/牛兆暉、湯愛博 青島拓界建筑設計有限公司 山東青島 266011

1、建筑結構設計中裂縫的類型

1.1 塑性沉降的裂縫

這種裂縫所產生的最主要原因，就是混凝土骨料在沉降的時候受到了阻礙。產生塑性沉降的裂縫，基本發生將混凝土澆注之后的半小時到兩個小時以內。混凝土還沒有處于塑性的狀態，在混凝土的表面，失去了水分的時候就會立刻產生。主要是混凝土的塌落度過大以及沉陷太高造成的。

1.2 塑性收縮裂縫

這種裂縫產生原因，是混凝土在澆筑之后，塑性狀態的時候，由于混凝土表面的水分蒸發特別快，導致了塑性收縮裂縫的產生。塑性收縮裂縫大多在混凝土的表面出現。塑性收縮裂縫通常會在混凝土澆注之后的五小時之內產生，混凝土的表面沒被全部覆蓋，尤其是平板的結構非常炎熱的天氣下，混凝土表面的水分蒸發特別快，或者是模板吸水份特別快等各種原因，導致了混凝土產生了急劇的收縮，這個時候混凝土的強度基本上接近零，無法抵抗變形帶來的力，從而導致混凝土開裂。

1.3 溫度應力裂縫

這種裂縫產生的原因，通常是因為混凝土在澆筑之后，聚積在混凝土里的水蒸汽不容易散發出去導致的，導致混凝土里的溫度過高，然而混凝土的表面散熱比較快，由此在混凝土的內外形成了很大溫差，混凝土里會產生一股壓應力，表面上產生的是拉應力。若在混凝土的表面及附近，存在著比較大的溫度梯度，便會引起很大的表面拉應力，混凝土的齡期在這時是特別短的，抗拉的強度也是非常低的；若溫差產生了表面的拉應力，超過這個時候混凝土抗拉強度的極限，混凝土的表面則會產生裂縫。

2、建筑工程結構設計中的裂縫控制措施

2.1 合理設計結構尺寸及選材

由于建筑材料變形的差異及自身的溫差都會造成混凝土結構的開裂，特別在結構尺寸較大時，結構因材料變形及溫差所造成的應力就會隨之增大，極易在建筑的樓板與墻體中產生橫向裂縫。通過統計分析，結構所受應力與長度呈非線性相關關系，因此，在進行結構設計時一定要確保結構尺寸合理，在結構設計時選用合理的布置方案使結構在實際工作中能實現整體性較好的同時剛度分配合理結構構件受力明確， 在計算配筋過程中要嚴格按照國家相關設計規范進行設計，從而減少或避免出現結構裂縫。

2.2 現澆混凝土樓板裂縫的控制

2.2.1 在結構設計時必須保證混凝土結構的整體剛度滿足規范要求，以免結構的不均勻沉降造成在混凝土結構內部出現拉應力及剪應力，進而減弱結構內部抵抗溫度應力的能力。

2.2.2 在建筑的外墻角位置上應布設放射筋，并且保證每個墻角布設的放射筋都在七根以上，配筋長度必須大于2m，配筋范圍則不得小于樓板跨度的三分之一，各個鋼筋之間的間距則不得大于0.1m。通過在建筑外墻角布設放射筋的辦法能夠滿足應力的要求，使得現澆混凝土樓板的裂縫應力作用范圍與放射筋作用范圍一致，進而減少并控制裂縫的形成。

2.3 溫度裂縫的預防控制

在建筑工程的結構設計中，應優先選用建筑平面布置規則、結構受力簡單合理的結構布置，不宜設置太多的凹凸，以免產生溫度應力集中進而造成裂縫。建筑的長高比應符合設計規范要求。特別是建筑物的長度不應超過溫度伸縮最大間距的要求，以確保材料的變形在較小范圍內，從而能有效防止屋面因溫差較大形成變形集中造成的墻體裂縫。在砌體結構中建筑縱墻應盡量少設門窗，并且門洞和窗洞不宜開設過大，保證磚墻具有足夠的抗剪面積，從而提高其自身的抗剪能力，同時還可減少在門窗部位的應力集中現象。溫度裂縫的形成主要是由于磚墻本身、圈梁、屋面板的溫度變形以及相互間的溫差所引起的，其屋面板保溫層的效果好壞會對頂層磚墻的裂縫程度產生直接影響。從建筑的結構方面考慮，所有的縱墻、橫墻的頂層均應設置圈梁，以增強其整體性及抵抗溫度裂縫的能力。

2.4 減小地基的不均勻沉降

近年來，不少建筑由于地基的不均勻性沉降導致混凝土裂縫的發生。為此必須加強對基礎施工質量的控制，通常的辦法可以在獨立基礎上設置好拉梁，土質情況不好可以采用筏板基礎箱形基礎。如果是軟土地基，需要根據實際情況進行有效的處理。對于局部軟硬不一的區段，需要采用土體的局部置換或加大基礎接觸面積等方法。

在柱下獨立基礎、樁承臺處設置拉梁時，因為獨立基礎和承臺的各自的變形量不同，會造成拉梁混凝土開裂，通常這種裂縫會非常的嚴重，在解決這類問題是，最好的辦法就是在拉梁的兩端都設置后澆帶。

2.5 現澆鋼筋混凝土裂縫控制

對于現澆鋼筋混凝土所出現的其它裂縫問題，例如構造裂縫、收縮裂縫、傾斜裂縫、縱橫裂縫和不規則裂縫，只有解決和減少這些裂縫，人們才能感覺到建筑物的安全。要解決構造裂縫和收縮裂縫，首先要預留一定的后澆帶，設置隔熱保溫措施。“后澆帶”是在現澆鋼筋混凝土形成物理裂縫時，進行第二次澆灌，達到補充的作用，但是有了隔熱保溫措施，他們在溫差變化不大的情況下下不會產生大面積的收縮裂縫。建筑師和建筑工人在建造建筑物時應該有良好的職業道德，對于施工工藝還要有一個控制措施。在PVC的安裝和短鋼筋網的鋪設過程中要謹慎，尋找樓道和墻體以及樓板的最合適處，加強施工技巧的使用，使他們的受力方向保持一個協調性和安全性，這樣就可以很好的解決屋面出現的縱橫裂縫、傾斜裂縫和不規則裂縫問題。

結語：

現階段，混凝土結構仍是建筑結構形式中的主流形式，特別是高層建筑中的應用更為廣泛。所以在建筑結構的設計中，其規范要控制在可許的范圍內，提高工作人員的整體素質，還要利用高科技的手段，確保建筑的質量。