淺談建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫處理

文/牛兆暉、湯愛博 青島拓界建筑設(shè)計(jì)有限公司 山東青島 266011

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫的類型

1.1 塑性沉降的裂縫

這種裂縫所產(chǎn)生的最主要原因，就是混凝土骨料在沉降的時(shí)候受到了阻礙。產(chǎn)生塑性沉降的裂縫，基本發(fā)生將混凝土澆注之后的半小時(shí)到兩個(gè)小時(shí)以內(nèi)?；炷吝€沒有處于塑性的狀態(tài)，在混凝土的表面，失去了水分的時(shí)候就會(huì)立刻產(chǎn)生。主要是混凝土的塌落度過大以及沉陷太高造成的。

1.2 塑性收縮裂縫

這種裂縫產(chǎn)生原因，是混凝土在澆筑之后，塑性狀態(tài)的時(shí)候，由于混凝土表面的水分蒸發(fā)特別快，導(dǎo)致了塑性收縮裂縫的產(chǎn)生。塑性收縮裂縫大多在混凝土的表面出現(xiàn)。塑性收縮裂縫通常會(huì)在混凝土澆注之后的五小時(shí)之內(nèi)產(chǎn)生，混凝土的表面沒被全部覆蓋，尤其是平板的結(jié)構(gòu)非常炎熱的天氣下，混凝土表面的水分蒸發(fā)特別快，或者是模板吸水份特別快等各種原因，導(dǎo)致了混凝土產(chǎn)生了急劇的收縮，這個(gè)時(shí)候混凝土的強(qiáng)度基本上接近零，無法抵抗變形帶來的力，從而導(dǎo)致混凝土開裂。

1.3 溫度應(yīng)力裂縫

這種裂縫產(chǎn)生的原因，通常是因?yàn)榛炷猎跐仓螅鄯e在混凝土里的水蒸汽不容易散發(fā)出去導(dǎo)致的，導(dǎo)致混凝土里的溫度過高，然而混凝土的表面散熱比較快，由此在混凝土的內(nèi)外形成了很大溫差，混凝土里會(huì)產(chǎn)生一股壓應(yīng)力，表面上產(chǎn)生的是拉應(yīng)力。若在混凝土的表面及附近，存在著比較大的溫度梯度，便會(huì)引起很大的表面拉應(yīng)力，混凝土的齡期在這時(shí)是特別短的，抗拉的強(qiáng)度也是非常低的；若溫差產(chǎn)生了表面的拉應(yīng)力，超過這個(gè)時(shí)候混凝土抗拉強(qiáng)度的極限，混凝土的表面則會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2、建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫控制措施

2.1 合理設(shè)計(jì)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(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)的開裂，特別在結(jié)構(gòu)尺寸較大時(shí)，結(jié)構(gòu)因材料變形及溫差所造成的應(yīng)力就會(huì)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(jì)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(jì)時(shí)一定要確保結(jié)構(gòu)尺寸合理，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)剛度分配合理結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力明確， 在計(jì)算配筋過程中要嚴(yán)格按照國家相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而減少或避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。

2.2 現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的控制

2.2.1 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)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。

2.2.2 在建筑的外墻角位置上應(yīng)布設(shè)放射筋，并且保證每個(gè)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(gè)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

在建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(huì)對頂層磚墻的裂縫程度產(chǎn)生直接影響。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。

2.4 減小地基的不均勻沉降

近年來，不少建筑由于地基的不均勻性沉降導(dǎo)致混凝土裂縫的發(fā)生。為此必須加強(qiáng)對基礎(chǔ)施工質(zhì)量的控制，通常的辦法可以在獨(dú)立基礎(chǔ)上設(shè)置好拉梁，土質(zhì)情況不好可以采用筏板基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)。如果是軟土地基，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行有效的處理。對于局部軟硬不一的區(qū)段，需要采用土體的局部置換或加大基礎(chǔ)接觸面積等方法。

在柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、樁承臺(tái)處設(shè)置拉梁時(shí)，因?yàn)楠?dú)立基礎(chǔ)和承臺(tái)的各自的變形量不同，會(huì)造成拉梁混凝土開裂，通常這種裂縫會(huì)非常的嚴(yán)重，在解決這類問題是，最好的辦法就是在拉梁的兩端都設(shè)置后澆帶。

2.5 現(xiàn)澆鋼筋混凝土裂縫控制

對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土所出現(xiàn)的其它裂縫問題，例如構(gòu)造裂縫、收縮裂縫、傾斜裂縫、縱橫裂縫和不規(guī)則裂縫，只有解決和減少這些裂縫，人們才能感覺到建筑物的安全。要解決構(gòu)造裂縫和收縮裂縫，首先要預(yù)留一定的后澆帶，設(shè)置隔熱保溫措施?！昂鬂矌А笔窃诂F(xiàn)澆鋼筋混凝土形成物理裂縫時(shí)，進(jìn)行第二次澆灌，達(dá)到補(bǔ)充的作用，但是有了隔熱保溫措施，他們在溫差變化不大的情況下下不會(huì)產(chǎn)生大面積的收縮裂縫。建筑師和建筑工人在建造建筑物時(shí)應(yīng)該有良好的職業(yè)道德，對于施工工藝還要有一個(gè)控制措施。在PVC的安裝和短鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)過程中要謹(jǐn)慎，尋找樓道和墻體以及樓板的最合適處，加強(qiáng)施工技巧的使用，使他們的受力方向保持一個(gè)協(xié)調(diào)性和安全性，這樣就可以很好的解決屋面出現(xiàn)的縱橫裂縫、傾斜裂縫和不規(guī)則裂縫問題。

結(jié)語：

現(xiàn)階段，混凝土結(jié)構(gòu)仍是建筑結(jié)構(gòu)形式中的主流形式，特別是高層建筑中的應(yīng)用更為廣泛。所以在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，其規(guī)范要控制在可許的范圍內(nèi)，提高工作人員的整體素質(zhì)，還要利用高科技的手段，確保建筑的質(zhì)量。