關于建筑結構設計預控工程的裂縫分析

王志友 邊疆

在建筑工程施工和使用中，混凝土裂縫是比較常見的一類質量問題，建筑墻體、屋面等部位出現裂縫，不僅影響建筑物美觀，而且增加了建筑物的安全隱患。結合以往工作經驗，建筑物常見的裂縫類型有溫度裂縫、應力裂縫、干縮裂縫和結構裂縫四種類型，并且導致裂縫的原因各不相同。這些裂縫如果不能提前采取預防或是及時進行治理，還會逐漸發育、擴大，對建筑整體使用安全造成影響。近年來，高層建筑數量增加，人們對于裂縫問題的重視程度也在不斷增加，相關的裂縫防控技術也相繼投入運用。建筑結構設計預控工程，就是通過分析常見裂縫形成原因，采取預防、控制措施，將裂縫危害降到最低，取得了防患于未然的應用效果。在采取結構設計預控工程時，也需要結合各類裂縫的成因，分別采取應對措施，將裂縫的出現概率降到最低。作為一種裂縫的事前預防手段，結構設計預控工程在建筑行業得到了推廣應用。本文就建筑結構設計預控工程防治混凝土裂縫的技術要點展開了簡要分析，以期能提高工程建設質量。

一、建筑結構裂縫類型及成因分析

1.溫度裂縫

建筑工程施工中會使用到大量的混凝土，混凝土的成分主要是水泥、粉煤灰等。水化熱是水泥的一種特性，水泥在遇水后釋放出大量的熱量。在大體積混凝土中，這些熱量沒有途徑及時散失，造成了內部混凝土的溫度逐漸升高，通常情況下會升高至60℃，與外部混凝土形成了大約20℃～30℃的溫度差。水化熱的存在會引起較大的溫度應力，內部混凝土受熱膨脹，導致混凝土結構出現裂縫。另外，在澆筑混凝土時，沒有采取分段、分層澆筑的施工技術措施，而是一次性將混凝土澆筑完成，也會導致熱量來不及消散，導致出現溫度裂縫。

2.應力裂縫

根據具體作用條件的不同，應力裂縫又可分為應力集中裂縫和應力腐蝕裂縫兩種。其中，應力集中裂縫的形成原因是混凝土材料受到力場、溫度、濕度條件發生改變的時候，鋼筋材料、混凝土材料相互作用形成內力，但是因為內力的大小、方向不同，在內力集中的部位，形成混凝土裂縫的一種現象。應力腐蝕裂縫則是應力和腐蝕聯合作用的結果，在應力條件下，材料結構發生變化，導致混凝土的防腐蝕能力降低，進而遭受腐蝕，加劇了混凝土裂縫的形成速度。

3.干縮裂縫

在配制混凝土過程中，水分的用量必須要嚴格按照規定的配比進行控制，如果配制時加水過多，會導致混凝土強度受到影響；反之，如果加水偏少，后期混凝土澆筑完成后，水分蒸發過快，混凝土的表面容易出現干縮裂縫。除了混凝土本身質量方面的原因外，后期養護工作不到位，也是導致出現干縮裂縫的重要原因。例如，在春、夏兩季施工的建筑工程，由于溫度高、風吹日曬，則會加速混凝土表面水分的流失，而施工單位又沒有及時采取定期灑水保濕的養護措施，這也是導致建筑結構形成干縮裂縫的一方面原因。

4.結構裂縫

在建筑設計階段，對現澆樓板的承載力和結構穩定性都進行了科學設計。但是在后期施工過程中，為了滿足建筑物的某些功能，施工單位需要對設計的結構進行改造，如果沒有進行科學分析，改造后的建筑墻體的承重力可能會出現下降。原有的結構因為不能承載建筑物重量，出現結構變形，進而導致墻體出現裂縫。與上述幾種裂縫相比，結構裂縫對建筑整體質量安全的影響最大，這也是在建筑結構施工中需要重點防控的問題之一。

二、建筑結構設計預控工程防止裂縫的措施

1. 通過設計預控墻體溫度防止裂縫

（1）設置圈梁

在建筑設計過程中，設置圈梁是抵抗溫度裂縫的有效辦法，在施工中操作起來也相對方便。圈梁與構造柱相連接，形成約束各片墻體的縱向和橫向框格，使墻體保持一個整體的箱形結構，改善了砌體的受力性能，提高了砌體的抗裂能力。屋面圈梁宜沿每道墻體設置，避免采用半圈梁而引起應力集中，其余各層圈梁應按規范要求設置。

（2）使用微膨脹混凝土

使用微膨脹混凝土可提高結構抵抗溫度裂縫的能力。只要微膨脹混凝土的配合比合適，施工養護好，使用微膨脹混凝土就可以避免或減輕屋面板溫度裂縫的產生。另外，在建筑結構設計中，一定要慎重處理超長建筑混凝土中加入微膨脹劑的問題。通常，由于加入微膨脹劑后混凝土的膨脹率有很大的離散性，所以往往很難在計算上精確解決微膨脹劑添加量與伸縮縫設置間距的定量關系，所以，在實際應用中，在采用了微膨脹劑后，仍然要結合其他措施（如后澆帶、加強帶等），并進行適當的驗算，才可有效地預控墻體溫度裂縫的產生。

（3）在屋面劃分多個獨立單元

在屋面設置縱橫向分倉縫，將整個屋面劃分成若干個長度較小的獨立單元，以減小屋面板的總變形值。在建筑結構設計中，橫向分倉縫宜每隔三個開間設一道，縱向進深大于10m時宜在屋脊處設一道縱向分倉縫，分倉縫寬20mm，采用油膏或瀝青麻絲嵌縫。

（4）做好混凝土溫度調控工作

水化熱是混凝土的一種特殊性質，特別是在大體積混凝土中，水化熱反應中產生了大量的熱量，必須要及時將這些內部熱量排出去，防止混凝土因為內外溫度差異過大出現溫度裂縫。混凝土溫度調控的措施有多種，例如在澆筑之前預留內置導管，完成澆筑后利用導管循環流動冷水帶走部分熱量。溫度裂縫與其他形式裂縫相比，是由內向外發生，具有更加隱蔽的特點，需要施工單位重點做好防控，保證建筑結構的質量安全。

2.通過設計預控墻體應力防止裂縫

墻體應力裂縫的預控工作，重點要保證建筑物整體結構的剛度。組成建筑結構框架的主要是鋼筋混凝土，可以通過合理設計配筋方案，滿足建筑結構承重需要。明確梁柱節點、梁板節點等鋼筋密集處的緊固方法，靈活使用鋼筋的焊接、綁扎等方式。同時，要提前安裝好模板，為后期混凝土澆筑創造良好條件，也能夠起到固定、成型的作用。

3.增加選材的科學性

建筑材料的科學運用，是有效預防裂縫的一種措施。建筑施工人員應當在設計規劃階段，提前做好各類建筑材料用量、型號的準備工作。此外，在采購建筑材料時，除了要嚴格對照采購清單外，還要注意檢查各類材料的質量，例如水泥的標號、鋼筋的型號等。混凝土作為建筑結構的重要組成材料，其質量和性能也是影響裂縫的關鍵因素，需要科學地優化混凝土配制，嚴格按照技術流程澆筑混凝土，并做好后期養護工作，嚴防混凝土出現干縮裂縫、溫度裂縫等情況。

4.優化建筑結構設計

根據建筑物功能的不同，在結構設計階段也會有一定差異。通過實施結構設計預控工程，一方面可以起到規范和引導作用，結構設計方案能夠為下一步施工建設提供參考，施工人員要注意嚴格按照設計方案進行施工。如果因為客觀情況，確實需要對現行設計方案進行調整，應當與結構設計人員進行協調溝通，重新制定方案后方可繼續施工。另一方面，結構設計人員也要綜合考慮建筑施工后期，因為澆筑混凝土帶來建筑整體重量增加，對建筑結構造成的額外負荷，這些也都需要在結構設計預控工程中加以體現。

三、結語

在現代建筑施工中，混凝土裂縫問題受到了高度重視，這不僅是因為裂縫的存在影響了建筑物的美觀度，更重要的是影響了建筑結構安全。導致建筑裂縫的原因是多樣的，例如溫度裂縫、干縮裂縫、結構裂縫等。建筑結構設計預控工程，能夠通過提前采取預防措施，最大限度地避免混凝土裂縫的出現，從而將損害降到最低。建筑施工單位也要樹立掌握結構設計預控技術的應用方法，切實保障建筑結構安全，提升建筑物的整體施工質量。