探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫成因及防治

吳慶

摘 要：建筑裂縫一直以來都是不可避免的工程問題，必須引起足夠的重視。因此，在工程建設(shè)時，要及時了解裂縫的成因，并在設(shè)計及施工時做好相應(yīng)的防治措施，才能有效確保建筑物的質(zhì)量，以達到相應(yīng)的安全性、承載力及耐久性。本文首先探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫的種類，并分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫的成因，從而采取有效的防治措施來減少裂縫產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；裂縫；防治措施

中圖分類號：S611 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0136-01

引言

結(jié)構(gòu)設(shè)計是工程建設(shè)的首要階段，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，如截面不夠，梁的跨度過大、高度偏小，或因設(shè)計計算錯誤，受力鋼筋截面偏小或樓板太薄，或由于開洞、留槽引起應(yīng)力集中，構(gòu)造處理不當(dāng)，現(xiàn)澆混凝土主梁上次梁支座處沒有設(shè)置附加箍筋或吊筋，或者由于各種結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩鼐讓?dǎo)致混凝土開裂。因此，必須要保證設(shè)計的結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和強度儲備，而且針對不同的結(jié)構(gòu)應(yīng)采取相應(yīng)的抗裂措施，以確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計達到規(guī)范要求。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫的種類及成因

1.1 干縮裂縫

在混凝土地養(yǎng)護工作結(jié)束一段時間之后，常會發(fā)生干縮裂縫，同樣的情況也可能發(fā)生在混凝土澆筑結(jié)束7d之后。水泥漿之中水分會發(fā)生無法逆轉(zhuǎn)的干縮現(xiàn)象，其干縮裂縫的產(chǎn)生又會因為水分的蒸發(fā)程度而呈現(xiàn)出形態(tài)上的差別。

1.2 沉陷裂縫

當(dāng)結(jié)構(gòu)地基的土質(zhì)不均勻或者整個填土過程存在瑕疵時，就很有可能會發(fā)生沉陷裂縫。當(dāng)然，模板剛度因素以及模板之間支撐間距的寬窄程度，底部是否松動等也是造成沉陷裂縫現(xiàn)象發(fā)生的可能原因，特別是在冬季，凍土隨即融化的特點使得裂縫發(fā)生的幾率會大大增加。

1.3 溫度裂縫

大體積的混凝土表面或暴露于較大幅度的溫差環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)中，常常會發(fā)生溫度裂縫。完成澆筑之后，混凝土硬化過程產(chǎn)生大量的水化熱，這部分水化熱使得其內(nèi)部的溫度急劇升高甚至?xí)竭_70℃的高溫。如圖1所示。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

建筑物頂層端部剪應(yīng)力和溫差之間呈現(xiàn)正比關(guān)系，并且與水平阻力系數(shù)、材料彈性模量、建筑物的長度等呈現(xiàn)線性關(guān)系。在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，考慮強度計算與抗震結(jié)構(gòu)的措施較多，而相關(guān)措施中用以控制溫度應(yīng)力的則相對少一些。一般來說，住宅樓的頂層端單元內(nèi)外縱墻是經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫，如圖1所示。而造成這一問題的最常見也是最主要的原因就是在結(jié)構(gòu)設(shè)計時未采取措施或所采取的措施未能取得預(yù)期效果。此外，對于磚混房屋來說，其長度一般過長，規(guī)范中一般總長度超過50m的應(yīng)該設(shè)置伸縮縫，但實際中盡管部分房屋的長度已經(jīng)達到了標(biāo)準(zhǔn)，但是常常不會采取應(yīng)對措施。構(gòu)造柱是增強建筑物整體性以及強化抗震能力的措施，過去在多數(shù)的構(gòu)造柱設(shè)置中，只要注意對抗震規(guī)范的遵守，即便有所忽略也不會算做是設(shè)計錯誤。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫控制措施

3.1 現(xiàn)澆混凝土樓屋板產(chǎn)生裂縫的措施

設(shè)計上重視結(jié)構(gòu)的整體剛度，避免房屋的不均勻沉降造成的內(nèi)部拉應(yīng)力以及剪應(yīng)力；混凝土構(gòu)件中配筋宜采用較細直徑鋼筋和間距相對較密的方案，同層同方向的鋼筋不能有較大的直徑差異；需要嚴格控制裂縫的，應(yīng)當(dāng)采用可強化握裹力的熱軋帶肋鋼筋，樓板的分布筋以及構(gòu)造筋，出于對握裹力的考慮應(yīng)該首先考慮采用變形鋼筋，尤其是直徑小的分布筋與構(gòu)造筋；負彎矩鋼筋應(yīng)當(dāng)在端跨內(nèi)整跨拉通，并延伸過第二支座，讓墻體的變形與樓板變形能夠借助負彎矩鋼筋傳至中跨，協(xié)調(diào)3個構(gòu)件在溫度應(yīng)力作用下的變形；單向板單位長度分布筋不應(yīng)少于5根，當(dāng)然溫度變化較大時，宜適當(dāng)增加；屋面板陽角處若東西山墻位置第一開間板的跨度≥3.6m左右時，要采用雙層雙向鋼筋，且陽角處的鋼筋間距宜控制在150mm以下，跨度為3.6m以上的樓板鋼筋間距宜控制在100mm范圍內(nèi)，跨度低于3.6m的現(xiàn)澆樓板，其負彎矩鋼筋需要拉通；每層樓屋面板的外墻角處設(shè)放射鋼筋，配筋范圍大于板跨1/3，長度至少2m，數(shù)量每處不低于7根，鋼筋間距限制在100mm以下。

3.2 鋼纖維混凝土在裂縫控制設(shè)計中的應(yīng)用

對于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中對裂縫寬度的規(guī)定，經(jīng)常會遇到驗算時不符合的狀況，這時就需要采取一些構(gòu)造措施加以調(diào)節(jié)。比如對截面尺寸、混凝土強度等級以及鋼筋直徑或截面面積的調(diào)整等。但是在某些特殊情況下，以上措施往往也會無法滿足其設(shè)計要求，甚至于此類措施根本無法實施。這時，可以考慮采用鋼纖維混凝土。

3.3 墻體溫度裂縫在設(shè)計中的對策

3.3.1 調(diào)整樓房高度

重視樓房高度調(diào)解，追求屋面標(biāo)高一致，錯層的房屋應(yīng)當(dāng)在錯層部位設(shè)置墻體構(gòu)造柱。

3.3.2 設(shè)置圈梁

這是消除溫度裂縫的最佳方法。圈梁連接構(gòu)造柱，構(gòu)成約束墻體的框格，維持墻體的箱型結(jié)構(gòu)，改善砌體受力性能，抵抗裂痕出現(xiàn)。同時，屋面圈梁設(shè)置時應(yīng)當(dāng)沿著每道墻體完成，避免可能引發(fā)應(yīng)力集中的半圈梁，按規(guī)定設(shè)置各圈梁。

3.3.3 使用微膨脹混凝土

抵抗溫度裂痕可以借助微膨脹混凝土加以實現(xiàn)。只要這一過程調(diào)配合適，結(jié)合完善的養(yǎng)護工作，就可以避免出現(xiàn)或減輕屋面溫度裂縫的產(chǎn)生。此外，設(shè)計中必須謹慎處理在超長建筑混凝土中微膨脹劑的加入。一般情況下，因為微膨脹劑帶給混凝土較高的離散性，因此往往較難把握微膨脹劑加量與伸縮縫間距之間的關(guān)系，使得具體把握時存在著困難，因此在實際中，微膨脹劑的使用需要結(jié)合諸如后澆帶或加強帶之類的其他措施，并輔之以合適驗算后才能夠在超出規(guī)范的情況下，比較穩(wěn)妥的實現(xiàn)對伸縮縫間距的加大。

4 結(jié)語

綜合上述，裂縫是建筑工程質(zhì)量通病，裂縫的存在不僅可降低構(gòu)筑物的安全性，最終還會影響構(gòu)筑物的承載能力和使用壽命。因此，必須從工程設(shè)計、施工、使用及維護等各個環(huán)節(jié)來確保質(zhì)量，從而減少裂縫產(chǎn)生。

參考文獻

[1] 劉峰.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因與防治措施淺析[J].華章，2009（13）：43-45.

[2] 張靜.淺析混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及預(yù)防和處理[J].才智，2009（28）：45-47.