建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)裂縫的原因及對策解析

章仰陽

（九源（北京）國際建筑顧問有限公司 寧夏銀川 750000）

引言

在建筑建設(shè)活動中，結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量是工程質(zhì)量的前提，需要根據(jù)相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)場實際情況，制定科學(xué)的設(shè)計方案，以數(shù)據(jù)分析計算為基礎(chǔ)，合理選擇材料和工藝基礎(chǔ)，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象。但是從目前的建筑工程實踐情況來看，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題還無法完全杜絕，這主要是由于其影響因素多，任何一個方面出現(xiàn)問題，都會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此，需要提高對結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量控制的重視，深入分析裂縫產(chǎn)生原因，提前制定應(yīng)對措施。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)裂縫的原因

1.1 溫度影響

許多建筑工程的結(jié)構(gòu)裂縫都是垂直產(chǎn)生的，與墻體實際高度相當(dāng)，一般裂縫寬度不超過0.3mm，超過0.3mm則容易引發(fā)結(jié)構(gòu)安全問題。從裂縫產(chǎn)生位置來看，多數(shù)出現(xiàn)在墻體中部，極少數(shù)出現(xiàn)在墻體邊界。一般在拆除模板后的一段時間是結(jié)構(gòu)裂縫集中出現(xiàn)的時間，這充分反映出，建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫受溫度變化影響較大，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差較大時，容易產(chǎn)生裂縫，對建筑美觀性和使用安全性造成影響。溫度作為混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的首要影響因素，在澆筑完成后，內(nèi)部熱量無法及時散出，溫度較高，如果與外部溫度產(chǎn)生過大差距，則會使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)早期裂縫。由溫差產(chǎn)生的內(nèi)外應(yīng)力不同變化，會使混凝土實際承受的拉應(yīng)力超出其抗拉能力，最終形成裂縫[1]。

1.2 塑性變形影響

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)裂縫問題對建筑有多方面危害，首先從裂縫類型來看，可以將其分為三類：①表面裂縫，這種裂縫只存在于混凝土結(jié)構(gòu)表面，危害相對較小，但如果未對其進(jìn)行及時處理，也會逐漸加深。②深度裂縫，雖然不會對建筑結(jié)構(gòu)造成破壞，但會顯著降低建筑質(zhì)量及承載力，如果建筑受到較強的荷載或外力作用，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)危險。③危害性最高的穿透裂縫，這種裂縫容易改變結(jié)構(gòu)受力情況，進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)坍塌、傾覆等危險。這些裂縫問題都可能是由于塑性形變影響造成的，在混凝土結(jié)構(gòu)硬化前，實際處于塑性狀態(tài)，再加上鋼筋、骨料粒度等不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，容易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，而且深度一般較大[2]。

1.3 使用結(jié)構(gòu)影響

在混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，由于施工工藝和技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前施工形式越來越多，傳統(tǒng)多孔板施工方式逐漸被現(xiàn)澆施工所代替?，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是承載力高、綜合性強，因此已經(jīng)在建筑功能過程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是在實際施工過程中，可能因現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的剛性增加問題，導(dǎo)致現(xiàn)澆板與建筑墻體結(jié)構(gòu)無法保持一致，在這種情況下，混凝土裂縫容易出現(xiàn)在墻體剛度薄弱環(huán)節(jié)。因此，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，還要充分考慮工藝選擇以及可能產(chǎn)生的影響。

1.4 應(yīng)力影響

應(yīng)力也是混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要影響因素之一，比如混凝土結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)異常收縮，包括因塑性、干燥、碳化等硬化過程引發(fā)的應(yīng)力不均勻分布，容易造成局部開裂現(xiàn)象。在混凝土結(jié)構(gòu)硬化過程中，水汽會不斷蒸發(fā)，導(dǎo)致澆筑完成時的體積出現(xiàn)收縮，在基座底部限制下，隨著結(jié)構(gòu)收縮的增加，支座約束力也會增加，最終高導(dǎo)致混凝土板發(fā)生斷裂。在拉鋸力量過于集中的情況下，混凝土板會從中間位置出現(xiàn)開裂，而且混凝土結(jié)構(gòu)中還有未完全凝固的部分，也會導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。因此，應(yīng)力變化對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的影響較大[3]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)裂縫的解決方法

2.1 使用有效的溫度裂縫控制方法

針對上述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可能出現(xiàn)的裂縫問題，首先要對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選擇，根據(jù)工程實際情況及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，確定工藝形式，做好細(xì)節(jié)控制。在此基礎(chǔ)上，需要全面考慮各方面影響因素，提前采取有效的應(yīng)對措施。首先對于對結(jié)構(gòu)裂縫影響較大的溫度裂縫問題，在結(jié)構(gòu)規(guī)劃布局過程中，設(shè)計人員應(yīng)遵循簡單實用的原則，避免出現(xiàn)較多的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)凹凸變化等。如果存在不規(guī)則結(jié)構(gòu)，在溫度影響下，更容易出現(xiàn)裂縫。同時應(yīng)合理設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)每部分的尺寸，在保證滿足設(shè)計規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，盡可能減小溫度伸縮和建筑結(jié)構(gòu)長度的差距，使材料變形控制在一定范圍內(nèi)，避免因溫差引起的拉應(yīng)力導(dǎo)致材料變形過大，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。

2.2 控制施工材料的質(zhì)量

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，必須對混凝土原材料進(jìn)行合理選擇，并對原材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。但是從工程實踐情況來看，原材料質(zhì)量往往是一個容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要對原材料質(zhì)量作出明確規(guī)定，并將設(shè)計要求落實到實際施工過程中的材料管理環(huán)節(jié)。嚴(yán)禁施工企業(yè)為降低施工成本，選擇廉價、劣質(zhì)的材料。不僅要在現(xiàn)場管理過程中加強材料質(zhì)量檢查，在設(shè)計階段，也應(yīng)明確其搭配品種和規(guī)格。特別是對于混凝土性能有直接影響的水泥、砂石骨料等原材料，必須經(jīng)過嚴(yán)格審核，并盡可能使用優(yōu)質(zhì)的材料，比如低水化熱水泥，降低材料自身可能引發(fā)的裂縫問題幾率。通過做好材料質(zhì)量控制，能夠有效控制因塑性形變引發(fā)的結(jié)構(gòu)裂縫。在材料質(zhì)量檢查過程中，需要滿足相應(yīng)的抽樣檢查要求，采取合適的試驗檢查方法，并對結(jié)果進(jìn)行記錄，落實材料檢查責(zé)任。

2.3 確保結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計的科學(xué)合理性

以往在工程實踐活動中，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫問題的主要原因是前期的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。設(shè)計人員沒有按照要求，到施工現(xiàn)場進(jìn)行考察，對使用的材料也不夠了解，單方面的按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計。在這種情況下，建筑結(jié)構(gòu)尺寸與現(xiàn)場實際限制條件不符，一方面容易影響施工的正常進(jìn)行，另一方面也容易因盲目施工而引發(fā)結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題。因此，在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計活動中，需要盡可能詳細(xì)的采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，到實地進(jìn)行考察和測量，合理建立筑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)剛度體系，根據(jù)實際情況設(shè)計各部分的尺寸。在外，在實際施工過程中，也需要按照設(shè)計要求，控制好混凝土澆筑順序。特別是對于體量較大、比較復(fù)雜的混凝土工程施工過程中，需要考慮多方面影響因素，對施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，并重視施工人員專業(yè)培訓(xùn)，使建筑混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量能夠得到持續(xù)性改善。

2.4 加強對混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)

在完成混凝土澆筑施工后，應(yīng)及時做好養(yǎng)護(hù)工作，這是減少混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化的主要途徑。在正常情況下，需要在混凝土澆筑后12h內(nèi)采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施，控制混凝土表面的溫濕度條件。具體養(yǎng)護(hù)措施的選擇，則要充分考慮環(huán)境影響因素，在保溫和保濕的同時，也應(yīng)根據(jù)施工地區(qū)的氣候特點，做好防雨、防凍等方面的措施，并設(shè)計具體的養(yǎng)護(hù)時間。在養(yǎng)護(hù)過程中，需要安排專門人員到現(xiàn)場進(jìn)行看管和記錄，避免因人員方面的破壞，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)措施失效。在觀測過程中，如果發(fā)現(xiàn)裂縫問題，需要對其及時進(jìn)行處理，分析產(chǎn)生問題的原因，不斷積累經(jīng)驗，促進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的提升。

3 結(jié)論

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對其使用安全有直接影響，通過對建筑結(jié)構(gòu)裂縫問題的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，可以為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考，通過提前制定應(yīng)對措施，降低建筑結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生幾率。在此基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行施工，并采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，可以提高建筑結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，對可能引發(fā)裂縫問題的因素進(jìn)行有效控制，從而提高建筑結(jié)構(gòu)承載力，滿足其功能和性能需求。