建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫成因及解決辦法探討

葛春林

安徽寰宇建筑設(shè)計(jì)院 安徽 合肥 230001

1 骨折類型

1.1 塑性沉降裂縫

在實(shí)際工程中，鋼筋、模板等構(gòu)件會影響混凝土骨料的沉降，產(chǎn)生塑性沉降裂縫。如果不按常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)綁扎模板，建筑結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)塑性沉降裂縫。塑性沉降裂縫呈梭形，中心寬端窄。裂縫多發(fā)生在結(jié)構(gòu)的變截面、梁板節(jié)點(diǎn)、梁柱節(jié)點(diǎn)和板肋節(jié)點(diǎn)處，裂縫深度一般達(dá)到鋼筋表面。因此，此類裂縫應(yīng)加以控制，水灰比、砂率和坍落度不宜過大。對于截面差異較大的構(gòu)件，必須先澆筑較深部分，靜置1～1.5h后穩(wěn)定沉降，然后再澆筑頂部。

1.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫通常是在施工過程中形成的。在混凝土澆筑過程中，混凝土暴露在外，受高溫、大風(fēng)等外界因素影響，使混凝土材料更容易膨脹收縮。當(dāng)混凝土材料呈塑性狀態(tài)時(shí)，混凝土中的含水量進(jìn)一步降低，混凝土材料硬化，建筑物表面形成塑性收縮裂縫。預(yù)防措施包括嚴(yán)格控制混凝土的水膠比、水泥含量和砂粉含量，必須采取措施保證高溫、大風(fēng)、干燥天氣下的施工質(zhì)量。

1.3 溫度應(yīng)力裂紋

溫度應(yīng)力裂紋主要受溫度的影響。在實(shí)際混凝土澆筑施工中，施工周期通常較長。施工期間，晝夜溫差大，室內(nèi)外溫差大，混凝土結(jié)構(gòu)表面散熱快，可能導(dǎo)致溫度應(yīng)力開裂問題。雖然這些裂縫看似并不明顯，但其對建筑物穩(wěn)定性和安全性的實(shí)際影響仍需引起重視。

1.4 其他裂紋

這些裂縫可能與施工質(zhì)量、施工工藝或建筑材料的質(zhì)量有關(guān)。如果這些方面不符合標(biāo)準(zhǔn)，就可能形成相應(yīng)的裂縫，影響建筑質(zhì)量[1]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫成因分析

2.1 溫度因素

通過對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件摩擦系數(shù)、外部環(huán)境溫度和建筑結(jié)構(gòu)尺寸等因素的實(shí)際分析可知，如果外部環(huán)境溫度持續(xù)升高，混凝土結(jié)構(gòu)中所含的水分也會因蒸發(fā)而流失，這會造成混凝土澆筑坍落度過低，進(jìn)而使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮裂縫等問題，如果沒有外部供水，裂縫問題會更加明顯。

2.2 設(shè)計(jì)因素

設(shè)計(jì)是建筑的第一個(gè)環(huán)節(jié)，也是施工隊(duì)伍塑造建筑輪廓的基礎(chǔ)。如果在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師不進(jìn)行嚴(yán)格的現(xiàn)場調(diào)查，就無法結(jié)合各種實(shí)際因素，也就無法做出有效的抗裂設(shè)計(jì)，或者對建筑材料的認(rèn)識不夠全面。不同的材料會相互影響，然后也會出現(xiàn)裂紋。

2.3 施工因素

在施工過程中，施工質(zhì)量的好壞直接影響到裂縫的產(chǎn)生，混凝土施工是非常關(guān)鍵的一步，它直接影響到裂縫的有效預(yù)防。但在施工過程中，由于各種因素的影響，如隨意踩踏綁扎的上部鋼筋等，裂縫發(fā)生的概率會增加。因此，在實(shí)際施工中，能否按有關(guān)要求進(jìn)行施工；人員能否認(rèn)真全面地監(jiān)督工程質(zhì)量，都在一定程度上對裂縫產(chǎn)生很大影響。

3 建筑結(jié)構(gòu)裂縫控制措施

3.1 混凝土材料的控制

在建筑工程施工過程中，與應(yīng)用混凝土澆筑施工相比，首先要加強(qiáng)對混凝土施工材料質(zhì)量的合理控制，以保證混凝土施工質(zhì)量符合要求，從而避免混凝土實(shí)際施工中存在質(zhì)量問題。通常很難加強(qiáng)對混凝土材料的合理控制，這主要是由于混凝土建筑材料的復(fù)雜性。在原材料的質(zhì)量控制上，要加強(qiáng)對原材料的合理復(fù)核，保證每種原材料在選用中都能充分體現(xiàn)其作用，從而保證混凝土結(jié)構(gòu)澆筑具有理想的基礎(chǔ)條件。

3.2 結(jié)構(gòu)平面布置

相對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，需要保證建筑工程結(jié)構(gòu)的平面布置符合要求，以避免實(shí)際平面布置中的突變。如果結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)坑洞，需要合理結(jié)合工程施工的實(shí)際情況，在區(qū)域邊緣設(shè)置張拉梁，加厚周邊樓板，科學(xué)合理地設(shè)置鋼筋。此外，在該區(qū)域的實(shí)際處理中，應(yīng)盡可能應(yīng)用相關(guān)規(guī)范要求和施工要求來控制和管理結(jié)構(gòu)長度。如果結(jié)構(gòu)長度符合相關(guān)要求的實(shí)際情況，則需在地下合理設(shè)置后澆帶，上部合理設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶。

3.3 配筋設(shè)計(jì)

特別是對于大跨度梁板，根據(jù)裂縫控制配筋是十分必要的。屋面板配筋宜采用雙層雙向全長配筋，在樓板陰陽角變形應(yīng)力比較集中的地方增加徑向配筋。與板相比，鋼筋的設(shè)置應(yīng)以直徑間距為原則，科學(xué)合理地減少裂縫。鋼筋設(shè)計(jì)和間距設(shè)置應(yīng)按相應(yīng)要求進(jìn)行，以達(dá)到合理控制結(jié)構(gòu)裂縫的目的。在自然條件下，混凝土的復(fù)合材料主要包括水泥、水、沙等。在物理和化學(xué)作用的影響下，其組分逐漸硬化成多孔復(fù)合材料。由于初始溫度本身的收縮應(yīng)力，內(nèi)部出現(xiàn)許多微裂紋，在外力作用下裂紋逐漸增大。然而，與混凝土的宏觀裂縫相比，混凝土的連續(xù)膨脹會導(dǎo)致開裂。與混凝土相比，特別是加固后的鋼筋混凝土，裂縫不會突然破壞，裂縫寬度可以在很短的時(shí)間內(nèi)得到控制。因此，在實(shí)際混凝土施工中，鋼筋的作用很大，實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的控制可以避免裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。

3.4 溫度荷載裂縫的有效控制

針對經(jīng)常發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的溫度、荷載裂縫，要及時(shí)采取措施進(jìn)行科學(xué)防治。在溫度裂縫控制方面，需要注意規(guī)劃和選擇工作，特別是在混凝土結(jié)構(gòu)施工中，除了凝結(jié)時(shí)間長外，還需要科學(xué)選擇水泥以降低水化熱。當(dāng)混凝土達(dá)到初始強(qiáng)度時(shí)，我們需要嚴(yán)格控制濕度和溫度養(yǎng)護(hù)條件，保證混凝土表面溫度和濕度，以防止表面裂縫的發(fā)生，同時(shí)根據(jù)實(shí)際施工要求，選擇和使用合理的施工工藝，并在此基礎(chǔ)上，做好施工過程的細(xì)節(jié)控制。在防止裂縫發(fā)生的同時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際問題采取相應(yīng)的措施。

4 結(jié)束語

建筑本身與人們的居住環(huán)境息息相關(guān)，大力提高建筑質(zhì)量對維護(hù)消費(fèi)者的生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要作用。雖然混凝土結(jié)構(gòu)在施工過程中容易出現(xiàn)裂縫，但只要施工人員加強(qiáng)對建筑工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的嚴(yán)格控制，按照設(shè)計(jì)圖紙和方案正確處理施工，選優(yōu)質(zhì)量，節(jié)約適用原材料，重視混凝土澆筑，加強(qiáng)施工過程中的質(zhì)量檢驗(yàn)，做好建筑物混凝土的有效養(yǎng)護(hù)，最大限度地防止和減少建筑物裂縫，從而提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。