建筑結構設計裂縫成因及控制措施研究

【摘要】本文重點分析研究了建筑結構設計裂縫問題產生的幾項主要原因，并提出了針對性的控制工作策略。解決和預防建筑產生裂縫問題，能提高建筑整體安全性和穩定性，并優化建筑結構性能，從而提高人們的居住安全性，推動我國建筑事業不斷朝向更優方向發展。

【關鍵詞】建筑結構;裂縫;成因;控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.112

隨著我國建筑業的不斷發展，建筑質量越來越為人們所重視，而混凝土結構裂縫問題近年來是為人們所最為關注的建筑質量問題之一。混凝土是建筑工程中的重要材料，由于目前各方面對混凝土的研究和認知程度不足，使得裂縫問題在建筑工程中顯得非常突出，嚴重時甚至可能直接影響整個工程的建設質量和穩定。不僅如此，裂縫問題還會造成建筑工程的使用壽命大大縮減，對工程建設單位造成較大的經濟效益損失和社會效益損失。通過相關研究發現，建筑工程混凝土結構裂縫問題通常是無法完全避免的[1]，這與混凝土材料自身的性能以及結構受力情況有著直接的關聯，但我們可以通過采取相應措施以將裂縫所能造成的危害最小化，也就是說其預防意義遠大于完全避免。因此，為了最大限度地控制建筑結構裂縫問題，我們要對裂縫產生的原因有相當的了解，并且能夠同時從建筑結構設計和施工兩個角度出發，綜合性地對混凝土結構裂縫問題進行全面控制，才能有效地提高建筑結構的安全性和穩定性。

1、建筑結構裂縫問題的形成原因分析

1.1混凝土材料的影響

在建筑工程建設過程中，盡管高強度混凝土材料的應用，可以在一定程度上縮減建筑構件的尺寸，從而達到節約成本、產生經濟效益的目的。但若簡單地提高混凝土材料強度，也會帶來很多不利影響，那是因為水泥用量會隨著混凝土強度等級的增大而變多，而水灰比過大則會大大增加混凝土開裂幾率，因此合理采用混凝土材料是減少混凝土開裂的重要舉措。例如：結構墻、柱通常需要使用高強度等級的混凝土;梁、板可使用中、低強度的混凝土，但須大于C30以避免強度不夠而導致裂縫，若采用高強度混凝土，則又可能因平面尺寸太大而出現收縮裂縫等等;在節點核心區的混凝土強度則通常需與墻、柱的混凝土強度一致[2]。

1.2溫度變化的影響

外部環境溫度變化是建筑結構產生混凝土裂縫的另外一個重要因素。受混凝土自身材料性質的影響，混凝土構件在溫度變化較大環境下會發生熱脹冷縮現象，而此時結構變形又必然會被約束住，當這些變形無法自由發展時，其在混凝土內結構溫度應力會逐漸超過混凝土的抗拉強度，在應力達到某一極限值時，就會出現混凝土結構裂縫[3]。溫度變化對混凝土裂縫影響較大的情況普遍出現在炎熱地區、嚴寒地區以及日溫差較大的山區[4]。

1.3結構設計因素

在建筑結構設計中，建筑結構的整體荷載計算不可避免地存在計算誤差和設計荷載預留安全系數控制程度不足等問題，這些人為的因素都可能造成混凝土結構裂縫的產生。例如：在裝修工作中會產生額外的荷載，如果結構計算中沒有考慮到這部分的受力，則在后續的建筑使用中可能會產生一定內部結構應力問題。此外，由于設計工作人員缺乏足夠的設計經驗，也會促使建筑混凝土結構的剛性程度差異性過大，從而在建筑構件的連接區域產生破裂問題，造成混凝土構件出現嚴重的裂縫現象[3]。

2、建筑結構設計裂縫問題的針對性控制策略

2.1合理選擇混凝土原材料

通過上述分析可以看出，建筑結構裂縫問題的產生和混凝土原材料的選擇之間有著明顯的關聯。原材料的質量控制是必不可少的環節，這一環節相對來說較為容易實現，但也經常會被設計人員忽略。通過大量實驗工作分析可以看出，大部分建筑產生質量問題的主要影響因素，源自設計工作人員缺乏對原材料適當性的控制，同時某些建筑工程單位為了獲取更高的經濟效益，在混凝土原材料的采購工作中，使用一些質量低下的原材料，造成建筑結構會產生裂縫問題并降低建筑品質。因此，在建筑結構設計工作當中，設計人員必須充分了解混凝土基本性質，了解混凝土材料的組合形式、具體類型以及規格條件等，并對混凝土材料的質量控制與采購工作提出一定要求，最大程度上控制混凝土質量問題的發生，從而達到有效控制建筑結構裂縫的目的。

2.2做好工程環境的溫度控制

在具體工程建設過程中，為了進一步提高混凝土材料的整體使用效果，保證混凝土材料的性能得以充分發揮，必須充分考慮整個建筑工程的建設環境，并以此為基礎，設計出更加科學、有效的混凝土使用方案。結構設計中，必須對工程建設單位提出較為明確的相關要求，例如：要充分重視混凝土材料澆筑過程中的溫度控制工作;在混凝土澆筑時，必須時刻關注外部環境溫度變化情況，同時盡可能避免在高溫或者低溫條件下進行大面積的混凝土澆筑工作;如果外部溫度條件不符合工程建設標準，則需要采取有效的溫度控制策略，或者避免在惡劣的天氣環境下進行施工，避免混凝土構件產生嚴重裂縫現象等等。這些都需要設計人員在設計成果中明確指出，為后期施工提供指導。

2.3嚴格控制建筑結構設計要點

在進行建筑結構設計時，相關設計工作人員須充分考到混凝土裂縫問題產生的具體成因，結合建筑結構的剛性程度以及建筑結構的承載能力情況，對建筑結構設計內容加以明確。同時，還需要有效考慮建筑結構可能產生的各種不均勻沉降問題，以及其帶來的混凝土構件內的拉應力問題和隨之而來的結構裂縫問題。因此，在設計中除了應對建筑的整體受力性能以及荷載能力進行詳細計算和分析，還應采取措施以對建筑結構受力產生的不可調控因素進行全面預測，從而全面提高建筑工程設計的科學性與合理性[4]。

具體的措施有：a.可以設計建筑外部墻體的隔熱層和屋面保溫層等，以防止在使用期間因溫度應力而引起混凝土結構裂縫。此外，混凝土養護時也可通過覆蓋及澆水來保持混凝土的均勻散熱。b.可采用預應力技術等方法和工藝，例如無粘結預應力技術等等，它們對混凝土結構裂縫控制都具有積極意義。c.可設變形縫（如沉降縫、伸縮縫），這樣可把結構劃分成為若干個自由獨立的結構單體，防止出現大的溫度應力和收縮應力，也能避免出現不均勻沉降的問題。d.在無法設置變形縫的情況下，可設置混凝土后澆帶，可較好地處理敏感性土質中的沉降差問題。e.當需要縮短混凝土施工工期，而無法設置后澆帶時，可采用設置加強帶來替代后澆帶。f.積極完善結構設計工作，在混凝土結構設計中增加抗裂構造措施，盡量采用量多的小直徑配筋，避免采用量少的大直徑配筋。

結語：

綜上所述，建筑結構裂縫在工程中是不可避免的現象，因此我們在建筑結構設計中必須充分考慮裂縫問題產生的不利影響，從混凝土原材料影響、溫度因素以及結構設計因素等多個角度出發，找到裂縫問題產生的具體原因，采取針對性的控制措施來盡量減少其帶來的損失，從而提高建筑結構的整體安全性和穩定性。

參考文獻：

[1]方武國.鋼筋混凝土結構設計中裂縫控制的措施研究[J].河南科技，2010（5）：49-50.

[2]馬倩.建筑結構設計中的現澆混凝土裂縫控制措施[J].住宅與房地產，2017（09）：107.

[3]黃志彬.建筑結構設計中裂縫形成的原因及控制措施[J].中華建設，2017（02）：108-109.

[4]何文斌.建筑結構設計中裂縫形成的原因及控制措施分析[J].居舍，2019（24）：50.

作者簡介：

戴虹（1986-），碩士，男，中級職稱，漢族，籍貫：江西萍鄉，主要從事房建設計管理工作。