建筑結構設計出現裂縫的原因及對策解析

章仰陽

（九源（北京）國際建筑顧問有限公司 寧夏銀川 750000）

引言

在建筑建設活動中，結構設計質量是工程質量的前提，需要根據相關設計標準以及現場實際情況，制定科學的設計方案，以數據分析計算為基礎，合理選擇材料和工藝基礎，避免出現結構裂縫現象。但是從目前的建筑工程實踐情況來看，混凝土結構裂縫問題還無法完全杜絕，這主要是由于其影響因素多，任何一個方面出現問題，都會導致混凝土結構出現裂縫。因此，需要提高對結構設計質量控制的重視，深入分析裂縫產生原因，提前制定應對措施。

1 建筑結構設計出現裂縫的原因

1.1 溫度影響

許多建筑工程的結構裂縫都是垂直產生的，與墻體實際高度相當，一般裂縫寬度不超過0.3mm，超過0.3mm則容易引發結構安全問題。從裂縫產生位置來看，多數出現在墻體中部，極少數出現在墻體邊界。一般在拆除模板后的一段時間是結構裂縫集中出現的時間，這充分反映出，建筑混凝土結構裂縫受溫度變化影響較大，當混凝土結構內外溫差較大時，容易產生裂縫，對建筑美觀性和使用安全性造成影響。溫度作為混凝土結構裂縫的首要影響因素，在澆筑完成后，內部熱量無法及時散出，溫度較高，如果與外部溫度產生過大差距，則會使混凝土結構出現早期裂縫。由溫差產生的內外應力不同變化，會使混凝土實際承受的拉應力超出其抗拉能力，最終形成裂縫[1]。

1.2 塑性變形影響

建筑結構設計出現裂縫問題對建筑有多方面危害，首先從裂縫類型來看，可以將其分為三類：①表面裂縫，這種裂縫只存在于混凝土結構表面，危害相對較小，但如果未對其進行及時處理，也會逐漸加深。②深度裂縫，雖然不會對建筑結構造成破壞，但會顯著降低建筑質量及承載力，如果建筑受到較強的荷載或外力作用，容易出現結構危險。③危害性最高的穿透裂縫，這種裂縫容易改變結構受力情況，進而引發結構坍塌、傾覆等危險。這些裂縫問題都可能是由于塑性形變影響造成的，在混凝土結構硬化前，實際處于塑性狀態，再加上鋼筋、骨料粒度等不符合標準規范，容易導致混凝土結構出現不規則裂縫，而且深度一般較大[2]。

1.3 使用結構影響

在混凝土結構施工過程中，由于施工工藝和技術的不斷進步，目前施工形式越來越多，傳統多孔板施工方式逐漸被現澆施工所代替。現澆結構的優勢是承載力高、綜合性強，因此已經在建筑功能過程中得到了較為廣泛的應用。但是在實際施工過程中，可能因現澆結構的剛性增加問題，導致現澆板與建筑墻體結構無法保持一致，在這種情況下，混凝土裂縫容易出現在墻體剛度薄弱環節。因此，在混凝土結構設計過程中，還要充分考慮工藝選擇以及可能產生的影響。

1.4 應力影響

應力也是混凝土結構裂縫的主要影響因素之一，比如混凝土結構如果出現異常收縮，包括因塑性、干燥、碳化等硬化過程引發的應力不均勻分布，容易造成局部開裂現象。在混凝土結構硬化過程中，水汽會不斷蒸發，導致澆筑完成時的體積出現收縮，在基座底部限制下，隨著結構收縮的增加，支座約束力也會增加，最終高導致混凝土板發生斷裂。在拉鋸力量過于集中的情況下，混凝土板會從中間位置出現開裂，而且混凝土結構中還有未完全凝固的部分，也會導致裂縫的出現。因此，應力變化對混凝土結構裂縫的影響較大[3]。

2 建筑結構設計出現裂縫的解決方法

2.1 使用有效的溫度裂縫控制方法

針對上述建筑結構設計可能出現的裂縫問題，首先要對混凝土結構進行合理選擇，根據工程實際情況及相關標準要求，確定工藝形式，做好細節控制。在此基礎上，需要全面考慮各方面影響因素，提前采取有效的應對措施。首先對于對結構裂縫影響較大的溫度裂縫問題，在結構規劃布局過程中，設計人員應遵循簡單實用的原則，避免出現較多的不規則結構，包括結構凹凸變化等。如果存在不規則結構，在溫度影響下，更容易出現裂縫。同時應合理設計混凝土結構每部分的尺寸，在保證滿足設計規范要求的基礎上，盡可能減小溫度伸縮和建筑結構長度的差距，使材料變形控制在一定范圍內，避免因溫差引起的拉應力導致材料變形過大，產生結構裂縫。

2.2 控制施工材料的質量

在建筑結構設計過程中，必須對混凝土原材料進行合理選擇，并對原材料質量進行嚴格控制。但是從工程實踐情況來看，原材料質量往往是一個容易出現問題的環節。在結構設計過程中，需要對原材料質量作出明確規定，并將設計要求落實到實際施工過程中的材料管理環節。嚴禁施工企業為降低施工成本，選擇廉價、劣質的材料。不僅要在現場管理過程中加強材料質量檢查，在設計階段，也應明確其搭配品種和規格。特別是對于混凝土性能有直接影響的水泥、砂石骨料等原材料，必須經過嚴格審核，并盡可能使用優質的材料，比如低水化熱水泥，降低材料自身可能引發的裂縫問題幾率。通過做好材料質量控制，能夠有效控制因塑性形變引發的結構裂縫。在材料質量檢查過程中，需要滿足相應的抽樣檢查要求，采取合適的試驗檢查方法，并對結果進行記錄，落實材料檢查責任。

2.3 確保結構尺寸設計的科學合理性

以往在工程實踐活動中，出現結構裂縫問題的主要原因是前期的結構設計不合理。設計人員沒有按照要求，到施工現場進行考察，對使用的材料也不夠了解，單方面的按照相關標準規范要求進行設計。在這種情況下，建筑結構尺寸與現場實際限制條件不符，一方面容易影響施工的正常進行，另一方面也容易因盲目施工而引發結構質量問題。因此，在工程結構設計活動中，需要盡可能詳細的采集現場數據，到實地進行考察和測量，合理建立筑結構標準剛度體系，根據實際情況設計各部分的尺寸。在外，在實際施工過程中，也需要按照設計要求，控制好混凝土澆筑順序。特別是對于體量較大、比較復雜的混凝土工程施工過程中，需要考慮多方面影響因素，對施工工藝進行改進，并重視施工人員專業培訓，使建筑混凝土結構施工質量能夠得到持續性改善。

2.4 加強對混凝土澆筑后的養護

在完成混凝土澆筑施工后，應及時做好養護工作，這是減少混凝土結構應力變化的主要途徑。在正常情況下，需要在混凝土澆筑后12h內采取相應的養護措施，控制混凝土表面的溫濕度條件。具體養護措施的選擇，則要充分考慮環境影響因素，在保溫和保濕的同時，也應根據施工地區的氣候特點，做好防雨、防凍等方面的措施，并設計具體的養護時間。在養護過程中，需要安排專門人員到現場進行看管和記錄，避免因人員方面的破壞，導致養護措施失效。在觀測過程中，如果發現裂縫問題，需要對其及時進行處理，分析產生問題的原因，不斷積累經驗，促進混凝土結構設計水平的提升。

3 結論

綜上所述，建筑結構設計對其使用安全有直接影響，通過對建筑結構裂縫問題的產生原因進行分析，可以為結構設計提供參考，通過提前制定應對措施，降低建筑結構裂縫的發生幾率。在此基礎上，通過嚴格按照設計要求進行施工，并采取有效的養護措施，可以提高建筑結構施工質量，對可能引發裂縫問題的因素進行有效控制，從而提高建筑結構承載力，滿足其功能和性能需求。