建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫問題分析

王翔翔

（浙江西城工程設(shè)計有限公司，浙江 杭州 310000）

某住宅小區(qū)建筑工程，其有地上建筑23 層、地下建筑1 層，地下建筑設(shè)計高度是3.2m，且用途以常規(guī)儲藏室為主。本工程總建設(shè)面積約1.84 萬m2，其中地下總建筑面積約772.06m2，地上總建筑面積約1.77 萬m2。該工程是一項高層民用建筑工程，以現(xiàn)澆筑鋼筋混凝土剪力墻作為主結(jié)構(gòu)形式，總設(shè)計高度為68.43m，底板厚度最大是1.6m，并以分段流水循環(huán)澆筑的方法進(jìn)行具體施工，整個工程的混凝土總澆筑體積約8.2 萬m3。

1 裂縫的特點(diǎn)

裂縫的問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到了建筑工程后期使用的過程，需對裂縫進(jìn)行認(rèn)識和分析，充分了解裂縫的特點(diǎn)，并針對裂縫的特點(diǎn)進(jìn)行處理和預(yù)防工作，保證結(jié)構(gòu)符合正常使用的規(guī)定。裂縫的特點(diǎn)：（1）裂縫的方向多為豎向，其長度與墻體的長度有著密切的聯(lián)系，在中間墻的施工部位容易出現(xiàn)寬裂縫的現(xiàn)象，由此向兩側(cè)進(jìn)行延伸直到最終消失；（2）裂縫一旦出現(xiàn)會產(chǎn)生蔓延的效果，繼而產(chǎn)生更多寬度小的裂縫，并會不斷發(fā)展；（3）裂縫的分布呈現(xiàn)出中間墻體裂縫集中、兩端較少的現(xiàn)象；（4）從裂縫的出現(xiàn)時間分析，裂縫在拆模前后出現(xiàn)較為集中，溫度變化也容易引起裂縫；（5）裂縫在空氣中暴露會加速裂縫寬度增大。在進(jìn)行墻體裂縫的修補(bǔ)工作之后，也會對防水等效果產(chǎn)生影響。

2 裂縫的產(chǎn)生原因

2.1 溫度差異

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)依然是我國建筑結(jié)構(gòu)主要采用的形式，建筑以混凝土材料為主體，就面臨著混凝土材料與其他建筑材料的線膨脹系數(shù)之間的差異，加之外界環(huán)境的變化因素影響，容易在建筑物中產(chǎn)生溫度裂縫的現(xiàn)象?；炷敛牧暇哂袩崦浝淇s的性質(zhì)，在溫度的影響下，因內(nèi)外部混凝土的膨脹系數(shù)不同，造成了內(nèi)外受力不均繼而產(chǎn)生裂縫。此類因為熱脹冷縮而引起的裂縫是日常施工中十分常見的一種裂縫形式。為有效防治溫度裂縫的出現(xiàn)，可以結(jié)合施工實際選用特定的技術(shù)及材料來降低結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差，以達(dá)到降低相關(guān)裂縫出現(xiàn)的目的。

2.2 干縮裂縫

實際施工中引起干縮裂縫的原因主要是混凝土成型的養(yǎng)護(hù)工作不合理，再加上外部壓力影響和結(jié)構(gòu)表面水分流失速度快，增大了結(jié)構(gòu)內(nèi)外的體積收縮力，在內(nèi)部產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，進(jìn)而引發(fā)干縮裂縫產(chǎn)生。鑒于此，在配比混凝土的工作中，相關(guān)技術(shù)人員必須針對所用的砂石嚴(yán)控其含泥量，完成首次施工后，可以再進(jìn)行二次施工，切實增強(qiáng)混凝土的抗拉性能，從而達(dá)到降低干縮裂縫發(fā)生的效果。

2.3 地基不均勻沉降引起裂縫

地基不均勻沉降也是一些建筑物裂縫產(chǎn)生的原因之一，因建筑物的體積十分龐大，尤其是現(xiàn)階段越來越多的高層建筑的出現(xiàn)與使用也加重了地基的負(fù)擔(dān)，使得地基可能出現(xiàn)不均勻沉降。另外，地基的土質(zhì)和其自身的彈性模量也會影響到地基的承載能力和穩(wěn)定的程度。此外，地下含有軟土層、過度開采地下水等也會引起嚴(yán)重的地基不均勻沉降的現(xiàn)象。地基不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫是十分嚴(yán)重的，會影響到建筑物的正常使用和其安全性，還會在時間的變化過程中引起裂縫程度的增加，例如正八字裂縫、倒八字裂縫、豎向裂縫等都是十分常見的。地基裂縫通常出現(xiàn)在縱墻上，也容易集中在房間、空間被削弱的位置，需要進(jìn)行合理的處理。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制裂縫的主要方法

3.1 混凝土強(qiáng)度等級選用

建筑結(jié)構(gòu)中經(jīng)常利用大體積混凝土進(jìn)行施工的工作，建筑結(jié)構(gòu)的梁和板應(yīng)該進(jìn)行強(qiáng)度的保持工作，也需要在強(qiáng)度不同的梁柱中進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的分配工作，核心區(qū)的強(qiáng)度分布應(yīng)該與柱、墻相同，使得強(qiáng)度進(jìn)一步穩(wěn)定。不同的節(jié)點(diǎn)分布如圖1 所示。

圖1 梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土強(qiáng)度處理

3.2 控制好建筑物的不均勻沉降

設(shè)計工作中要結(jié)合實際地質(zhì)狀況和建筑結(jié)構(gòu)施工要求，選用最佳的基礎(chǔ)形式。同一建筑結(jié)構(gòu)不可選用兩種不同的基礎(chǔ)形式。若選用的是天然基礎(chǔ)形式，則必須針對各個基礎(chǔ)的沉降量進(jìn)行精確的計算，當(dāng)相鄰的兩個基礎(chǔ)在沉降量上出現(xiàn)偏差，達(dá)不到設(shè)計及規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)的情況下，必須及時做出科學(xué)調(diào)整，并重新驗算，待相鄰基礎(chǔ)的沉降差達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后再進(jìn)行后續(xù)工作。若選用的樁基礎(chǔ)，則必須結(jié)合現(xiàn)實需要來明確是否對基礎(chǔ)沉降進(jìn)行驗算工作。而若建筑結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜且層數(shù)差比較大的高低層連成一體的建筑物，由于其高低層變化位置承受的荷載比較大，若處理不合理，極易出現(xiàn)比較大的沉降差，使得結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂問題。所以可以在兩邊結(jié)構(gòu)完成沉降后，再利用后澆帶技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充。

3.3 配筋設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)該根據(jù)裂縫情況優(yōu)化配筋工作，尤其是大跨度梁板中。屋面的配筋一般采用雙層、雙向通長配筋，選擇合適直徑、密度進(jìn)行結(jié)構(gòu)裂縫的有效控制工作。鋼筋與混凝土互相影響，因此需要做好配筋的工作，防止裂縫產(chǎn)生。

3.4 優(yōu)化施工工藝

為了進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)裂縫的有效控制工作，需要進(jìn)行合理的工程規(guī)劃和裂縫處理工藝的提升，進(jìn)行作業(yè)人員的技術(shù)培訓(xùn)，真正使得建筑工程的裂縫處理和防護(hù)工作更加高效地進(jìn)行。常用的裂縫處理技術(shù)：（1）填充處理技術(shù)較適用于建筑結(jié)構(gòu)裂縫較大的部位，其優(yōu)勢在于其針對大裂縫的施工難度小、成本低、并且施工的效果非常好。填充技術(shù)也在不斷發(fā)展過程中進(jìn)行了技術(shù)提升，更為優(yōu)質(zhì)的填充材料和性價比高的填充技術(shù)在市面上被廣泛應(yīng)用，在日常家用等方面具有較大優(yōu)勢。（2）灌漿處理技術(shù)也是建筑物裂縫一種比較常見的處理技術(shù)，并且處理能力強(qiáng)、適用范圍廣，操作手法和材料都更加廉價易得，并且對于技術(shù)人員的要求不高。灌漿處理技術(shù)可以在養(yǎng)護(hù)等方面的裂縫處理工作中都發(fā)揮良好的作用，有著較為廣泛的應(yīng)用。（3）結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)處理技術(shù)也是混凝土裂縫修補(bǔ)的常見方法。在建筑結(jié)構(gòu)施工完成后，使用的荷載超過了結(jié)構(gòu)原有的承載力，易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫，嚴(yán)重時裂縫會影響到房屋的整體穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)處理技術(shù)用于結(jié)構(gòu)性裂縫清理的工作，通過新增混凝土對結(jié)構(gòu)損害的部位進(jìn)行承載力補(bǔ)強(qiáng)，也使得裂縫發(fā)生率降低。

3.5 外部溫度控制

混凝土的施工工作前，需要進(jìn)行混凝土配比的檢測工作，使得其在后續(xù)的施工過程中可以滿足混凝土的質(zhì)量要求，也減少裂縫的產(chǎn)生。尤其是需要在溫度方面進(jìn)行嚴(yán)格的控制工作，并進(jìn)行嚴(yán)格的投料的控制工作。水泥水化熱是造成混凝土施工時溫度變化的主要原因，施工企業(yè)應(yīng)參照施工時的各項性能要求，盡量降低水泥的使用頻率，若必須使用則多選取低水化熱的水泥進(jìn)行施工，減少混凝土攪拌時散發(fā)的熱量?；炷翆嵤嚢枨?，借助冷水對碎石進(jìn)行沖刷，可以減少熱量的產(chǎn)生。選取合適的施工時間與澆筑方式也有助于控制溫度裂縫。夏季酷暑和冬季嚴(yán)寒時進(jìn)行作業(yè)要采取必要的溫度控制措施，杜絕高溫作業(yè)或者低溫作業(yè)提升混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫差。實施澆筑時，使用分層澆筑施工，加強(qiáng)混凝土散熱能力。若建筑工程施工選取大體積混凝土，施工單位要安裝冷卻水管，減少混凝土內(nèi)外溫差和內(nèi)應(yīng)力，避免裂縫的產(chǎn)生。

3.6 做好混凝土的澆筑養(yǎng)護(hù)工作

提升混凝土施工質(zhì)量的基礎(chǔ)是要做好養(yǎng)護(hù)工作，其也是杜絕裂縫產(chǎn)生的主要措施。首先，妥善對混凝土構(gòu)件實行保溫，使用防曬手段，杜絕溫差大而產(chǎn)生裂縫。施工人員需要參照施工需求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，借助設(shè)置草席、塑料等手段實施養(yǎng)護(hù)。委派專人進(jìn)行管理，杜絕人為對其進(jìn)行干預(yù)和破壞給混凝土產(chǎn)生危害。其次，在混凝土的養(yǎng)護(hù)時間長短上進(jìn)行控制，普通水泥的保養(yǎng)時間不能少于一周，加入摻合料和礦物等物質(zhì)的混凝土需要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的工作。最后，養(yǎng)護(hù)工作中還需要及時進(jìn)行灑水工作，保持好濕潤的狀態(tài)，并及時做好強(qiáng)度檢測的工作。養(yǎng)護(hù)工作需要交給專業(yè)的、專門的工作人員進(jìn)行，對于溫度濕度等重要的參數(shù)需要進(jìn)行及時的控制工作，并及時做好強(qiáng)度檢測的工作。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會的發(fā)展，人們對于建筑物的要求也不斷提升，結(jié)構(gòu)和質(zhì)量方面的要求都在不斷提升，尤其是當(dāng)前的外界環(huán)境等方面都發(fā)生了許多變化，原本的施工技術(shù)與當(dāng)下的施工環(huán)境方面產(chǎn)生了較大的差別。裂縫問題在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中是最常見的問題之一，而結(jié)構(gòu)設(shè)計又是關(guān)乎工程質(zhì)量的重要步驟，直接影響著日后人們居住的生命安全。因此控制好建筑工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟，有效地解決裂縫問題的成因，可以從一定程度上保證工程的質(zhì)量。對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)裂縫的問題，就需要對其原因進(jìn)行分析工作，從而使得裂縫的問題可以得到針對性的解決，進(jìn)而提升工作的整體質(zhì)量，促進(jìn)建筑工程的發(fā)展。