建筑結構設計中如何控制和避免混凝土裂縫問題

連宏剛

摘 ? ?要：建筑工程實施過程中一個關鍵的步驟就是結構設計，但在實際工程中混凝土構件由于某些因素影響，會出現混凝土開裂，當裂縫持續開展將會影響建筑結構的適用性和耐久性。這就需要結構設計人員必須重視這一問題。由此，本文就裂縫產生的機理進行分析，其后就結構設計階段中對混凝土結構裂縫控制措施進行了探討。

關鍵詞：建筑工程;結構設計;裂縫問題;裂縫控制措施

1 ?前言

現代建筑多是采用鋼筋混凝土結構，裂縫的存在無法完全避免，如何對裂縫進行有效控制和處理是工程技術人員需要深入研究的課題。裂縫的存在會對建筑結構的穩定性和安全性產生威脅，也會影響到建筑工程的適用性和耐久性，而想要對裂縫問題進行解決，必須了解其類型和成因，針對裂縫的性質，采取切實可行的應對策略。

2 ?混凝土構件中裂縫的類型及產生裂縫原因

實際的混凝土結構工程中，比較常見的裂縫類型按其產生時間匯總如下。

2.1 ?施工期間產生的裂縫

①溫度應力裂縫：大體積混凝土中由于混凝土水化作用產生的水化熱使內外混凝土產生溫度差，過于強烈的內外溫差導致混凝土結構內外膨脹收縮程度不同，由此產生的拉應力如果超出了混凝土本身的抗拉強度極限值，就會導致混凝土結構裂縫的產生;

②塑性收縮裂縫：是指在混凝土凝結前，混凝土養護不到位，表面失水過快引發結構體積的急劇收縮，在收縮應力超過混凝土抵抗強度時，就會導致結構表面開裂。一般情況下，塑性收縮裂縫多出現在大風或者干熱天氣，，如圖1所示;

③約束收縮裂縫：混凝土的收縮受到約束后產生的裂縫;

④因施工次序不當而造成的受力裂縫：比如實際施工過程，由于施工速度過快，每個施工層時間間隔過短，底層樓板拆模過早，混凝土強度還未達到拆模強度，其上幾層的梁板及模板支架荷載全部傳給了底層樓板，這些荷載遠大于底層樓板設計荷載，因此會在板頂支座附近產生裂縫，如圖2所示。

2.2 ?使用期間產生的裂縫

①地基不均勻沉降引起的裂縫：由于地基土本身不夠均勻等因素，從而導致地基的應力分布也缺乏一定的均勻性，從而導致建筑地基不均勻沉降，在上部結構中產生附加應力，造成上部結構產生裂縫。②溫度變化引起的裂縫：建筑物因氣溫變化，太陽輻射及使用熱源等因素使所處的環境溫度變化過大，建筑物過長，產生過大的溫度應力，在應力集中的門窗洞口角部等部位出現斜裂縫;③鋼筋銹蝕引起的裂縫：鋼筋銹蝕使其體積膨脹，混凝土內部受壓，產生沿著鋼筋方向的裂縫，嚴重者混凝土保護層被剝落。④荷載作用引起的裂縫，由于自重以及外荷載作用超過設計采用荷載值，或是在設計階段未驗算裂縫寬度、未考慮裂縫控制措施，導致混凝土構件在拉力或彎矩作用下產生橫向裂縫、在剪力作用下產生斜裂縫、在扭力作用下產生縱向裂縫。

3 ?結構設計中混凝土構件裂縫的有效控制和防治措施

3.1 ?控制溫度應力裂縫、塑性收縮裂縫的有效措施

結構專業應與建筑專業密切合作優化建筑設計和結構布置，采取必要的結構和施工措施，結構的平、立面宜規則，各部分的質量和剛度宜均勻、連續，這樣能夠防止及控制由混凝土收縮產生的應力所導致的裂縫。

根據相關規范標準的規定控制建筑物的尺寸，大體積混凝土采用低熱水泥，設計中增加施工工藝的要求（例如采用跳倉法施工、留置后澆帶、加強養護）。

3.2 ?因施工次序不當而造成的受力裂縫的防治措施

此類裂縫防治措施如下：①適當放慢施工進度，待底層混凝土強度達到設計要求后拆模。②設計階段就考慮施工工藝的需求，結合建設方、施工方施工方案，按照施工實際情況進行結構計算分析，并在樓板板頂附加支座負筋。

3.3 ?控制地基不均勻沉降、溫度變化引起的裂縫的有效措施

對于較長的建筑結構， 在設計時可以考慮采取溫度伸縮縫、沉降縫等將建筑物分成若干的結構單元。這樣就能減小結構構件內部各種作用（例如溫差， 混凝土收縮， 基礎不均勻沉降等） 產生的拉應力。

3.4 ?荷載作用引起的裂縫的防治措施

措施如以下：①結構設計荷載取值時，應與建設方充分了解，綜合考慮建筑功能及使用過程中的各種可能發生的荷載;還需充分考慮偶然作用和非設計工況所引起的效應，并在相應部位采取合理的裂縫控制措施。②構件受力分析中應按實際的邊緣約束情況計算分析并驗算裂縫。③嚴格按照現行的《高規》、《混規》等規范配置抗裂構造鋼筋;配筋時對鋼筋的選擇也很重要，適當選用細直徑鋼筋、螺紋鋼筋、小間距布置， 選用鋼筋直徑越細， 排列就越密， 與混凝土的粘結力就越好;選用螺紋鋼筋，其和混凝土的粘接力更大， 可以有效地控制裂縫的生成和寬度。④改善混凝土的自身性能，在混凝土中添加微膨脹劑，鋼纖維等抗裂劑， 也可以有效地防止混凝土構件的開裂。

4 ?預防為主，及時治理

結構設計作為工程的重要環節， 裂縫的控制在設計的過程中必須引起重視，因此設計時必須考慮周全。混凝土結構裂縫的出現并非只與設計階段有關，施工階段也會有裂縫發生。所以說設計交底也非常重要，圖紙完成后，會同建設方、施工方、監理方就施工中需要注意的問題重點強調。特別強調科學養護，嚴格控制施工進度不能過快，且應提示在施工過程中，不得隨意堆載，造成結構局部荷載過大，并就后澆帶留置及混凝土后澆時間控制等明確提出要求。

對裂縫的防治過程中，提前做好預防準備固然很重要，但若出現裂縫時，更重要的是如何及時有效的控制和修復。相關的建筑產業就需要有一套相應的，專業的處理方案。根據其成因，以及所在構件的重要性，科學性有針對性的給出修復方案并付諸實施，確保構件、連接及結構在使用期內的可靠性，以保證該建筑的安全性。

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