建筑工程結構設計中混凝土裂縫控制探討

曾建彬

摘要：我國消耗混凝土的數(shù)量是非常多的，在實際工程中，混凝土的大量使用導致相關問題屢見不鮮。其中，最多見的是混凝土的裂縫問題。針對建筑結構來說，裂縫的形成給建筑的安全帶來了很大的隱患，大大降低了建筑結構的整體防水性能及結構的承受能力。既影響了建筑結構的整體外貌審美，又給人們的生命財產(chǎn)安全構成了很大的威脅。為此，本文對建筑結構設計中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進行了相關分析，并提出相應的預防控制措施。

關鍵詞：建筑工程；結構設計；混凝土；裂縫控制

1常見的混凝土裂縫種類

（1）表面裂縫：在混凝土澆筑的最開始混凝土表面熱度沒有完全散去的狀況之下，水化熱大量的外溢混凝土的表面溫度不高、內(nèi)部溫度卻很高，這就會造成混凝土的表層出現(xiàn)拉應力的想象，而混凝土的內(nèi)部則出現(xiàn)應力，混凝土內(nèi)部的抗拉情況小于拉應力的時候，就會出現(xiàn)裂紋。（2）深層裂縫：在大范圍拉應力情況之下的混凝土，假如出現(xiàn)表面的裂紋，在這樣的情況之下就會發(fā)展成為深層裂紋。（3）貫穿裂縫：混凝土的整體在地基變形、體積減小的情況之下出現(xiàn)的貫穿型裂紋。（4）微觀裂縫：指的是裂縫寬度在0.05mm以下的裂縫。一般情況下，微觀裂縫可以分為水泥石裂縫、集料裂縫、粘著裂縫三個種類。水泥石裂縫：通常情況下，水泥石裂縫通常在集料間的水泥漿中分布；集料裂縫：指的到集料本身的缺陷而引起的裂縫；粘著裂縫：指的是在集料的四周出現(xiàn)的粘結這水泥石粘結面上的裂縫。

2建筑工程結構設計中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及危害

2.1干燥收縮產(chǎn)生的裂縫

在建筑工程結構設計中，混凝土在硬化過程中會發(fā)生水分的蒸發(fā)，導致混凝土的表面變得干燥而發(fā)生收縮，當這種收縮出現(xiàn)在一定程度之后便會使混凝土出現(xiàn)裂縫，導致建筑物的結構變得殘破不堪。這種裂縫一般都發(fā)生在混凝土的表面，發(fā)生的深度也不會太深，因而對于建筑物的危害性也較低。但是這種裂縫對于建筑物的使用會產(chǎn)生直接的影響，對其使用壽命也會產(chǎn)生極大的縮短。因而當這種裂縫較淺時，便可以忽視其，但如果裂縫達到5mm時，就必須要采取適當?shù)拇胧┻M行改善，避免對建筑物的建造和使用產(chǎn)生更加嚴重的影響。

2.2荷載過大產(chǎn)生的裂縫

混凝土的組成部分在荷載力的影響之下出現(xiàn)的拉應力超過混凝土內(nèi)部的抗拉能力或是主要的拉應變超出了限制的拉應變以后，造成混凝土受力區(qū)域發(fā)生裂紋。這樣的裂紋主要的特征就是：裂紋會在受力區(qū)域集中出現(xiàn)，裂紋的形狀大多數(shù)都是楔形的；那些受彎的地方，所有的裂紋大多數(shù)都會是豎向的：那些軸心手拉部分，裂紋的類型大多是貫穿整體的主要裂紋。

2.3溫度變化產(chǎn)生的裂縫

溫度是建筑工程結構產(chǎn)生裂縫的主要因素之一。混凝土澆筑后的裂紋是由于工作，內(nèi)部的熱量沒有及時全部散出去，所以會導致內(nèi)外溫度差距的過大使得混凝土結構出現(xiàn)裂縫。當環(huán)境溫度遠低于內(nèi)部時混凝土結構內(nèi)外應變不同從而產(chǎn)生較大拉應力。另外，在澆筑混凝土后，由于時間較短，所以抗拉能力會更小。在這種情況下，附著在表面的拉應力大于混凝土的抗拉能力，使混凝土受溫度的影響而產(chǎn)生裂縫。

2.4沉陷裂縫

在我國的建筑結構設計過程中，所產(chǎn)生的最為嚴重的混凝土裂縫便是所發(fā)生的沉陷裂縫，而且這種狀況發(fā)生時會導致建筑物的地基不穩(wěn)，必須要進行拆除和重建。當混凝土在建設過程中，各部分的成分不能自然均勻地向下沉陷時，便會產(chǎn)生沉陷裂縫，對建筑物的建造成圣嚴重的影響。這種混凝土裂縫問題會與自然災害的發(fā)生產(chǎn)生極大的關聯(lián)，當建成的房屋在使用過程中長期浸泡在污水或雨水中時，便會發(fā)生整體下沉的現(xiàn)象，從而導致沉陷裂縫的發(fā)生。沉陷裂縫的發(fā)生，與混凝土的質(zhì)量有著重要的聯(lián)系，也與建筑物所處的位置也有著直接的聯(lián)系，因而建筑物在建造過程中必須要進行位置的考核，從而確定適當?shù)慕ㄔ旆绞剑瑸槲覈ㄖ锏馁|(zhì)量帶來更加有效的提升。

3建筑工程結構設計中的混凝土裂縫控制措施

3.1加強平面結構的合理設計

在建筑結構設計中，特別注意的是讓平面的布局合理化，一定要避免平面線條和形態(tài)發(fā)生沒有必要的變化。如果平面一旦出現(xiàn)凹口，就要在凹口處設計到拉梁，同時在周圍的樓板上進行加厚的設計。這樣就會讓承載力得到有效的提升。還有一個方法就是加強配筋。在建設中嚴格按照設計長度施工，如果房屋長度超過規(guī)定，可以在中部設置一個收縮后澆帶。對于后澆帶，通常設置間距為30m，具體位置一般在樓板和梁的1/3跨處，設置寬度范圍在800～1000mm。在設計后澆帶時，要將板、墻、梁完全分隔開，按照要求連續(xù)配置鋼筋。如果房屋長度超過規(guī)定數(shù)值，要設計出一個變形縫。主樓和裙樓存在著比較大的高度差距時，在主樓和裙樓之間設計后澆帶和沉降縫，有效控制基礎發(fā)生沉降導致的裂縫的出現(xiàn)，這樣的裂成對建筑美觀和質(zhì)量都會有著一定的影響。還要嚴格控制相關構件，例如在設置現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻雨棚、檐口、掛板、欄板等構件時都需要嚴格控制。

3.2重視混凝土配合比的設置

必須按照國家相關規(guī)定來挑選混凝土的材質(zhì)，在挑選水泥的時候，最好選擇硅酸鹽、普通硅酸鹽礦渣硅酸鹽三種類型的水泥。挑選骨料的時候一定要注意骨料的配比水平嚴格來說，挑選的骨料一定要是級配較好、干凈的中砂或者是級配較空隙很小的粗骨料。還要注意的是選擇骨料的時候，一定要按照有關的規(guī)定控制雜質(zhì)的含量。添加劑方面，對于常用的普通混凝土，應盡可能采用普通減水劑或中效減水劑而對于大體積混凝土。一定要注意混凝土的部件收縮變形以及水熱化產(chǎn)生的溫度，它們都可能造成混凝土的裂紋，所以要添加一些添加劑來控制混凝土的收縮變形和水熱化影響。在混凝土進行配比的時候，一定要依據(jù)有關的規(guī)定來執(zhí)行。在進行設計的時候，一定要把結構的強度等級、耐久性、抗?jié)B透性及其他性能都考慮周全。

3.3強化配筋設計的技巧應用

配筋設計時要考慮對混凝土的影響。結合工程實踐經(jīng)驗得知，當構件的配筋率得到提高后，能有效控制裂縫的發(fā)生。對于梁和板構件其配筋率都有明確規(guī)定，在對受力鋼筋進行配置時，遵循間距密、直徑小的原則，這樣就能有效控制發(fā)生的裂縫，由此可見，嚴格控制配筋率可以有效控制裂縫。建筑的屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)一般在1.0W/（m2·K）范圍內(nèi)，在對屋面板施工中，結構配筋時可以使用雙層雙向的配筋模式。對于沒有負筋的板面，可以將板的支座負筋拉通，或在沒有負筋的位置上設計出雙向鋼筋網(wǎng)，科學和板負筋進行搭接保障操作質(zhì)量。施工中要注意，樓板平面方向受力很大，會發(fā)生嚴重變形。因此在轉換層處設置的樓板，一定要加強剛度，提高其承載力，避免過大的變形。

3.4科學地、合理地設計結構尺寸

建筑工程混凝土出現(xiàn)裂縫問題的原因，它不僅包括建筑材料的變形，還包括許多方面的原因。特別是在大型建筑結構設計中，溫差導致建筑工程結構出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的結果更明顯。針對建筑結構裂縫產(chǎn)生的重要因素進行分析，可以發(fā)現(xiàn)，結構應力和裂紋長度存在一定的非線性關系。在這種情況下，相關工作人員在做建筑工程結構設計工作過程中，應設計和制定科學合理的結構尺寸和施工方案。在實際的施工過程中，可以結合建筑工程的實際情況，建立結構合理的、標準的剛度。

3.5加強對混凝土的養(yǎng)護工作

在建筑工程結構設計過程中，應當加強對混凝土的養(yǎng)護工作，從而有效地避免混凝土出現(xiàn)裂縫的可能性。施工單位在進行混凝土養(yǎng)護工作的過程中應當采取有效的措施實現(xiàn)對混凝土的溫差控制與約束力的實現(xiàn)。成型的混凝土在使用過程中應當采取有效的保溫措施，從而實現(xiàn)對混凝土體內(nèi)溫差的控制。當建筑物的建造遇到雨雪天氣時，單位需要委派合適的人員進行對混凝土的養(yǎng)護工作，避免較低的氣溫對混凝土造成惡劣影響，導致其在使用過程中出現(xiàn)裂縫。混凝土的養(yǎng)護工作對于混凝土的使用壽命有著有效的延長作用，因而對于混凝土養(yǎng)護工作必須要及時且適當?shù)倪M行，從而實現(xiàn)對混凝土質(zhì)量的有效提升。

4結束語

綜上所述，在建筑工程結構設計中，混凝土裂縫是一個無法避免的問題。如果控制不當會對建筑物的使用年限和使用質(zhì)量造成較大的影響。因此，在實際工作中，相關工作人員應做好混凝土裂縫的控制，從根本上對混凝土裂縫進行解決，從而將建筑的結構性能充分的體現(xiàn)出來。同時對建筑結構設計中混凝土裂縫的控制也是保證建筑工程項目經(jīng)濟價值的重要方面，需要相關建設單位給予足夠的重視。

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（作者單位：汕頭市建筑設計院）