淺析建筑結構設計中控制裂縫的措施

姚瑞元

山西華鼎建筑設計有限公司 山西 運城 044000

民生關注的重點無非是衣食住行，而這其中大部分需求都與建筑物息息相關。生活水平的不斷提高促使人們對建筑質量有了更高的要求。建筑裂縫是房屋質量檢驗標準中混凝土構件外觀質量缺陷的主要因素。因此，應通過了解建筑結構特點與原理，進一步分析出裂縫產生的原因、特點以及所受影響，從而合理控制建筑結構設計上的細節問題，積極采取措施有效解決建筑結構設計中所產生的裂縫問題。

1 建筑結構中裂縫的類型

1.1 塑性沉降裂縫

塑性沉降裂縫有著“中部寬，兩側窄”的特征，其外部呈現出明顯的梭形，通常會出現在建筑中的變截面或者梁板交匯的位置上，且裂縫深度較深，可以達到鋼筋的表面。避免或者防范這種塑性沉降裂縫的關鍵在于建筑施工過程中的水灰比、砂率的配比和對坍落度的合理控制。對于某些截面差距較大的建筑構件，則需要從較深的位置來進行澆筑，待澆筑完成之后再靜置1h左右，在確認水泥砂漿沉降穩定之后，再對上部的界面層進行澆筑，在此過程中還需要注意對保護層厚度的合理控制。

1.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫產生的主要原因是因為在建筑工程施工過程中人為施工不當造成的，這種裂縫大都呈現出多邊形或者不規則的形式。兩個相鄰裂縫之間的距離小的只有幾厘米，而大的則有十幾厘米之大。在裂縫形成的最初階段，塑性收縮裂縫會呈現出淺顯性的特點，而隨著時間的推移則會逐漸的發展成為持續性裂縫。對于塑性收縮裂縫進行預防和控制的關鍵點在于對混凝土水膠比和水灰比的控制，在此施工過程中需要注意的是在高溫環境下或者大風等較為惡劣的天氣下，需要對施工步驟進行強力有效的控制，以便確保施工效果能夠符合相關標準要求。

1.3 溫度應力裂縫

溫度應力裂縫，顧名思義其產生的主要原因就是溫度因素。在建筑施工過程中進行混凈土澆筑時，由于施工周期較長，外加白天和夜晚的溫差較大，就會導致混凈土內外散熱不均，這會對建筑產生很大的影響。如果溫差拉應力大于了混凝土自身所能夠承載的拉應力強度時，就會導致溫度應力裂縫的出現。由于這種裂縫通常不容易被發現，但卻對于建筑的功能性有著較大的影響，為了有效避免這種裂縫的產生就需要對建筑施工過程中的溫度進行控制。

2 建筑設計結構中裂縫問題的影響與危害

結構裂縫的出現對于建筑的使用壽命以及耐久性會帶來嚴重的危害，如果缺乏科學的控制，任其自由發展，將會導致裂縫越來越大，建筑結構中的裂縫對于建筑的影響以及危害主要表現在以下幾方面。

2.1 削弱建筑結構的剛性

在建筑結構中出現結構裂縫主要是在建筑面和水土長期接觸的表面，由于水土的存在將會使混凝土中的鋼筋受到銹蝕，久而久之使得鋼筋截面減小，鋼筋混凝土的整體剛性降低，從而使得其耐久性降低，影響到鋼筋混凝土的使用壽命。此外，對于建筑結構來說，大部分面積較大的裂縫都處于中性軸區域，而且隨著裂縫面積的不斷擴大致使中性軸區域向上移動，同時也在影響著建筑結構形狀的變化，從而導致在很大程度上削弱了建筑結構的剛性，建筑結構的剛性減弱也就意味著建筑結構的耐壓能力也在減弱，進而加大了承載部件的損傷程度。

2.2 降低建筑結構的整體強度

建筑結構中出現的裂縫問題會導致建筑物整體強度下降，直接影響建筑結構的質量安全與穩定性[1]。裂縫問題所產生的不利影響不僅體現在削弱建筑結構剛性層面上，也使建筑結構的抗剪能力受到層層制約。部分重點結構位置裂縫的持續擴張會形成建筑截面開裂，進而引發空氣中的水分會隨裂縫混入建筑結構內部，侵蝕破壞建筑物內部結構，引發鋼筋生銹被腐蝕等現象，從而在很大程度上降低了鋼筋的受力性能，致使建筑物整體承受巨大損傷，嚴重影響建筑結構的整體強度，與此同時還會降低建筑結構的防水能力。例如，穿透和深度裂縫，對于鋼筋混凝土結構的整體剛性以及抗剪強度都會產生很大的影響。由于建筑結構中出現了裂縫還會改變原本設計結構中的結構受力和傳輸模式，這樣就會導致建筑結構的安全性能降低。

2.3 影響建筑結構具體使用功能

在進行建筑結構設計中，合理的規劃建筑結構的使用功能和建筑結構的質量安全同等重要，合理規劃建筑結構的具體使用功能不僅可以彰顯出建筑結構的優勢特點，更能滿足消費者的居住需求[2]。但是裂縫問題的產生，直接導致建筑結構安全性下降，嚴重影響建筑結構的具體使用功能。在建筑物后期的使用過程中出現滲水、腐蝕、地基下沉等一系列安全問題，嚴重影響建筑物的整體質量安全。例如，在建筑的外墻以及頂板等位置會產生貫通性的結構裂縫，這種裂縫往往會導致建筑出現滲水以及漏水等問題，使得室內出現積水或者是大面積的墻體發霉現象，從而對建筑的日常使用和維護帶來很大的影響。這種貫通性的結構裂縫在日常生活中較為常見，且對其進行處理大都是在裂縫表面的縫縫補補，很難做到徹底的根治。

3 建筑結構形成裂縫的具體原因

3.1 地質因素

地質因素是影響建筑結構裂縫問題產生的重要因素。地質勘察是建筑結構設計中的重要環節，其勘察的準確程度直接影響著建筑結構的設計成效。因此在建筑結構設計之前一定要進行系統的地質勘察，從而保證建筑結構設計的科學性與合理性。如果地質勘察工作不夠仔細認真，會直接影響數據的真實性，導致建筑結構設計缺乏數據支撐，必然會影響建筑結構的設計結果，從而引發裂縫問題。

3.2 設計因素

設計人員的設計能力直接影響著建筑物的整體質量。部分建筑結構設計工作者設計能力不足，缺乏設計理念，忽略了設計環節對設計質量的把控，不能確保混凝土結構質量[3]。施工過程中沒有設計的嚴格約束所出現的地基下沉、受力不均、鋼筋使用量過少等一系列問題，都是致使混凝土結構出現不同程度裂縫的原因。因此，設計工作者應該在結構設計過程中加強質量把控，以利于為施工過程提供一個準確的施工依據。

3.3 施工和設計因素

建筑工程中的施工過程主要包含建筑施工質量以及對建筑安全生產問題兩方面的內容，建筑施工過程是確保最終建筑質量的一個關鍵環節，由此可以看出，建筑工程施工過程對于建筑質量有著直接的影響。而在建筑工程施工過程中，所選擇的施工材料質量、施工材料的應用標準、施工人員在具體施工過程中的合規性等等都會對工程裂縫的產生造成較大的影響[4]。一旦在實際施工過程中這些施工過程控制不達標，將會大大增加裂縫出現的概率。因此，科學的施工方案需要結合嚴格控制施工質量才能確保整個建筑項目安全穩定的開展下去。控制施工質量可以從以下三方面入手：首先，施工活動的開展要遵循國家規范以及企業相關制度。其次，嚴格按照設計圖紙進行材料選擇以及數量的確定。最后，對施工過程實行全過程監督管理，以避免違規施工行為的發生。施工因素在施工過程中管控不嚴格也是導致建筑結構中裂縫問題頻發的主要原因。

建筑設計環節作為工程的開始階段，其對于整個建筑工程的質量也有著十分重要的影響。在建筑工程的設計過程中，應嚴格遵守相關的標準和規定進行設計如果無法依據建筑工程的要求和實際工程所處位置地質因素對建筑進行裂縫預防設計，或者是在施工過程中，施工人員并未關注到不同建筑材料之間所產生的相互影響，都會導致建筑裂縫的產生。

3.4 材料因素

建筑材料選用不合理極易產生裂縫問題，特別是在混凝土結構施工材料的采購環節。混凝土結構是當前建筑結構的主流，對于溫度和形變具有嚴格的要求。如果采用水化熱較高的施工材料，就會產生水泥滲水現象，從而損害建筑物的整體結構，產生裂縫問題。此外，建筑結構內部防水材料的選擇也影響著裂縫問題的產生。選用合適的防水卷材可以有效防止滲漏現象發生，從而降低裂縫發生概率，反之，如果防水卷材應用不合理，會致使防滲裂縫持續擴大，形成大面積裂縫。

4 建筑結構設計中控制裂縫的措施

4.1 合理設計平面布置

合理的平面布置可以有效提高設計質量。面對建筑結構平面布置存在凹凸現象時，首先要根據工程實際情況適當添加拉梁，其次是加厚平面結構四周的樓板，同時對鋼筋配置進行適當調整。另外，可以利用后澆帶和膨脹加強帶來實現對結構長度的控制。后澆帶是通過將建筑結構劃分為若干部分，等待構件完成收縮或沉降步驟后，再利用澆搗手段使其成為一個整體結構，此種方式可以在很大程度上降低裂縫的產生幾率[5]。膨脹加強帶通過對構件收縮進行及時補充而避免裂縫產生。目前，膨脹加強帶有連續式、后澆式、間歇式三種方式，設計人員可以結合施工現場的實際情況進行選擇，從而有效實現控制裂縫的目的。

4.2 配筋的合理設計

鋼筋是混凝土結構的重要組成部分，在其中發揮著重要作用，通過加強鋼筋的合理使用，可以有效提高建筑結構整體的裂縫控制水平。配筋的要求會因配筋位置不同而有所不同，比如，對于屋面上的鋼筋配置應采用雙層雙向鋼筋，并控制熱傳導系數在1W/m2·K以下。對于處理屋面負筋缺失部分有兩種方式，一種是利用拉通網支座為其負筋，另一種是增加雙向鋼筋網。板筋配置時要遵循直徑小、間距密這兩項基本原則，才能有效控制裂縫程度[6]。比如，在某一項采用四邊嵌角結構的工程中，板樓中間會因收縮力的影響而形成貫穿裂縫，從而使四周出現45°傾斜角。使用雙層雙向的配筋方法可以有效避免此類問題的出現。將鋼筋以100mm的間距覆蓋于整個樓板，以此來分散四角的承重壓力，從而提升建筑結構的整體質量。

4.3 精心設計澆筑技術

澆筑環節對于混凝土質量具有重要影響，因此要對澆筑環節進行精心設計。針對薄弱區域，要選用分層法，而且要嚴格遵守振搗要求。澆筑厚度一般在50cm以下，并且要確保每一層都處于相同溫度下。在澆筑工序設置環節要有嚴格規定，澆筑前要對混凝土的溫度進行檢測，以防混凝土溫度過高產生裂縫。在澆筑過程中要注意使用從兩側向中間推進的方式進行澆筑，這樣有利于控制混凝土密度。除此之外，還應重點關注澆筑后混凝土的養護工作，在澆筑工作結束的半天內，應及時安排專項人員針對混凝土的溫度與濕度進行記錄工作。同時要將混凝土表面用塑料薄膜覆蓋，保持定時灑水，避免混凝土內部的水分流失，影響澆筑后的養護效果。

4.4 針對溫度裂縫進行防治

水泥與水的反應過程中會產生大量熱量，當熱量值達到一定高度后就會產生裂縫。因此，想要合理控制溫度裂縫，就要嚴格控制水泥的使用。在混凝土中適當添加粉煤灰可以有效提升混凝土性能。另外，設計人員需要根據季節的不同采取不同的應對措施。比如在夏天進行施工，首先利用冷卻板完成對混凝土的降溫處理，之后做好振搗過程的保溫工作。同時也要重點關注養護工作，設計人員應將養護重點羅列清楚，以便為施工單位提供必要的指導說明。冬天施工過程要重點關注保溫問題。根據多年的實際應用表明，苯板和鋼筋具有良好的保溫效果，可應用于設計方案當中[7]。除此之外，施工質量也是影響材料發揮功效的重要因素，因此，施工過程要嚴格遵守施工要求，鋼筋的預埋深度要控制在規范要求的范圍之內，苯板要固定在鋼筋上方。通過標準化的施工操作可以有效解決溫度裂縫問題。

4.5 選用高質量的建筑材料

合理選用建筑材料是控制裂縫問題的關鍵因素。設計人員要充分了解每種建筑材料的特點與功能，能夠將其功能性與實用性進行有效結合。水泥鋼筋是建筑工程必不可少的主要建筑材料，首先設計人員要根據計算建筑的承載力選擇對應標號的水泥，再根據水泥的標號選擇合適的鋼筋。適當加入增強材料可以有效提升混凝土的結構穩定性，目前常用的加強材料有無機纖維和金屬纖維，具體使用哪種，設計人員可以根據現場實際施工情況進行選擇。另外，采用新型材料也是防止裂縫問題的有效手段，例如采用抗裂水泥可以有效提高混凝土強度，同時能夠降低水泥使用量，減少資源消耗[8]。為有效控制裂縫問題，應選用高質量的建筑材料，以此來保證各種建筑材料在建筑結構中的應用效果，確保建筑質量安全，避免后期裂縫問題的發生。除此之外，設計人員還應注意建筑區域一些特殊位置的處理，比如建筑拐角、結構大跨度等位置的處理都要滿足施工要求標準，具體操作為角度間距設定在120mm以內，跨度大于4m時，要控制負彎矩鋼筋保持一定距離，同時要在外墻部位添加放射性鋼筋。在多措并舉之下，可以有效提升建筑方案的科學性，保證建筑質量安全性與穩定性。

5 結語

由以上可以看出，裂縫問題不僅影響建筑項目的美觀，更重要的是嚴重威脅著施工人員的生命安全，影響項目工程的后續開展。由于鋼筋混凝土的構造特性極易在建筑結構設計環節出現裂縫問題，雖然大部分裂縫并沒有危險性，不會影響整體建筑質量，但往往在建筑結構的重要部位存在著部分危險性裂縫，而且受到多方面因素的影響，此部分裂縫會持續加深引發危害，對建筑結構使用的安全性產生極大的威脅，因此，應對建筑結構設計中的裂縫問題引起高度重視，相關部門應加強對建筑裂縫問題的探究分析，不斷提高建筑結構設計水平，優化建筑結構方案，從而進行建筑裂縫的科學防治，有利于保證項目工程的整體質量，為建筑行業的健康發展奠定良好基礎。