建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫控制措施探討

張學(xué)兵

（大同市華岳建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司， 山西 大同 037005）

0 前言

伴同建筑行業(yè)的持續(xù)進(jìn)步，民眾生活條件的大幅改善，其愈加關(guān)注建設(shè)施工過(guò)程中的問(wèn)題，特別是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫控制問(wèn)題，更是變?yōu)榱嗣癖婈P(guān)注的焦點(diǎn)。此現(xiàn)象的形成會(huì)對(duì)建筑工程整體安全性、持久性、質(zhì)量構(gòu)成較大危害，故而必須對(duì)其形成原因細(xì)致分析，并介于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間依照工程實(shí)際情況給予相應(yīng)控制措施，從而對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以?xún)?yōu)化、改進(jìn)，方可規(guī)避、防范裂縫問(wèn)題，確保工程質(zhì)量。本文正是基于上述背景，對(duì)裂縫的特性及其危害進(jìn)行了闡述，而后對(duì)其成因展開(kāi)了分析，并基于實(shí)際給予了控制措施，望以此增強(qiáng)建筑物使用性能。

1 裂縫的特性

具體而言，裂縫具備如下性質(zhì)：

一是較多建筑結(jié)構(gòu)裂縫具備垂直性，其裂紋尺寸和墻體高度基本相等，其形狀主要是由中心處朝著兩邊擴(kuò)張直到消失；二是較多結(jié)構(gòu)裂縫寬度都在0.3mm以下，僅有部分結(jié)構(gòu)裂縫寬度超過(guò)了這一界限；三是裂縫形成的位置多位于墻體中心處，僅具備部分結(jié)構(gòu)裂縫會(huì)位于墻體兩側(cè)形成；四是模板拆除之后裂縫形成的概率更高，說(shuō)明其與溫度的快速變化具備較大關(guān)聯(lián)；五是裂縫會(huì)隨著時(shí)間的變化發(fā)生不同變化，發(fā)展方向具備可變性，但裂縫寬度往往固定不變；六是在擋土墻回填期間，裂縫通常會(huì)有松弛現(xiàn)象，但不會(huì)滋生嚴(yán)重的泄露問(wèn)題。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)裂縫的危害

2.1 建筑工程整體強(qiáng)度弱化

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，整體工程強(qiáng)度大幅減小，會(huì)讓混凝土鋼筋直接暴露于建筑表面，則會(huì)促使其在水、空氣等作用下影響材質(zhì)，促使工程強(qiáng)度縮減。并且，強(qiáng)度弱化也會(huì)促使裂縫問(wèn)題加劇，讓工程陷入惡性循環(huán)的局面，對(duì)建筑工程持久性構(gòu)成影響。

2.2 建筑剛性大幅縮減

建筑工程設(shè)計(jì)中產(chǎn)生裂縫問(wèn)題以后，裂縫截面處會(huì)出現(xiàn)一定幅度的上移，對(duì)整體工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)成影響。同時(shí)，裂縫寬度加大，極易促使建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀改變，對(duì)其剛度性能弱化，導(dǎo)致建筑工程無(wú)法擔(dān)負(fù)高壓作用力。

2.3 抗剪承載力減小

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)裂縫，不但會(huì)對(duì)整體工程強(qiáng)度、剛性構(gòu)成影響，同時(shí)也減小了工程結(jié)構(gòu)的抗剪承載力。因裂縫形成，會(huì)促使發(fā)揮康抗剪功能的界面位置變小，拉低工程整體抗剪力，更易于滋生不同程度的裂縫，最終損害工程結(jié)構(gòu)的完整性。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫成因分析

一般而言，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有裂縫形成是以混凝土為主，故如下針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因加以分析。

3.1 塑性變形所致的裂縫

此類(lèi)裂縫通常在混凝土硬化以前形成，主要是因混凝土硬化之前還為塑性狀態(tài)，其上層結(jié)構(gòu)的均勻沉降有被限定，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)有裂縫產(chǎn)生。而且，在混凝土結(jié)構(gòu)中，假設(shè)骨料粒徑、鋼筋直徑、混凝土面積不符標(biāo)準(zhǔn)，都會(huì)促使混凝土橫向收縮難度加大，從而產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，此類(lèi)裂縫多是彼此平行，具備一定深度，且裂縫與裂縫間距通?！?.3mm、≤1mm。

3.2 結(jié)構(gòu)裂縫

伴同施工技術(shù)水平的持續(xù)改良，在某些應(yīng)用現(xiàn)澆樓板的建筑工程里面，澆筑結(jié)束之后的老板承載力大致與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符。然而，若把預(yù)制多孔板用現(xiàn)澆樓板代替，那么墻體剛度便會(huì)發(fā)生變化，促使以往樓板的剛度減小，如此便會(huì)促使某些墻體截面突變出或薄弱位置形成裂縫。

3.3 溫度應(yīng)力所致的裂縫

此類(lèi)裂縫的成因具體是由于混凝土澆筑結(jié)束后，因其內(nèi)部水泥水化熱難以對(duì)外散發(fā)，促使內(nèi)部溫度急劇上升，且在混凝土表層和外界接觸期間，表層溫度被外界環(huán)境影響散熱過(guò)快，出現(xiàn)內(nèi)外溫差較大的現(xiàn)象，在內(nèi)部、外部分別形成壓應(yīng)力與拉應(yīng)力。此時(shí)，混凝土澆筑完成時(shí)間較短，抗拉強(qiáng)度不高，在表層拉應(yīng)力比混凝土極限抗拉強(qiáng)度大時(shí)，便會(huì)促使混凝土表層有裂縫形成。

3.4 應(yīng)力裂縫

應(yīng)力裂縫具體是因混凝土結(jié)構(gòu)收縮徐變所致，最多見(jiàn)的裂縫形式有結(jié)構(gòu)自身收縮，干燥、塑性收縮等。通常，混凝土結(jié)構(gòu)澆筑結(jié)束后，其便會(huì)開(kāi)始硬化，在此期間因其內(nèi)部水分有被蒸發(fā)，會(huì)讓混凝土體積變小并收縮，此時(shí)被支座影響難以自由伸展，則在約束應(yīng)力到達(dá)某一限度是就會(huì)促使現(xiàn)澆混凝土板開(kāi)裂，開(kāi)裂處多為應(yīng)力集中區(qū)域。另外，假設(shè)混凝土還沒(méi)有與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)相符便將模板拆除，或者在其還沒(méi)有徹底凝固時(shí)就對(duì)其加大荷載，也會(huì)促使裂縫形成。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫控制措施

4.1 現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的控制

具體可從如下兩點(diǎn)入手：

首先，設(shè)計(jì)方面必須最大程度保障混凝土結(jié)構(gòu)的整體剛度，從而規(guī)避因未均勻沉降促使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成剪應(yīng)力與拉應(yīng)力，最終弱化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)承受溫度應(yīng)力的能力。

其次，需位于建筑外墻角處配置放射筋，且所有墻角內(nèi)配置的放射筋數(shù)量需≥7根，配筋范圍需超出樓板跨度的1/3，長(zhǎng)度必須≥2米。同時(shí)，所有鋼筋和鋼筋的真實(shí)間距應(yīng)在0.1m以?xún)?nèi)，僅有如此方可符合板角應(yīng)力所提需求，讓現(xiàn)澆混凝土樓板形成裂縫的應(yīng)力作用方位和放射筋相等，從而對(duì)裂縫的形成予以控制。

4.2 溫度裂縫的防范、控制

由建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面而言，建筑平面布置應(yīng)簡(jiǎn)單、規(guī)則，不容許存在較多凹凸，從而對(duì)溫度應(yīng)力集中所致的輕體裂縫形成予以防范。具體而言，溫度裂縫是因建筑物面板、圈梁、砌墻自身溫度變形與彼此作用所致，故建筑物表面保溫層效果如何會(huì)對(duì)頂層磚墻裂縫程度構(gòu)成直接影響，因而建筑物表面保溫層需與熱工標(biāo)準(zhǔn)相符。同時(shí)，保溫屋面，材料性能與施工方式必須與標(biāo)準(zhǔn)契合。同時(shí)，由結(jié)構(gòu)層面而言，需極大頂層墻體砂漿砌筑強(qiáng)度，從而提升其抗剪力，全部橫墻、縱墻頂端都要配置圈梁，從而提升其整體性。其間需要注意的一點(diǎn)即頂端圈梁無(wú)需做的太大，確保圈梁和砌墻不會(huì)彼此約束，以縮減屋面板變形對(duì)磚墻形成水平推力，且需清華頂層構(gòu)造柱，確保頂端墻體剛度、整體性等，以增強(qiáng)砌墻抗剪力。

4.3 科學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸

溫差與材料變形均會(huì)促使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。具體而言，在結(jié)構(gòu)尺寸超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，結(jié)構(gòu)被溫差、材料變形所致的應(yīng)力加大，建筑墻體和樓板容易形成水平裂縫。經(jīng)由實(shí)踐表明，結(jié)構(gòu)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度屬于非線性關(guān)系，故而將其作為基礎(chǔ)開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)，需確保結(jié)構(gòu)尺寸和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符，以防范、規(guī)避結(jié)構(gòu)裂縫形成。

4.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用鋼釬維混凝土對(duì)裂縫加以控制

位于鋼筋混凝土梁底端添加適量鋼纖維，讓其和鋼筋混凝土梁里面的鑰筋一起防范裂縫形成，能有效加大抗裂性，讓其和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致，且與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》所提出的抗裂度要求相符。就鋼筋鋼纖維混凝土梁來(lái)講，摻人鋼纖維提及率在1%-1.5%時(shí)，其具備較強(qiáng)的防裂縫性能。并且，鋼纖維混凝土構(gòu)件的基本使用性能較之鋼筋混凝土構(gòu)件而言更好，這是由于鋼纖維借助粘結(jié)力為混凝土基體裂縫尖端應(yīng)力場(chǎng)給予了反向應(yīng)力場(chǎng)，防范了裂縫加劇，導(dǎo)致荷載作用下的裂縫開(kāi)展受阻，且其和未裂混凝土一同擔(dān)負(fù)裂縫截面拉力，會(huì)縮減鋼筋應(yīng)力，限制裂縫形成。

5 結(jié)束語(yǔ)

伴同社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，建筑業(yè)獲取了更進(jìn)一步的發(fā)展，這就促使建筑工程數(shù)量大幅增加，使得民眾對(duì)建筑工程交付應(yīng)用后的穩(wěn)定性、安全性出具了更為嚴(yán)苛的要求。故而，必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)裂縫的原因展開(kāi)全面、細(xì)致的分析，并依據(jù)實(shí)際給予有效措施對(duì)其控制，從而確保建筑結(jié)構(gòu)整體性與質(zhì)量。

[1]張俊.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制措施分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2016(3).

[2]魏有龍.試論房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制策略[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2016(1).