建筑工程結構設計中的裂縫問題分析

李金磊

【摘要】在建筑工程中，混凝土裂縫與建筑結構設計密切相關，數據表示建筑結構設計對工程造價的影響可達75%以上，對工程質量的影響達45%以上。而目前我國65%以上的建筑在投入使用后的2年內都會出現不同程度的滲漏，這與建筑裂縫有著直接的關系，因此在建筑結構設計中加強裂縫控制十分重要。

【關鍵詞】建筑結構設計;混凝土裂縫;溫度應力;施工技術

當前國內建筑業在飛速發展，人們越來越重視建筑的質量，特別是建筑施工及使用中的結構裂縫的問題。在建筑中使用最廣泛的材料是混凝土，由于混凝土建筑物結構的設計和其他特性，混凝土材料容易受到外界的影響，會導致建筑物結構出現裂縫，這些裂縫對建筑物的穩定性和安全性具有重大影響，甚至會影響到用戶的人身安全。因此，為了提高整個建筑物的安全性和質量水平，相關施工人員需要處理好這些裂縫問題，做好預防。為了充分保證對裂縫問題的有效控制，建筑工程設計和施工應從合理的設計、實際施工條件、所用地質環境和建筑材料等方面入手，做好預防與控制。

1、建筑結構設計中混凝土產生裂縫的原因

1.1應力裂縫

塑性收縮、碳化收縮等收縮問題會引起混凝土結構裂縫，這種裂縫一般被稱為應力裂縫。混凝土在硬化的過程中，經常會出現因為水分蒸發導致體積縮小的現象，進而導致混凝土結構產生收縮的現象，這時墻板的四周就會由于支座的約束作用不能自由地伸展。如果混凝土的收縮導致約束力達到一定程度時，就會導致澆板出現裂開的情況，而且混凝土結構裂開的部位一般都會出現在應壓力比較集中的部位，進而產生應力裂縫。而且如果過早拆模，混凝土還沒最終凝結，這時在混凝土上施加壓力，也會導致混凝土結構出現變形裂開的現象。實際工程中，還應該區分好應力裂縫以及溫度應力裂縫。

1.2塑性收縮變形

塑性收縮變形主要是在混凝土凝結中產生塑性收縮，從而造成了裂縫現象。通常是在混凝土終凝前且處于塑性狀態期間。由于上部混凝土均勻沉降受到限制，如果上方有較大骨料、鋼筋或者平面面積較大的混凝土，此時水平收縮量要小于垂直收縮量，進而產生不規則的深層裂縫。多數的塑性收縮裂縫都是平行狀態分布，間距非常小，在0.5mm左右。

1.3地基引發的裂縫

建筑工程的項目建設開展是在建筑地基基礎之上進行的，地基承載能力和地基處理水平對工程項目的施工和后期正常使用有關鍵作用。由于城市用地現階段愈發緊張，一些建筑工程項目也開始在軟弱地基上建設，而軟弱地基中最容易出現的一個問題就是建筑物的不均勻沉降。地基沉降的不均勻體現在上部建筑物結構之中，即建筑物基地的應力分布不均情況，從而引發各類墻體開裂。如果對裂縫的開展不加以重視，裂縫的肆意開展還可能反過來促使不均勻沉降的情況更加嚴重。

2、建筑結構設計中控制裂縫的措施

2.1嚴謹選材

設計人員在進行建筑結構設計時需要嚴謹選材，對原材料質量標準進行嚴格的控制，確保混凝土配比符合國家相關技術標準。然而當前有許多不良企業為節約建設成本，獲取更高的利潤，在結構原材料點清單制定時，往往以次充好，選擇價格更低的材料進行選購，使得砂石材料中泥砂含量過高，造成混凝土配比后的滲水性大幅降低，導致工程建設的質量受到嚴重影響。企業應針對這一亂象，對原材料質量進行嚴格的監管，在企業中制定并應用建筑工程全流程原材料管理制度，對結構設計階段所用材料進行嚴格的管理。并要求設計人員在進行結構設計時按照有關標準羅列材料采購清單，同時引入監理單位對材料選定和采購環節進行有效監管，確保原材料符合工程施工的質量標準，從而有效降低產生混凝土裂縫的概率。

2.2做好預應力結構設計

在設計預應力結構時，需要對建筑物的幾何尺寸、預應力鋼筋的數量以及預應力結構的抗裂性進行綜合分析。通常在設計中使用梁長度的1/15，根據現有的設計和施工技術水平，通常使用1/18～1/20，不僅可以減少鋼筋數量，也可以減少建筑物本身的結構重量，但是必須根據相關規范和要求嚴格控制建筑結構的長度。如果建筑物的結構超出相關法律法規規定的限制，則需要在地下設置后澆筑區，并在地面上設置膨脹加強帶。通過在上層和下層均勻布置水平鋼筋并混合12%的膨脹混凝土，可以將混凝土的強度等級提高一級。

2.3加強混凝土材料質量

（1）在建筑工程項目建設中，對混凝土材料的選用一定要以建筑行業標準為準則，堅決避免偷工減料、原材料質量不達標的問題出現，同時，混凝土澆筑施工作業人員應當加強對其的監督工作。混凝土是建筑結構的承載材料也是荷載產生主體，如果與之對應的水泥質量不達標，砂石質量不過關，那么混凝土材料自身強度就得不到保障，出現裂縫的情況也就無法避免。與此同時，混凝土的入模坍落度應該盡可能地降低，從而保證混凝土的安全儲存和安全運輸。（2）施工過程中，對于不同規格的水泥材料和混凝土規格的選用，應當在工程成本允許范圍內，盡可能地選用質量水平可靠、規格較高的混凝土材料，以滿足相關建設標準，從而使混凝土材料自身強度達到要求，避免荷載引發的裂縫出現。

2.4做好產生裂縫的溫差防控

在設計建筑物的高度時，盡量將屋面控制在相同的高度。如果在建筑的結構中出現錯層的房屋，在錯層的位置要設置墻構造柱，最好設置在縱墻以及橫墻交匯的位置。設置梁圈可以對混凝土結構的溫度裂縫產生較好的控制作用。墻構造柱以及項圈構成的網格，可以對墻體產生一定的約束作用，對砌體的抗裂性也有一定的改善作用，可以顯著提高砌體的受力性。利用微膨脹混凝土也能對溫度裂縫起到一定的抵抗作用，但是需要準確地把控膨脹混凝土的配合比以及做好后期的養護工作，以達到減輕屋面板裂縫的目的。對于超長建筑，在使用微膨脹劑時要謹慎，因為微膨脹劑會導致混凝土的內部產生極大的離散性，對于微膨脹劑的用量與伸縮縫的間距都很難把控，會給設計人員帶來一定的困難。在實際施工中，使用微膨脹劑需要根據相關的措施來計算使用量，只有在超出規定值的情況下才能增加伸縮縫的距離。

2.5配筋設計

通過調查得知，提升混凝土結構配筋率，有助于減少構件周圍裂縫生成量，還可以控制裂縫寬度。我國建筑行業所提出的《混凝土結構設計規范》（以下簡稱《規范》）中明確提出了受拉鋼筋最小配筋率，要嚴格按照《規范》標準設計配筋。在梁、板等構件設計中，根據《規范》標準設置配筋率、鋼筋間距，受力配筋主要是選擇直徑小、密集的方案，從而減少構件裂縫。在實際設計中要對構件配筋、設置間距進行合理性分析，仿真計算各個設計方案的混凝土結構裂縫情況。建筑屋面傳熱系數通常在1.0W/（m2·K）以內，屋面板結構配筋主要是采用雙層、雙向配筋方法，如果設計中發現存在無筋情況，可以把板支座負筋拉通，也可以在此區域配置雙向鋼筋網，連接到其他的負筋即可。

結語：

很多原因都會導致建筑結構產生裂縫，包括設計因素、施工因素等。在建筑工程中，要嚴格按照相關的要求標準進行建設，針對各個環節采取科學的防范以及應對措施，嚴格控制建筑結構裂縫，提升建筑施工的質量。

參考文獻：

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