簡析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫形成原因與措施

董少飛

身份證號：130132198707043170

簡析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫形成原因與措施

董少飛

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建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中的裂縫問題是將嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的重要因素，出現(xiàn)裂縫的重要原因包含溫度與受力以及活動等相關(guān)因素，最后將形成非常重大的安全問題。所以裂縫的控制工作是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。

建筑裂縫；原因；設(shè)計；措施

前言

隨著我國城市建設(shè)的不斷加快，混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程項目施工當(dāng)中得到廣泛的運(yùn)用，但是混凝土工程依然存在著結(jié)構(gòu)兩個的問題，這將嚴(yán)重影響著建筑物的正常使用與耐久性。大量的研究與相關(guān)的試驗證明，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是不可避免的，這將和施工材料本身的特性與結(jié)構(gòu)的受力變形機(jī)理有著非常緊密的聯(lián)系。因此要很好滿足建筑的需求與結(jié)構(gòu)的需要，結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是將混凝土裂縫嚴(yán)格控制在科學(xué)合理的范疇之中。本文將結(jié)合實際的工作實踐與自身的經(jīng)驗，針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的問題與相關(guān)的控制措施進(jìn)行深入的分析。

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫形成的原因分析

1.1 混凝土水化熱引起的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

當(dāng)前混凝土現(xiàn)澆施工中，均不同程度加入緩凝劑或早強(qiáng)劑等添加劑，造成混凝土硬化過程中的水化熱在后期或早期大量地集中釋放，從而使混凝土急速膨脹后又冷卻干縮，導(dǎo)致混凝土不規(guī)則裂縫的形成。而且，在體積較大、厚度較厚的混凝土澆筑中，因澆筑成型時間差異使混凝土內(nèi)部水化熱不均勻釋放，導(dǎo)致內(nèi)部膨脹和收縮不一致并相互制約而產(chǎn)生裂縫。

1.2 溫度應(yīng)力引起的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

建筑物在使用過程中，混凝土結(jié)構(gòu)受到外界環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生熱脹冷縮，當(dāng)結(jié)構(gòu)變形受到約束時，將會引起應(yīng)力。若溫度變形收到相鄰結(jié)構(gòu)約束的，屬于外約束，如梁變形受到柱的約束、樓板變形受到梁柱的約束等。若溫度變形因內(nèi)部熱量不均勻而受到內(nèi)部質(zhì)點之間的約束，屬于內(nèi)約束。約束使溫度變形無法自由實施的情況下引起的結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力(約束應(yīng)力)超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。外約束應(yīng)力常見于炎熱地區(qū)或嚴(yán)寒地區(qū)，而內(nèi)約束應(yīng)力常見于日溫差較大的山區(qū)。

1.3 結(jié)構(gòu)變形不協(xié)調(diào)引起的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，有時會不注意將剛度差異較大的結(jié)構(gòu)設(shè)置在一起，導(dǎo)致協(xié)同變形中，剛度較大的結(jié)構(gòu)拉壞剛度較小的結(jié)構(gòu)。如預(yù)應(yīng)力梁、框支梁等高度較大梁變形較大，經(jīng)常會把位于梁受拉(壓)區(qū)的側(cè)邊樓板帶動變形而產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

1.4 結(jié)構(gòu)受力引起的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

因為設(shè)計不完善、施工不到位，造成結(jié)構(gòu)個別部位薄弱、有缺陷，當(dāng)結(jié)構(gòu)受力時產(chǎn)生應(yīng)力集中而開裂。如樓板內(nèi)暗埋線管減少結(jié)構(gòu)實際厚度，且線管下方因施工不到位而沒形成密實混凝土，造成板跨中暗埋線管處板底開裂。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫的控制措施

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(qiáng)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(qiáng)帶代替后澆帶來進(jìn)行施工。加強(qiáng)帶能解決一次成型的超長結(jié)構(gòu)的施工問題。但是，加強(qiáng)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(qiáng)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。

3、工程實例

某住宅樓，地下2層，地上20層，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓蓋采用鋼筋混凝土梁板體系，主樓長度為110m，裙樓長度為80m，裙樓與主樓寬度均為75m。地上部分采用設(shè)置抗震縫等措施，以保證混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全。

4、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制措施

4.1 地下室底板及頂板的裂縫控制

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)地基分析得知，土質(zhì)承載力較高。因此，主樓基礎(chǔ)采用梁板式筏基，裙樓基礎(chǔ)采用獨立基礎(chǔ)。為了控制混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，地下室底板及頂板沿裙樓與主樓連接處橫向設(shè)置一道后澆帶，以消除地基不均勻沉降的影響；與此同時，裙樓部分和主樓部分分別沿縱向設(shè)置一道后澆帶和兩道后澆帶，以釋放混凝土溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力。

4.2 上部結(jié)構(gòu)的裂縫控制

結(jié)合本工程建筑建設(shè)的特點，主樓與裙樓分為兩個單體，因此在裙房與主樓連接處設(shè)置寬120mm伸縮縫，以降低整個結(jié)構(gòu)的混凝土溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力。由于裙樓內(nèi)部功能需要不能設(shè)置伸縮縫。因此，對裙樓部分混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行控制時，應(yīng)采取以下措施：

(1)一層頂至屋頂縱向設(shè)置寬后澆帶。(2)混凝土構(gòu)件不外露，利用填充墻外包，以降低混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力。(3)采取屋面保溫措施。(4)屋面板采用雙層雙向配筋。(5)加設(shè)板角加強(qiáng)筋。(6)在施工過程中合理設(shè)計混凝土配比。在滿足混凝土強(qiáng)度下，盡量減少水泥用量，在混凝土澆筑完畢后，要及時進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，并控制好混凝土入模溫度。另外，主樓兩側(cè)建筑布置較為靈活，這樣不僅有利于結(jié)構(gòu)的抗震，而且可以有效地解決結(jié)構(gòu)混凝土溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力問題。該工程結(jié)合建筑功能和結(jié)構(gòu)安全要求，考慮到結(jié)構(gòu)施工的可行性和經(jīng)濟(jì)性，采取混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制措施，并經(jīng)實踐表明具有一定的可行性，也體現(xiàn)了施工工藝的協(xié)調(diào)性。

5、結(jié)束語

綜上所述，混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中的裂縫是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工當(dāng)中的常見問題。所以為了更好的對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題進(jìn)行有效的處理，就要了解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中的裂縫所形成的原因，并且要采取相關(guān)的控制措施，從而保障建筑工程結(jié)構(gòu)當(dāng)中的安全性與穩(wěn)定性。

[1]朱羿.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫控制探究[J].住宅與房地產(chǎn)，2016(3)：239. [2]梁穡稼.鋼筋混凝土轉(zhuǎn)換層疊合澆筑法施工階段裂縫控制研究[D].同濟(jì)大學(xué)，2008.