淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中控制裂縫的措施

劉海亮

內(nèi)容摘要 當(dāng)今，我國(guó)建筑工程的發(fā)展十分迅速，在建筑工程中，必須保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和工程質(zhì)量，為此應(yīng)對(duì)容易出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)裂縫問題進(jìn)行分析，找到有效的防治措施。文章首先對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行了深入分析，包括溫度、塑性形變、使用結(jié)構(gòu)、應(yīng)力等方面的影響因素，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)裂縫的問題，提出了幾點(diǎn)可行的解決辦法，以促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平和施工水平的提高。

關(guān)鍵詞 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 控制裂縫 預(yù)應(yīng)力

1 引言

為了使建筑工程的質(zhì)量和安全性得以保證，需要采取一些積極措施。為此，就需要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中控制好細(xì)節(jié)上的問題，控制裂縫就是要重點(diǎn)采取的措施。同時(shí)，為了更精準(zhǔn)地處理這些問題，不得不做出努力，探究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的一些特點(diǎn)和原則，深刻地了解從哪些方面入手解決控制裂縫的困難。除此之外，仍需具體地分析控制裂縫的原因、特點(diǎn)及一些作用，以便高效地解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中控制裂縫的難題，從而提出行之有效的建議[1]。

2 建筑物防止裂縫出現(xiàn)的重要性

社會(huì)經(jīng)濟(jì)一直處于快速發(fā)展的狀態(tài)，相應(yīng)地，建筑行業(yè)的發(fā)展也非常迅速，在這個(gè)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題已經(jīng)成為人們比較關(guān)注的問題。在工程建設(shè)的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)建筑物裂縫現(xiàn)象。按照具體的危害，可以把裂縫問題主要分為三種類型，即深層、表面及貫穿裂縫等。在這些類型當(dāng)中，貫穿裂縫屬于非常嚴(yán)重的一種，一旦出現(xiàn)這種裂縫，會(huì)使建筑物的穩(wěn)定性及安全性在很大程度上得到降低。如果出現(xiàn)了相應(yīng)的深層裂縫，那么會(huì)使建筑物的質(zhì)量遭受比較嚴(yán)重的損害。長(zhǎng)期不處理這種問題，表面裂縫就很有可能會(huì)發(fā)展為深層裂縫，那么對(duì)建筑物造成的傷害將會(huì)更加嚴(yán)重。因此，采取一定的措施防止建筑物出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫是非常重要的一項(xiàng)工作，一定要重視起來。

3 裂縫的具體類型

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的裂縫類型，其中比較常見的有以下三種：

沉降收縮型的裂縫。這種裂縫的出現(xiàn)是由于地基上面的土質(zhì)不均勻、含水量比較大或者回填的不夠結(jié)實(shí)等而造成的，當(dāng)然也可能是由于模板本身的剛度不夠，或者設(shè)置的支撐間距不夠合理，尤其在冬季的時(shí)候，如果模板設(shè)置在凍土層，那么當(dāng)溫度出現(xiàn)上升時(shí)，凍土出現(xiàn)解凍，就會(huì)造成沉降的不均勻，這些因素都可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂。

塑性收縮型的裂縫。這種裂縫指的是混凝土在凝結(jié)之前，表面出現(xiàn)過量的失水現(xiàn)象而造成結(jié)構(gòu)體積急劇收縮的一種情況，如果收縮應(yīng)力和混凝土抵抗強(qiáng)度相比較大時(shí)，那么就會(huì)造成結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)開裂的情況。一般來講，塑性收縮裂縫一般在一些大風(fēng)天氣或者干熱的天氣才可能會(huì)出現(xiàn)。

溫度應(yīng)力型的裂縫。這種裂縫主要在一些體積較大的混凝土或者溫差比較大的區(qū)域當(dāng)中出現(xiàn)，如果混凝土產(chǎn)生的相關(guān)水化熱在結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行積聚又無法進(jìn)行散發(fā)時(shí)，將會(huì)使內(nèi)部溫度出現(xiàn)急劇上升的現(xiàn)象，表面的結(jié)構(gòu)散熱比較快，這樣就會(huì)造成內(nèi)外溫差比較大的情況，也會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的膨脹現(xiàn)象，如果由此而出現(xiàn)的拉應(yīng)力超出了其本身所能承受的抗拉強(qiáng)度極限值，就會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

4 具體的原因分析

4.1 水化熱的現(xiàn)象

混凝土在現(xiàn)澆的過程中，會(huì)由于緩凝劑或者相應(yīng)的早強(qiáng)劑等添加劑的混入，而造成混凝土在硬化的過程中出現(xiàn)水化熱的大量釋放，這時(shí)的混凝土?xí)浅＜彼俚嘏蛎浖案煽s，因此混凝土非常容易出現(xiàn)不規(guī)則的裂縫。而且，體積比較大及比較厚的混凝土在澆筑的過程中，由于澆筑的時(shí)間具備差異化，而使混凝土內(nèi)部的水化熱釋放得不是很均勻，造成內(nèi)部膨脹及收縮也會(huì)出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫[2]。

4.2 溫度應(yīng)力因素

混凝土在使用的過程中，由于受到外界環(huán)境及溫度變化的具體影響而出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，如果結(jié)構(gòu)變形受到一定約束，那么將會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力現(xiàn)象。如果在溫度的條件下產(chǎn)生變形受到其他結(jié)構(gòu)的相關(guān)約束，就可以稱為外約束，如梁變形時(shí)遭受柱的具體約束、樓板變形時(shí)遭受梁柱的具體約束等。

4.3 結(jié)構(gòu)變形不協(xié)調(diào)因素

在結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)中，有時(shí)會(huì)由于相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置出現(xiàn)剛度比較大的情況，將會(huì)造成相應(yīng)的協(xié)同變形，剛度比較大的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)剛度比較小的結(jié)構(gòu)造成拉壞的現(xiàn)象。例如，預(yù)應(yīng)力梁及框支梁等都屬于變形比較大的，經(jīng)常會(huì)把側(cè)邊樓板拉動(dòng)變形，進(jìn)而造成結(jié)構(gòu)裂縫的現(xiàn)象。

5 具體的控制措施

5.1 關(guān)于溫度裂縫的防范及控制

關(guān)于建筑工程結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)，應(yīng)該遵循簡(jiǎn)單及規(guī)則的原理，不可以出現(xiàn)較多的凹凸，這樣就可以對(duì)溫度集中所造成的輕體裂縫問題進(jìn)行規(guī)避。具體來講，溫度裂縫主要是由于建筑物的圈梁、面板、砌墻自身的溫度變形，以及彼此之間的作用而造成的。因此，關(guān)于建筑物表面的保溫層效果的設(shè)定，以及頂層磚墻裂縫程度之間將會(huì)具備比較直接的關(guān)系，在建設(shè)的過程中一定要保障建筑物的表面溫度符合相應(yīng)的要求。與此同時(shí)，保溫屋面、材料性能及具體的施工方式一定要嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于結(jié)構(gòu)層面，需要提升相應(yīng)的抗剪力，橫墻及縱墻頂端都需要配置相應(yīng)的圈梁，這樣才可以使整體性能得到提高[3]。

5.2 鋼纖維混凝土的使用

鋼筋混凝土的梁底端應(yīng)該適當(dāng)?shù)靥砑右恍╀摾w維，讓其及鋼筋之間相結(jié)合可以更好地防范相應(yīng)裂縫的形成，使抗裂性大大提高，保障其及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間具備一致性。關(guān)于鋼纖維混凝土梁，其基本的使用性能和鋼筋混凝土構(gòu)件相比較要好很多，這主要是由于鋼纖維會(huì)借助相應(yīng)的黏結(jié)力給予具體的反向應(yīng)力場(chǎng)，可以更好地防范相應(yīng)的裂縫加劇，裂縫開展會(huì)受到阻力作用，縮減鋼筋的相關(guān)應(yīng)力，限制裂縫的具體形成。

5.3 預(yù)應(yīng)力及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

縱觀整體的建筑工程施工情況，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑體幾何結(jié)構(gòu)的具體規(guī)格、預(yù)應(yīng)力筋的結(jié)構(gòu)及數(shù)量等抗裂的相關(guān)程度進(jìn)行具體的研究及討論。通常，設(shè)計(jì)時(shí)需要取梁長(zhǎng)的1/15，在現(xiàn)存設(shè)計(jì)及施工的技術(shù)水平上，大多應(yīng)取1/20～1/18，這樣可以使鋼筋的用量得到大量的降低，也可以使建筑自體的結(jié)構(gòu)重量降低。此外，還要嚴(yán)格地按照具體規(guī)范及要求嚴(yán)格地對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的具體長(zhǎng)度進(jìn)行控制，如果超過有關(guān)規(guī)范設(shè)定的具體范圍時(shí)，需要設(shè)置相應(yīng)的后澆帶及膨脹加強(qiáng)帶。其中，后澆帶大多設(shè)置在梁以及樓板的大致1/3寬處，寬度應(yīng)該大致為800～1000 mm;膨脹加強(qiáng)帶的寬度大致為2000 mm，需要把密孔鋼絲網(wǎng)在帶兩端進(jìn)行設(shè)置，這樣可以隔離帶內(nèi)外的相關(guān)混凝土，同時(shí)需要對(duì)鋼筋完成加固。

5.4 結(jié)構(gòu)尺寸的科學(xué)化

溫差及材料變形都會(huì)使混凝土的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫問題。具體來講，當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸超過相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力就會(huì)在很大程度上加大，建筑墻體及樓板就非常容易出現(xiàn)水平裂縫問題。實(shí)踐證明，結(jié)構(gòu)應(yīng)力及結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度之間具備非線性關(guān)系，因此在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，要保障結(jié)構(gòu)尺寸及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間相符合，這樣就可以很大程度上使結(jié)構(gòu)裂縫的現(xiàn)象得到避免。

6 結(jié)語(yǔ)

建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)控制裂縫的措施會(huì)涉及很多專業(yè)的問題，專業(yè)的問題需要專業(yè)的分析才能夠解決。一方面，要從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這個(gè)整體方向上分析;另一方面，要從具體控制裂縫的局部細(xì)節(jié)上分析。建筑材料水分蒸發(fā)難控制，原材料管控也處處存在問題，施工澆筑工藝等方面的困難都阻礙了裂縫的解決。如果沒有具體科學(xué)嚴(yán)格的措施，建筑結(jié)構(gòu)裂縫的危害將會(huì)威脅到人們的正常生活。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]張鳳.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫成因及控制措施探析[J].祖國(guó)，2019（6）：139-140.