房屋建筑結構設計中的現澆混凝土裂縫控制對策探析

王敏

（鄄城縣規劃建筑設計院，山東 菏澤 274000）

1 引言

隨著建筑行業的快速發展，現澆混凝土施工技術被廣泛應用在建筑領域中。但受多種因素影響，房屋建筑中現澆混凝土裂縫的風險增加，要求設計人員在考慮建筑物美觀、空間利用率的前提下，完善房屋建筑結構設計方案，預防現澆混凝土裂縫風險，保障房屋建筑工程的整體建筑質量。

2 房屋建筑結構設計要求

房屋建筑結構設計應遵循GB 55008—2021《混凝土結構通用規范》中的相關要求，從混凝土結構構件設計、鋼筋混凝土結構構件設計、預應力混凝土樓板結構構件設計、混凝土最低強度等級設計等方面入手，優化房屋結構設計，使設計方案中的各項參數符合規范要求。比如，當房屋結構為高度小于10 m且不超過3層的混凝土剪力墻結構時，建筑結構設計中剪力墻中鋼筋的配筋率應適當降低，但需要大于0.15%。需要注意的是，基于現澆混凝土施工工藝，房屋在后期使用過程中可能存在混凝土裂縫風險，所以，為有效控制現澆混凝土裂縫，設計方應從房屋結構設計入手，嘗試通過基礎結構設計防范混凝土裂縫風險。

3 現澆混凝土裂縫類型

3.1 應力裂縫

房屋建筑結構設計工作中，建筑物內的不同結構會在應力作用下出現裂縫問題。對于現澆混凝土結構，溫度、環境都會改變混凝土結構所承受的應力，繼而出現應力裂縫。應力裂縫是現澆混凝土結構的常見裂縫類型，其產生的原理是現澆混凝土結構水分會逐漸流失，使結構出現收縮，而混凝土結構的伸縮量有限，當現澆混凝土結構的尺寸和伸縮量的差異超出一定范圍后，會產生應力裂縫[1]。

3.2 結構裂縫

房屋建筑結構體系中受力薄弱部位會出現裂縫的風險較大，尤其是現澆樓板區域，結構裂縫非常多見。結構裂縫不僅會改變削弱該區域的剛度，還會導致房屋建筑結構中部分結構體系應力過于集中，產生斜向裂縫、板面裂縫等問題。

3.3 塑性裂縫

房屋建筑現澆混凝土結構中，設計人員在增設大量鋼筋結構、混凝土結構所需的骨料后，現澆混凝土結構的垂直、水平收縮量會產生變化，而現澆混凝土結構收縮量的變化速度產生較大差異后，會誘發塑性裂縫問題。相較于其他現澆混凝土裂縫，塑性裂縫深度大、危害性較強，可直接改變房屋建筑物的受力情況，影響房屋建筑結構的整體強度。

4 房屋建筑結構設計中導致現澆混凝土裂縫的原因

4.1 基礎結構設計不合理

房屋建筑結構設計中，地基結構設計參數不合理時，建筑物會伴有不均勻沉降風險，導致樓板區域的現澆混凝土結構開裂，甚至引發更為嚴重的墻體裂縫。若設計人員僅考慮結構荷載、構件尺寸等設計參數，忽視了裂縫誘因，會導致房屋建筑結構最大裂縫寬度驗算偏差較大，數據沒有可參考性[2]。

4.2 設計中鋼筋配置不合理

房屋建筑結構設計過程中未考慮裂縫，造成配筋較少，同樣會引起現澆混凝土裂縫。比如，在設計房屋建筑樓板結構時，樓板、墻板中鋼筋配置量過少，或所選用的鋼筋規格不合理，以及結構體系中鋼筋距離過大，都會引起構件裂縫問題。

4.3 現澆混凝土結構設計不科學

對于現澆混凝土房屋建筑結構設計，混凝土結構設計中各項設計參數控制不合理時，依然會導致現澆混凝土裂縫風險加劇。

1）混凝土結構設計時，部分設計人員可能會忽視溫度應力對混凝土結構產生的影響，使現澆混凝土結構在周圍溫度改變后，結構本身出現較大的應力變化，從而使混凝土結構在內外部應力作用下出現開裂。

2）混凝土結構設計標號過大、過小時會直接改變混凝土現澆時的施工參數，使混凝土結構抗裂強度受損，裂縫風險增加。

5 房屋建筑結構設計中的現澆混凝土裂縫控制對策

5.1 優化房屋建筑基礎設計

1）房屋建筑基礎設計時，應規范地對建筑平面進行設計，若平面結構中存在凹口，設計人員應在平面處布設拉梁，并在地基結構上方的樓板銜接區域增加配筋，使其與地基結構相互貫通、共同承擔建筑物的應力。

2）設計人員還應按照房屋建筑的設計規范控制基礎結構的尺寸。若房屋長度超出標準設計值，設計人員應結合現澆混凝土結構特點，增設后澆帶，后澆帶間距宜為30 cm。設計后澆帶時，設計人員還可用該結構分離房屋建筑基礎結構，并連續配置鋼筋構件，通過基礎結構中配筋量的增加以及結構應力的貫通性，預防現澆混凝土裂縫。

3）設計人員驗算房屋建筑設計方案中最大裂縫寬度時，還應考慮工藝設計對裂縫風險的影響。同時根據房屋建筑結構整體設計和功能要求，準確計算各區域基礎結構的應力條件與荷載能力，更科學地確定設計參數，從而減少現澆混凝土裂縫問題。

5.2 合理控制混凝土結構配筋率

控制混凝土結構配筋率需注意以下幾點：

1）按照房屋建筑混凝土結構的耐久性要求，設計人員可準確評估其耐久性，針對性地分析房屋結構中混凝土結構的應力分布情況，排查應力過于集中的區域。對于應力過于集中的結構，應提高配筋率。

2）設計房屋建筑結構時，對于部分存在強約束的結構，設計人員應提前預留變形余地，通過改變配筋量、設計伸縮量的方式減少現澆混凝土裂縫。

3）對于房屋建筑中梁結構、樓板結構的設計，設計人員可基于GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》（2015年版）控制配筋率。設計建筑樓板結構時，應選用直徑小的鋼筋，且樓板中鋼筋間距應適當縮小，可降低建筑構件使用后出現裂縫的概率，使建筑結構的構造配筋、受力配筋更為合理，對加強現澆混凝土裂縫控制意義重大。

除此之外，房屋屋面結構設計時，針對部分無負彎矩鋼筋的結構，設計人員可通過雙層雙向配筋的方式避免板面結構收縮量被雙向約束，有利于預防房屋建筑板面結構中的貫穿裂縫。

5.3 重視環境對現澆混凝土結構的影響

環境是造成房屋建筑現澆混凝土裂縫的重要因素，所以，在房屋建筑結構設計階段，設計人員應重視環境對現澆混凝土結構的影響，通過有效的設計方案控制環境因素。環境因素中，風力參數、溫度都會使現澆混凝土結構產生各類裂縫問題，設計人員在設計現澆混凝土結構時，需要提前平衡好房屋建筑結構中內外部環境、混凝土結構澆筑的關系。比如，設計人員應考慮混凝土結構可能出現的水熱化現象，將溫度變化等設計參數融入混凝土結構設計中，同時要求施工人員在現澆施工中重視環境溫差的控制，避免因溫差而引起裂縫。

5.4 細化房屋建筑結構設計

設計人員在建筑結構設計中，還應按照相關設計規范控制現澆混凝土結構的厚度。例如，對于民用建筑，現澆板厚度應不小于10 cm，且建筑結構設計中不同區域的構件厚度設計要求會存在較大區別。

在此基礎上，設計人員還應細化房屋建筑結構設計，結合房屋建筑的實際情況分別增強現澆混凝土結構的荷載承載力。以現澆混凝土剪力墻結構為例，房屋建筑結構設計中，為預防剪力墻區域出現裂縫，設計人員應結合剪力墻洞口尺寸適當地增加配筋，用不同方向的配筋對剪力墻結構進行補強。

5.5 完善現澆混凝土結構設計

對于房屋建筑結構設計中的現澆混凝土結構，混凝土強度等級和耐久性對完善現澆混凝土結構設計尤為重要。

1）設計人員應科學確定房屋建筑結構中的混凝土等級。比如，設計現澆板時，若部分結構平面尺寸大，應選擇強度等級低于C30的混凝土，且現澆混凝土梁結構、板結構的強度等級應該保持一致。若剪力墻結構、柱結構的混凝土強度等級較高時，應確保房屋建筑結構中核心結構的混凝土強度等級與墻柱結構相同[3]。

2）設計環節中，現澆鋼筋混凝土結構會在凍融循環開裂、堿-骨料反應等因素的影響下出現裂縫。出現裂縫后，房屋周圍環境中的Cl-、SO42-會直接損傷結構內部，使鋼筋銹蝕、混凝土結構的力學性能受損，房屋結構強度、耐久性減弱。因此，設計人員在設計現澆混凝土結構時，還應提高混凝土結構的防護性能，從而減少裂縫的產生。設計人員可通過在現澆混凝土結構外設置隔離層的方式改變現澆混凝土外部結構的密實性，降低裂縫風險。

6 結語

綜上所述，房屋建筑結構設計是建筑物設計環節的核心工作，為有效控制房屋建筑中的現澆混凝土裂縫問題，設計人員應深入分析現澆混凝土裂縫產生的原因，并根據具體的原因從設計角度給出相應的解決措施。在房屋建筑結構設計過程中，設計人員需要通過科學選用混凝土材料，控制混凝土構件厚度，提高建筑結構配筋率的方式，預防現澆混凝土裂縫風險，設計出更可靠的房屋建筑結構方案。