建筑裂縫的設(shè)計控制措施分析

王文強(qiáng)

【摘要】為減少建筑中裂縫的產(chǎn)生，就必須在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時就采取嚴(yán)格可靠的措施進(jìn)行預(yù)防控制。本文分析了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中產(chǎn)生裂縫的主要原因，然后提出了相應(yīng)的裂縫控制措施。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；裂縫；結(jié)構(gòu)設(shè)計；控制措施

【Abstract】To reduce the generation of cracks in the building， it will have to take strict measures in the building structure and reliable design of preventive control. This paper analyzes the main cause of cracks in structural design of construction projects， and proposed the corresponding crack control measures.

【Key words】Construction；Crack；Structural design；Control measures

目前建筑物中存在結(jié)構(gòu)問題的情況有很多，其中結(jié)構(gòu)裂縫便是其中一個比較突出和普遍的問題，對于建筑工程的正常使用和結(jié)構(gòu)安全有著重要的影響。

1. 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫的主要成因及主要特征

1.1塑性變形引起的裂縫。塑性變形引起的裂縫在建筑工程中很常見，由塑性變形造成的混凝土裂縫一般出現(xiàn)在硬化前，這是因?yàn)榛炷猎谟不耙恢碧幱谒苄誀顟B(tài)，而上部建筑的不均勻沉降會受到一定限制，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)建筑物中，如果混凝土的表面積增大或者鋼筋直徑過大、骨料粒徑過大，都會使得混凝土水平方向的收縮比垂直方向的收縮困難，進(jìn)而造成混凝土不規(guī)則裂縫，此類裂縫相互之間的間距在0.3～1.0mm范圍內(nèi)，表現(xiàn)形式為相互平行，并且裂縫本身都會存在一定深度。

1.2結(jié)構(gòu)裂縫。在現(xiàn)代建筑工程中，隨著施工工藝及水平的提升，已經(jīng)多采用現(xiàn)澆樓板來取代預(yù)制多孔板，現(xiàn)澆樓板的樓面優(yōu)點(diǎn)在于其承載能力一般都能滿足設(shè)計強(qiáng)度的要求而且整體性較好。但若用現(xiàn)澆樓板代替預(yù)制多孔板時，會增大樓板的剛度，造成原有墻體的相對剛度的降低，從而有可能導(dǎo)致在墻體剛度較薄弱的部位或者一些墻體的截面突變部位產(chǎn)生裂縫。例如墻角是應(yīng)力較為集中的位置，就比較容易出現(xiàn)裂縫。

1.3應(yīng)力裂縫。應(yīng)力裂縫的形成主要原因是由混凝土結(jié)構(gòu)的徐變收縮，其中結(jié)構(gòu)的自身收縮、塑性收縮、碳化收縮以及干燥收縮是比較常見的幾種裂縫形式。在建筑物的混凝土澆筑完成后，在其收縮硬化的過程中，會因其內(nèi)部水分的持續(xù)蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土自身的體積不斷減小，進(jìn)而產(chǎn)生收縮，在混凝土的收縮過程中由于支座對其的約束力，限制了其自由伸展。隨著約束力的逐漸加大，勢必會造成現(xiàn)澆混凝土板產(chǎn)生裂縫，裂縫的位置一般位于應(yīng)力比較集中的部位。另外，如果在混凝土強(qiáng)度還未達(dá)到一定值時就提前拆模或者混凝土尚未完全固結(jié)時就在其上施加荷載，均會造成混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

1.4溫度應(yīng)力造成的裂縫。溫度應(yīng)力造成的裂縫的形成主要原因是混凝土在澆筑完成后，難以將聚積于混凝土內(nèi)部的水泥水化熱散發(fā)出去，造成凝土內(nèi)部溫度相對較高，而混凝土外表由于與外界接觸，其表面溫度會因外界環(huán)境的影響熱量散發(fā)較快，從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部分的溫差較大，造成混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，而內(nèi)部則出現(xiàn)壓應(yīng)力。而混凝土由于剛完成澆筑不久，齡期較短，其抗拉強(qiáng)度不足，從而造成表面拉應(yīng)力大于混凝土自身極限抗拉強(qiáng)度，在混凝土表面出現(xiàn)溫度裂縫。

1.5裂縫主要特征。存在較多數(shù)量的裂縫，其寬度一般情況下0.3mm之內(nèi)；墻體的兩端附近存在較少的裂縫，裂縫一般集中于墻體中部；多數(shù)的裂縫都是豎向的，且裂縫的長度與墻體的高度相當(dāng)；墻體中間裂縫相對較寬，隨著向兩端延伸裂縫逐漸變細(xì)直到消失；墻體裂縫出現(xiàn)的時間基本是在拆模之后；一段時間之后，裂縫發(fā)生了一定程度上的變化，發(fā)生了數(shù)量增多的現(xiàn)象，但是裂縫的寬度的變化程度卻不大；在進(jìn)行對于墻體回填之后，能夠發(fā)現(xiàn)原先的裂縫處存在著漏水的現(xiàn)象。

2. 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫控制措施

2.1合理設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸及選材。由于建筑材料變形的差異及自身的溫差都會造成混凝土結(jié)構(gòu)的開裂，特別在結(jié)構(gòu)尺寸較大時，結(jié)構(gòu)因材料變形及溫差所造成的應(yīng)力就會隨之增大，極易在建筑的樓板與墻體中產(chǎn)生橫向裂縫。通過統(tǒng)計分析，結(jié)構(gòu)所受應(yīng)力與長度呈非線性相關(guān)關(guān)系，因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時一定要確保結(jié)構(gòu)尺寸合理，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時選用合理的布置方案使結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作中能實(shí)現(xiàn)整體性較好的同時剛度分配合理結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力明確，在計算配筋過程中要嚴(yán)格按照國家相關(guān)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，從而減少或避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。在設(shè)計施工中盡量選擇使用變形差異接近的材料，從而有效的抑制了因材料自身變形而造成的結(jié)構(gòu)裂縫。

2.2現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的控制措施。

（1）在結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須保證混凝土結(jié)構(gòu)的整體剛度滿足規(guī)范要求，以免結(jié)構(gòu)的不均勻沉降造成在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力及剪應(yīng)力，進(jìn)而減弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部抵抗溫度應(yīng)力的能力。

（2）在建筑的外墻角位置上應(yīng)布設(shè)放射筋，并且保證每個墻角布設(shè)的放射筋都在七根以上，配筋長度必須大于2m，配筋范圍則不得小于樓板跨度的三分之一，各個鋼筋之間的間距則不得大于0.1m。通過在建筑外墻角布設(shè)放射筋的辦法能夠滿足應(yīng)力的要求，使得現(xiàn)澆混凝土樓板的裂縫應(yīng)力作用范圍與放射筋作用范圍一致，進(jìn)而減少并控制裂縫的形成。

2.3溫度裂縫的預(yù)防控制措施。

（1）在建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)優(yōu)先選用建筑平面布置規(guī)則、結(jié)構(gòu)受力簡單合理的結(jié)構(gòu)布置，不宜設(shè)置太多的凹凸，以免產(chǎn)生溫度應(yīng)力集中進(jìn)而造成裂縫。建筑的長高比應(yīng)符合設(shè)計規(guī)范要求。特別是建筑物的長度不應(yīng)超過溫度伸縮最大間距的要求，以確保材料的變形在較小范圍內(nèi)，從而能有效防止屋面因溫差較大形成變形集中造成的墻體裂縫。在砌體結(jié)構(gòu)中建筑縱墻應(yīng)盡量少設(shè)門窗，并且門洞和窗洞不宜開設(shè)過大，保證磚墻具有足夠的抗剪面積，從而提高其自身的抗剪能力，同時還可減少在門窗部位的應(yīng)力集中現(xiàn)象。溫度裂縫的形成主要是由于磚墻本身、圈梁、屋面板的溫度變形以及相互間的溫差所引起的，其屋面板保溫層的效果好壞會對頂層磚墻的裂縫程度產(chǎn)生直接影響。因此，屋面保溫層的設(shè)計一定要滿足熱工要求，尤其是其施工法及保溫材料的性能要與規(guī)范符合，并可適當(dāng)加大保溫層的厚度，保證保溫效果。

（2）從建筑的結(jié)構(gòu)方面考慮，所有的縱墻、橫墻的頂層均應(yīng)設(shè)置圈梁，以增強(qiáng)其整體性及抵抗溫度裂縫的能力。在設(shè)計圈梁時，頂層圈梁尤其是縱向圈梁的高度應(yīng)盡量小些，以減少磚墻與圈梁之間的相互約束，進(jìn)而降低由于屋面板變形對墻體產(chǎn)生的水平推力；提高頂層墻體的砂漿砌筑強(qiáng)度是抵抗溫度裂縫有效且經(jīng)濟(jì)的方法，頂層砂漿強(qiáng)度不宜小于M5.0，磚體的強(qiáng)度則不宜小于MU10，并且磚砌體的厚度不宜小于240mm；降低墻體與屋蓋之間的溫差是防止溫度裂縫的關(guān)鍵，所以，可在屋面設(shè)計時采取設(shè)置架空層等隔熱保溫措施。

2.4鋼纖維混凝土在結(jié)構(gòu)裂縫控制中的應(yīng)用。

在鋼筋混凝土梁的底部布設(shè)適量的鋼纖維，使其能夠與混凝土共同抵抗開裂，從而提高梁自身的抗裂能力，在其滿足設(shè)計要求的同時，符合規(guī)范中有關(guān)裂縫寬度或者抗裂度的要求。對于加入鋼纖維的鋼筋混凝土梁來說，當(dāng)鋼纖維的摻入體積率在1.0%～1.5%左右，并且受拉區(qū)的鋼纖維混凝土層截面高度達(dá)到梁截面高度的30%時，就可很好的控制梁體開裂。同樣，在受拉區(qū)的鋼纖維混凝土層截面高度達(dá)到梁截面高度的30%時，其彎拉性能接近于全截面的鋼纖維混凝土梁。這主要是由于鋼纖維可依靠粘結(jié)力在混凝土裂縫的尖端應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生一個反向應(yīng)力區(qū)，緩解了混凝土裂縫尖端產(chǎn)生的應(yīng)力集中，從而對裂縫的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了抑制，使得在荷載作用下的混凝土構(gòu)件開裂滯后。鋼纖維可與未開裂的混凝土共同承擔(dān)開裂截面上方的部分拉力，從而減小了開裂截面上的鋼筋應(yīng)力，對于裂縫的進(jìn)一步發(fā)展起著約束作用，有效提高了裂縫間混凝土的整體性及構(gòu)件剛度。

3. 結(jié)語

在進(jìn)行建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須根據(jù)工程的地質(zhì)環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)形式等相關(guān)因素，制定出有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計及裂縫控制措施。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對工程施工的監(jiān)管，確保施工單位能夠按照設(shè)計、規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行，保證建筑物的安全及使用性能。

參考文獻(xiàn)

[1]張斌，張建政.淺析建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫問題[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（16）.

[2]李宏.試論建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫問題[J].黑龍江科技信息，2012，（3）.