從建筑結構設計方面加強現(xiàn)澆混凝土裂縫的有效措施

張杰

摘 要：房屋建筑結構裂縫的產(chǎn)生對結構的安全使用以及耐久性產(chǎn)生不同程度的影響，本文結合筆者多年房屋建筑結構設計實踐，遵循現(xiàn)行規(guī)范，從結構設計的角度詳細探討了房屋建筑結構設計中的現(xiàn)澆混凝土結構裂縫控制措施，并從結構構造設計方面進行了具體闡述。

關鍵詞：現(xiàn)澆混凝土；結構裂縫；裂縫控制；結構設計；構造設計

1 引言

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構在我國建筑工程中得到廣泛的采用，伴隨國內(nèi)城市化進程的加快，工業(yè)、基礎設施和商品住宅建設的飛速發(fā)展，在建筑工程中遇到的混凝土裂縫問題越來越多，由于裂縫問題產(chǎn)生的糾紛也不斷增加，成為一直困擾工程設計人員的問題。根據(jù)大量的工程實踐和對近代工程材料的微觀研究，混凝土結構建筑的裂縫是不可避免的，其危害程度是可以控制的，我們可以通過各種方法，使裂縫產(chǎn)生的影響，滿足規(guī)范和正常使用的要求。裂縫產(chǎn)生的原因與材料、設計、施工和溫度等有關，本文主要從結構設計方面來討論，怎樣控制裂縫的發(fā)展和減小裂縫的寬度。

2 現(xiàn)澆混凝土建筑結構設計中裂縫控制措施分析

在混凝土板的收縮變形一定時，雖然適當?shù)脑黾优浣钅苡行У靥岣呋炷恋目沽研?，但隨著配筋的增加，約束使收縮裂縫的數(shù)量增多；當收縮變形較大時，盲目的增加配筋將不再能保證裂縫寬度滿足裂縫控制的要求，只會起到相反的作用。當采用“抗”的原則控制裂縫代價過高，或是不起作用時，應采取“放”的原則，按現(xiàn)行國家標準規(guī)范的規(guī)定，合理的設置伸縮縫、沉降縫和滑動層。對于變形因素影響較大的結構，采用“抗放”結合的原則，在施工時設置后澆帶，在完成大部分變形后，再對后澆帶進行澆筑，使結構形成整體，來抵抗尚未完成的收縮和沉降變形，具體在如下幾個方面進行：

（1）混凝土結構的概念設計混凝土結構概念設計在混凝土結構裂縫控制中起著重要作用，設計的思路可通過概念設計來實現(xiàn)，發(fā)揮和利用結構總體體系與各基本構件之間的關系，能迅速、有效地對總體結構體系進行構思、比較和選擇。結構工程師在項目中的任務就是用整體概念來設計總體結構體系。同時，基本結構構件的力學性能又在整體結構中起著重要作用，通過概念設計和創(chuàng)新，可獲得受力明確、抗裂性能良好、造價較低的結構總體方案。

（2）設計概念概念設計可以創(chuàng)造一個性能良好、安全和經(jīng)濟的結構總體方案。設計概念，是指在施工圖階段，對工程結構計算所需的材料性能、力學知識和結構分析方面，必須有一個正確的概念，這對實現(xiàn)總體設計方案，確保施工圖設計質(zhì)量是至關重要的。

A.結構電算中的設計概念現(xiàn)在的結構分析都借助于計算機，不論什么樣的結構型式，在電算過程中，除了數(shù)據(jù)檢查和計算結果的電算判斷外，結構計算的程序選擇和應用分析，也是非常重要的人為判斷環(huán)節(jié)。程序選擇是指判別程序的計算原理及適用范圍是否符合實際工程設計的情況。應用分析是指判別結構周期、變形、內(nèi)力和配筋的計算是否正確及滿足有關設計規(guī)范的規(guī)定。這些判斷均與設計概念是否正確密切相關。

B.結構計算方法結構的計算模型要進行必要的簡化，簡化程度與計算程序有關。簡化模型要盡量符合真實受力情況，包括結構構件的空間布置、荷載的分布、結構構件的剛度、形式、約束、連接、位移變形特征等，實際結構的簡化模型應與軟件假定的力學模型相符。

3 房屋構造設計中的裂縫控制的具體措施

長期以來，設計和構造一直是控制混凝土結構裂縫的主要措施，設計構造對混凝土結構裂縫的影響主要體現(xiàn)在設計、配筋和構造縫設置3個方面，在設計中要控制建筑物的凸凹尺寸和體量大小，盡量使建筑物形狀規(guī)則、剛度均勻和構件連續(xù)，從而減小溫度變形和應力集中。對高低相差較大和地基土層相差過大的建筑，要合理進行空間布置和設置沉降縫；在構件的特殊部位合理設置構造鋼筋，可以分散裂縫和減小構件裂縫的寬度，從“抗”的原則來控制裂縫；合理的設置變形縫和沉降縫，放”的原則來控制裂縫。

3.1 結構裂縫控制常見的設計構造措施

（1）結構的平面布置建筑平面布置宜規(guī)則，避免平面形狀突變，平面有凹口時，宜在凹口處邊緣設置拉梁，凹口周邊的樓板應適當加厚并加強配筋，樓板負筋宜拉通。要嚴格按有關規(guī)范控制房屋的長度，當長度超過規(guī)范規(guī)定數(shù)值不大時，可在中部設置收縮后澆帶。后澆帶一般設置間距為30m，位置在梁和樓板的1/3跨處，寬度800mm～1000mm。后澆帶應將梁、墻和板完全分開，鋼筋仍宜連續(xù)配置。當房屋長度超出規(guī)范規(guī)定數(shù)值較大時，宜設變形縫。

（2）混凝土構件厚度考慮鋼筋錨固和耐久性等因素，對現(xiàn)澆構件的最小厚度，應加以限制，對現(xiàn)澆板板厚宜取≥L/30～L/35（L為板的計算跨度），一般民用建筑不宜小于100mm（還應考慮到樓板內(nèi)暗埋管線直徑的影響），根據(jù)工程實踐，板厚較薄時宜出現(xiàn)收縮裂縫，對不同的構件，應根據(jù)規(guī)范規(guī)定限制其最小厚度。

（3）混凝土強度等級選用混凝土強度等級越高，水泥用量就越多，水灰比越大，出現(xiàn)裂縫的可能性更大。現(xiàn)澆板因其平面尺寸較大，一般現(xiàn)澆樓板的強度等級不宜大于C30，現(xiàn)澆梁與樓板的的混凝土強度等級宜一致。當柱和墻的混凝土強度等級高于梁和板時，節(jié)點核心區(qū)的混凝土強度等級應與柱和墻相同，梁和柱混凝土強度等級不同時節(jié)點的做法。

（4）配筋設計適當?shù)奶岣邩嫾呐浣盥?，對控制構件的裂縫寬度很有效。在《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010.2002）中，對受拉鋼筋的最小配筋率作出了明確規(guī)定：0.2和45ft/fy中的較大值。對梁和板等不同構件，規(guī)范對其配筋率和鋼筋間距都有明確規(guī)定，對板的受力鋼筋的配置，宜選用直徑較小間距較密為原則，這樣可以相對減小構件裂縫。所以嚴格按規(guī)范的規(guī)定進行構造配筋和設置間距（包括受力和構造配筋），對混凝土結構的裂縫控制起至關重要的作用。建筑的屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)宜≤1.0W/（m2·K），屋面板的結構配筋宜采用雙層雙向配筋，對板面無負筋的區(qū)域，可以將板的支座負筋拉通，也可以在板無負筋的區(qū)蟛噬曬己置雙向鋼筋網(wǎng)，與板負筋搭接。

（5）管線和洞口布置當樓板中有預埋管線時，應在管線的上面布置鋼絲網(wǎng)片，板中的預埋管線直徑不得大于板厚的l/3，且不應超過50mm，管壁至樓板上下邊緣的凈距不應小于25mm，板中預埋的管線在交叉時，應采用線盒，不應將管線交叉疊放在一起。當樓板上有開洞時，洞口周邊必需做必要的加強措施，洞口尺寸≤300mm時，板內(nèi)鋼筋應從洞口繞過，不得切斷；當300mm洞口尺寸≤1000mm時的配筋構造；當洞口尺寸1000mm時，應在洞口邊增設邊梁。當剪力墻的洞口尺寸≤800mm時，為防止剪力墻的小洞口角裂，應沿洞口周邊進行水平筋和縱向鋼筋的補強，并加設斜筋，配筋構造；當剪力墻的洞口尺寸800mm時，應在洞口兩側配置邊緣構件，洞口上下邊緣宜配置構造縱向鋼筋。當在梁腰上預留孔洞時，應盡可能布置在拉力和剪力較小的部位，梁跨中的2/3范圍內(nèi)，梁高中間的1/3范圍內(nèi)，且洞口周邊增設箍筋和斜筋，配筋構造。

4 結語

綜上所述，在建筑工程結構設計中，要靈活的運用“抗”和“放”原則，才能有效的控制混凝土結構裂縫的產(chǎn)生。對建筑物進行合理的平面布局和空間布置，充分的考慮結構外荷載和次應力效應，通過正確的受力分析，采取合理的設計構造措施，才能保證結構裂縫寬度滿足裂縫控制的要求，達到控制和減少裂縫的目的。

參考文獻：

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