建筑結構設計裂縫成因及對策分析

李 青

(廈門南洋職業學院，福建 廈門 361000)

近些年隨著我國城市化步伐的加快，建筑工程的數量越來越多，規模也變得越來越大。因為建筑工程規模較大、工期較長、工藝復雜，導致工程質量問題愈發突出，其中結構裂縫問題是建筑工程中的常見問題。另外對建筑工程來說，裂縫的形成與建筑結構設計關系密切，為了能夠實現對裂縫問題的有效控制，在進行建筑結構設計的過程中需要充分結合工程實際情況，根據其自身結構及特點，不斷優化建筑結構設計水平，制定科學合理的裂縫控制對策。另外還需要強化監管，保證施工單位能夠嚴格遵守相關制度進行施工作業，以此保證建筑結構的穩定性，推動建筑行業的可持續穩定發展。

1 建筑結構裂縫類型分析

1.1 塑性沉降裂縫

塑性沉降裂縫是建筑結構設計中常見的一種裂縫類型，對其特征進行觀察，主要表現在中間較寬，兩側相對狹窄，形狀類似梭型，該類型裂縫主要出現在建筑的變截面與梁板、梁柱的交匯處，多數情況下裂縫深度能夠直達鋼筋的表面。為了能夠減少和避免這一裂縫問題的發生，施工人員需要加強對水灰比、砂率以及坍落度的控制，如果需要采用截面間距較大的構件，需要在較深的部位進行澆筑作業，將其靜置一段時間(1～1.5h)后，保證沉降穩定后與上部的界面層共同澆筑，同時需要合理控制保護層的厚度。

1.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫是一種常見的塑性裂縫問題。多由工程施工不合理、不規范導致。多數情況下塑性裂縫不具有不規則性，表現為多邊形的形式。裂縫之間的距離范圍較廣，最小的僅為幾厘米，最大的間距為十多厘米。在初始階段該裂縫具有淺顯性的特點，隨著時間的不斷推移逐漸成為持續性裂縫。為了能夠有效預防這一裂縫問題的發生，施工人員需要嚴格控制混凝土水膠比以及水泥的使用量，另外在高溫以及大風的施工環境下，需要加強對施工質量的控制，確保其符合工程要求。

1.3 溫度應力裂縫

該類裂縫主要指受到外界因素影響形成的建筑結構裂縫問題。對混凝土澆筑作業來說，因為施工需要花費較長的時間，同時晝夜溫差以及室內與室外的溫差較大，導致混凝土內部與外部的散熱缺乏均勻性，因此對澆筑作業造成一定的影響。如果溫差拉應力超過混凝土自身能夠承載的拉應力強度，則會導致溫度應力裂縫出現。僅從表面進行觀察，裂縫問題并不明顯，但是該類裂縫對建筑的功能造成的影響較大。其主要表現為深度不一的表面裂縫，為了能夠有效預防這一問題，需要減少溫度及其他環境因素對施工造成的影響，加強對施工質量的控制。

2 裂縫對建筑的影響

建筑結構裂縫的形成將會嚴重影響建筑的功能及耐久，如果未采取及時有效的處理措施，可導致裂縫隨著時間的發展不斷嚴重化，對工程的整體質量造成嚴重影響。裂縫對建筑的影響主要體現在以下幾個方面。

2.1 對使用性能的影響

如果建筑中結構外墻與底板、頂板出現貫通裂縫，通常情況下可導致建筑出現漏水、滲水等不良問題，進而使室內積水問題嚴重，墻體出現發霉情況，對建筑的使用性能造成不利影響。該情況在日常生活中較為常見，同時對其全面處理難度較大。

2.2 對耐久性的影響

如果建筑中出現結構裂縫，特別是與外界環境直接接觸的表面發生裂縫問題，通常情況下會導致混凝土中的鋼筋受到腐蝕，導致鋼筋及混凝土的穩定性下降，同時鋼筋的截面縮小，因此對鋼筋混凝土的使用壽命造成影響。

2.3 對強度及安全性的影響

隨著時間的推移，裂縫問題也會變得愈發嚴重，特別是對于具有一定穿透性和深度的裂縫來說，會對結構的整體剛度以及抗剪、抗拉強度造成較大的影響，同時因為出現裂縫問題，整體結構可能會形成應力重新分布，導致原來設計的結構受力與傳輸模式發生變化，因此對結構強度及安全性造成一定的影響。

2.4 對抗剪能力及強度的影響

為了保證建筑結構具備良好的抗剪能力，需要得到截面的支撐，但是如果發生裂縫問題，導致截面出現裂縫，因此影響工程的整體結構，必然對結構的抗剪能力造成不良影響。同時，工程結構的整體結構也深受裂縫的影響，如果發生裂縫問題，將會導致鋼筋外露，混凝土內部極易受到水和空氣的侵蝕，進而導致混凝土變質，工程的整體結構明顯降低。

3 建筑結構設計裂縫成因分析

3.1 地質因素

對建筑工程來說，在施工起始階段，進行全面的地質勘察工作能夠為設計工作提供重要的參考依據，對設計質量有較大的影響，如果地質勘察工作不合理，將會對工程設計及施工人員形成一定的誤導，進而導致設計人員無法掌握工程地質情況。進而導致施工階段或工程投入應用階段出現建筑結構裂縫問題。

3.2 設計因素

設計是建筑工程施工階段的關鍵環節，也是對建筑結構進行塑造的一個過程，在具體工作過程中，如果設計人員缺乏對工程信息及施工現場地質情況的了解，或者缺乏對建筑材料以及材料間相互作用的認知，則可能導致建筑在實際應用階段發生裂縫問題。另外，地基基礎設計是建筑設計的主要組成部分，如果設計不合理將會導致建筑物局部沉降差異增加。地基沉降不均勻將會嚴重影響建筑物結構，引發應力和變形問題，如果應力與變形超出可承受范圍，將會導致各類構件開裂，如果未及時進行處理，則會導致不均勻沉降問題嚴重。

3.3 施工因素

為了保證工程質量達標，首先需要確保工程的安全性，安全性也是整個工程的重要基礎，建筑工程在施工階段，需要明確材料的質量、性能及使用數量，嚴格遵守相關要求進行施工，加強對工程質量的監督。如果施工不規范則可能引發裂縫問題。

3.4 材料因素

對建筑工程來說，材料因素是建筑物出現裂縫的一個主要因素。其中混凝土屬于一種混合膠結材料，其主要組成部分包括水泥、粗細集料、水以及其他添加劑等，各組成成分不合格均會對混凝土質量造成影響，導致開裂。比如，水泥的質量性能不達標可導致混凝土膨脹開裂；集料中含泥量不符合標準將會導致混凝土局部薄弱處出現裂縫；氯鹽含量不合理將會導致混凝土鋼筋銹蝕膨脹導致裂縫問題。因此需要合理選擇建筑材料，性能、質量達標的材料對于保證建筑結構的穩定性，減少裂縫發生具有重要意義，因此需要對材料中物質進行有效控制，確保其滿足工程要求。

3.5 混凝土變化因素

首先，混凝土溫度變化可導致裂縫出現，在混凝土硬化的過程中，其內部會形成大量的熱量，同時因為混凝土自身的導熱性不佳，因此混凝土中的熱量無法得到及時有效的恢復，但是因為其具有較好的外部散熱性能，因此導致混凝土內部與外部之間的溫差較大，溫差較大則會形成較大的應力，混凝土表層產生一定的拉力，如果拉力高于其承載范圍，則會引發裂縫問題。其次，荷載也可導致裂縫問題。受彎與手拉構件受到荷載與外力的影響會形成裂縫。因為混凝土具有抗壓強度高、抗拉強度低的特點，屬于脆性材料的一種，對構件進行設計時如果荷載預估不合理或者鋼筋配置不合理，混凝土手拉區域鋼筋發生塑性變形，該部分混凝土則會出現裂縫。同時對混凝土構件設計的過程中需要確保裂縫寬度處于合理的范圍內。通過比較不同建筑結構的裂縫能夠發現，工程建設階段常會發生建筑物荷載情況，所以導致混凝土結構的裂縫發生風險較高[1]。因為設計存在偏差，所以荷載形成的裂縫在建筑中十分常見。

4 建筑結構設計裂縫的有效解決對策

4.1 提高設計水平

提高建筑結構設計水平有助于預防建筑結構裂縫問題。首先需要做好結構整體設計工作。在開展設計工作前工作人員需要深入施工現場進行全面勘察，對相關數據信息進行全面收集，保證最終設計與建筑結構體系標準要求相符。進行結構設計工作前需要對結構承受荷載及作用的大小進行預估，同時對溫度變化情況進行準確計算，了解混凝土材料的后期變化特征，同時需要對混凝土結構受到溫度應力的大小進行評估。結構設計的過程中需要合理選擇約束機制，有效釋放與抵抗混凝土的溫度應力。尤其在進行建筑結構受力設計的過程中，需要充分遵循整體性原則，保證結構受力性能，實際工作過程中充分根據基本受力原理，保證受力圖與受力分析的一致性。對高層建筑進行設計的過程中，需要對結構抗變形能力及抗荷載能力進行分析，合理設計結構尺寸，確保整體結構處于平衡的狀態下，避免發生裂縫問題。

其次需要做好混凝土設計工作。由于混凝土導致的裂縫問題在建筑工程中十分常見，為了有效預防裂縫問題，需要提高混凝土設計水平。在建筑結構設計的過程中合理明確混凝土的強度等級，如果等級較高將會導致水泥用量增加，凝固階段形成的水化熱易引發裂縫問題；如果強度較低將會導致抗壓性能下滑，也可能引發裂縫問題。除此之外，如果混凝土的坍落度較大，澆筑階段易導致離析，如果坍落度較小，可導致混凝土密實不佳引發裂縫問題，尤其是在地下室等結構設計過程中，需要采用抗滲混凝土，實際施工階段，將外加劑應用于混凝土中也有助于減少裂縫問題，在混凝土構件中合理設置構造鋼筋有助于實現對裂縫問題的有效控制[2]。目前應力分析只需要對結構所承受的主要應力進行分析，除了結構的受力鋼筋，還需要使用構造鋼筋保證結構的穩定性與耐久度。不僅需要嚴格遵守相關要求進行鋼筋的配置，同時需要保證配置位置的合理性，因此設計人員需要充分掌握各類構件的構造配筋方式，提高應用效果?？墒褂镁哂休^高強度的鋼筋構件，避免混凝土發生開裂問題，同時對于地基沉降導致的裂縫問題，需要認真分析鋼筋設置，提高整體結構的穩定性。

最后需要做好預應力設計工作。設計建筑結構預應力的過程中需要認真分析幾何結構、鋼筋等相關因素，優化設計方案達到節約鋼筋用量，減少結構自重的目標，施工階段需要對建筑結構的長度進行合理控制，保證其處于合理的范圍內，同時對地下部位來說，需要設置后澆帶，通過密孔鋼絲網對周圍混凝土進行加固處理。如果存在長度超出規定范圍的情況，可采用沉降縫、后澆帶等方法預防裂縫問題。

4.2 合理選擇材料

施工建設階段需要使用大量的材料，其類型豐富，不同環節使用的材料各不相同，如果存在材料質量不達標，與施工要求不符的情況，不但會引發裂縫問題，還會影響整體結構質量。因此需要嚴格把控材料質量，根據設計要求明確材料的類型、數量、性能等，做好采購工作，使用前對材料的質量進行檢驗，避免材料因素導致裂縫問題。如果選擇混凝土材料過程中使用混凝土的體積較大，需要合理調整水泥漿稠度，保證混凝土具有良好的密實性，對砂石骨料來說，需要確保其級配良好，保證材料符合設計要求，減少裂縫問題發生。比如，在實際施工過程中，使用粉煤灰材料有助于改善混凝土的和易性，進而減少水泥材料的用量，有效避免裂縫問題。對水泥材料來說，需要采用收縮性較小的材料，同時適當增加一些外加劑，有效降低水灰比。同時要做好溫度控制以及養護措施，提高整體施工質量，避免發生裂縫問題。

4.3 嚴格把控施工工藝

建筑工程施工內容繁多，工序復雜，如果工藝把控不牢，存在操作不規范等問題，不但會導致裂縫問題，同時還會嚴重影響工程質量。因此施工人員需要嚴格遵守相關規范要求展開施工工作。例如，對混凝土澆筑施工來說，需要優化工藝技術，采用分層澆筑的方法，減少外部環境因素對施工質量造成的影響[3]。如果環境穩定性較高，可埋設水管，確?；炷羶炔颗c外部溫度接近，提高結構抗裂性能，同時合理設置鋼筋的分布位置，保證鋼筋不會受到施工因素的影響，利用其抗拉特性抵抗混凝土的溫度應力，有效減少裂縫問題。

5 結 語

綜上所述，裂縫問題在建筑工程中十分常見，因此需要全面分析導致裂縫產生的原因，根據工程實際情況，采取針對性防范對策，最大程度降低裂縫發生概率，保證建筑結構質量。