解析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫產(chǎn)生的原因及控制

【摘要】在建筑工程設(shè)計和使用過程中，混凝土裂縫是普遍存在也是容易出現(xiàn)的問題?；炷亮芽p的出現(xiàn)不僅會影響房屋結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性，同時也會影響結(jié)構(gòu)的安全性。裂縫問題一直困擾著廣大設(shè)計人員，文章就混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并針對裂縫的不同成因提出相應(yīng)的控制措施，以提高建筑工程結(jié)構(gòu)的使用壽命。

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

伴隨著人們生活水平的日益提高，對建筑行業(yè)的要求也在日益增加。混凝土結(jié)構(gòu)作為建筑工程中的重要環(huán)節(jié)更加受到重視?；炷恋氖褂秒m然給建筑行業(yè)帶來了巨大的發(fā)展，但是混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題的出現(xiàn)，無疑是建筑工程使用中的巨大阻礙。結(jié)構(gòu)裂縫問題使得建筑工程的質(zhì)量得不到有效的保障，所以，解決混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題迫在眉睫。

1、建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1 混凝土塑性變形引起的裂縫

混凝土塑性變形通常是指混凝土凝結(jié)硬化前，由于構(gòu)件表面失去水分較快而產(chǎn)生的收縮變形，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。一般塑性變形裂縫形狀比較規(guī)則，裂縫深度較淺，裂縫長短不一，互不相連。

1.2 混凝土干縮變形引起的裂縫

混凝土干縮變形是指混凝土在硬化時失水干燥引起混凝土體積減小，當(dāng)混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力超過其約束力時，就會產(chǎn)生干縮裂縫。這種裂縫通常出現(xiàn)在混凝土構(gòu)件表面，裂縫圖案縱橫交錯，沒有一定規(guī)律。

1.3 溫度裂縫

當(dāng)外界環(huán)境溫差較大時，會造成混凝土內(nèi)部與外部熱脹冷縮差異而開裂。對于大體積混凝土，由于水泥的水化熱而形成混凝土內(nèi)部溫度高，導(dǎo)致其內(nèi)部溫度與構(gòu)件表面溫度相差較大。同時混凝土構(gòu)件受外力約束，使得構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，在混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。

1.4 地基變形影響

房屋是建設(shè)在地基基礎(chǔ)上的，地基對房屋的安全和穩(wěn)定會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。裂縫的出現(xiàn)與地基基礎(chǔ)的不均勻沉降有密切的關(guān)系。如果地基開挖深度不足，當(dāng)上部荷載超過地基的極限承載力時，下部地基土就會發(fā)生下沉，從而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，墻體就會出現(xiàn)裂縫。

1.5 其它因素影響

房屋建筑在設(shè)計過程中，混凝土材料配比不均衡或者水泥標(biāo)號不對，常常會導(dǎo)致混凝土發(fā)生離析；混凝土震搗不密實，構(gòu)件在拆模后會出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象；鋼筋銹蝕會導(dǎo)致鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力降低，從而使混凝土開裂。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫的控制措施

根據(jù)建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因分析，為了更合理地控制好建筑結(jié)構(gòu)裂縫，至少應(yīng)采取以下幾方面的措施。

2.1合理設(shè)置建筑變形縫

在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制過程中，可以通過設(shè)置伸縮縫、沉降縫，將結(jié)構(gòu)劃分為幾個自由獨立變形結(jié)構(gòu)單體，可以有效地解決結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力過大、以及基礎(chǔ)不均勻沉降的問題。然而，設(shè)置變形縫會受到建筑使用功能的限制，例如，在伸縮縫設(shè)置時，由于建筑使用功能的不可分割性而不能設(shè)置。而且，變形縫的防水防潮問題一直沒得到很好的解決。

2.2設(shè)置混凝土后澆帶

后澆帶，是解決不能設(shè)置伸縮縫時的一種解決方式。后澆帶一般設(shè)計為，在樓層結(jié)構(gòu)剪力較小處留置1米左右寬度的梁板混凝土，在相鄰混凝土完成澆筑一段時間以后，才采用微膨脹混凝土進(jìn)行澆筑。設(shè)置后澆帶能夠有效地解決不適宜設(shè)置伸縮縫的結(jié)構(gòu)混凝土，澆筑和固化過程的伸縮變形而產(chǎn)生裂縫問題。甚至，后澆帶能解決建筑前期固結(jié)敏感土質(zhì)上的沉降差問題。但是，后澆帶無法解決后期使用過程中，混凝土溫度變形和結(jié)構(gòu)不均勻沉降變形產(chǎn)生裂縫的問題。

2.3設(shè)置混凝土加強帶

因為后澆帶的施工周期較長，有時會影響工期或后續(xù)工序的施工，所以為縮短混凝土施工工期，經(jīng)常采用加強帶代替后澆帶來進(jìn)行施工。具體做法是：將適量的膨脹劑添加到混凝土中，使混凝土發(fā)生膨脹產(chǎn)生內(nèi)部的預(yù)壓力，這種預(yù)壓力可以抵消溫度應(yīng)力的作用，防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。加強帶能解決一次成型的超長結(jié)構(gòu)的施工問題。但是，加強帶中膨脹劑的摻量控制不好，產(chǎn)生的預(yù)壓力過大或過小也會造成混凝土開裂。其次，由于加強帶需要整層樓板混凝土摻入膨脹劑，導(dǎo)致施工成本有所增加。

2.4完善結(jié)構(gòu)設(shè)計，增加抗裂構(gòu)造措施

在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用量多的小直徑配筋比量少的大直徑配筋更有利于抗裂。此外，在一些容易受到溫度影響的樓板中，要采用雙層雙向配筋或配置抗溫度變形鋼筋網(wǎng)片；在水電等其它專業(yè)開洞、穿線管等減弱結(jié)構(gòu)受力的地方，增設(shè)構(gòu)造配筋或增加結(jié)構(gòu)厚度；在容易產(chǎn)生變形集中的板角加設(shè)加強筋；預(yù)應(yīng)力梁及大梁側(cè)邊板厚度適當(dāng)增加且雙層配筋等等。增加構(gòu)造性配筋，雖然會增加建設(shè)成本，但對于控制建筑結(jié)構(gòu)開裂會有明顯的效益。

2.5采用保溫隔熱措施

為避免混凝土結(jié)構(gòu)因溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫，除了混凝土養(yǎng)護(hù)時通過覆蓋及澆水來保持混凝土均勻散熱外，建筑設(shè)計中還設(shè)計屋面保溫層、外墻隔熱層等保溫隔熱措施，來避免日常使用中溫度應(yīng)力對混凝土結(jié)構(gòu)的影響。

2.6采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為一種抗裂技術(shù)，在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制發(fā)揮著重要的作用。在鋼筋混凝土應(yīng)用中，通過預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉而產(chǎn)生較大的預(yù)壓力，可以抵消混凝土收縮時產(chǎn)生的拉應(yīng)力，防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

結(jié)語：

通過對建筑工程中混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的多種成因進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，引起混凝土出現(xiàn)裂縫的原因主要來自材料和施工環(huán)節(jié)?；炷亮芽p的產(chǎn)生對結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性都有較大影響，必須全面了解裂縫產(chǎn)生的機理，對裂縫采取積極有效的預(yù)防與控制措施，才能保證建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。文章提出的幾點措施和建議，加以施工技術(shù)人員的協(xié)調(diào)和配合，同時在科技水平不斷進(jìn)步和發(fā)展的情況下，相信在不久的將來，混凝土結(jié)構(gòu)的防裂問題會得到很好的解決。

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