試論房屋建筑結構設計中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制策略

涂俊

（中渝名威工程技術有限公司，重慶 400042）

房屋結構設計下現(xiàn)澆混凝土工程中的裂縫，會影響建筑物的正常使用壽命。由于建筑結構設計時現(xiàn)澆混凝土對耐久性要求較高，因此對建筑結構設計時現(xiàn)澆混凝土裂縫控制的研究十分重要。為解決現(xiàn)澆混凝土早期裂縫問題，應采取有效防治措施，提高混凝土工程質(zhì)量。

一、現(xiàn)澆混凝土裂縫概述

（一）分類

現(xiàn)澆混凝土裂縫主要分為地面附裂縫、水泥裂縫與骨料裂縫。地裂縫，是指發(fā)生在水泥石與其他接觸性材料黏附位置的裂縫，多位于水泥石與骨料間；水泥雷鋒，是指發(fā)生在水泥與混凝土本體間的裂縫，多位于骨料間；骨料裂縫，是指混凝土原材料的部分裂縫，又被稱為微裂縫，會對混凝土結構的強度、彈塑性、穩(wěn)定性造成不利影響。

（二）危害

一是降低剛性，裂縫的不斷發(fā)展使結構變形增大，在高壓作用下，結構疲勞度會降低；二是降低抗剪能力，結構剛度會受裂縫影響而下降，抗剪強度也會降低況，橫截面可為建筑結構提供抗剪力，抗剪作用也會隨著橫截面面積的減小而降低，并且裂縫和橫截面積的減小還會降低工程結構抗剪能力；三是降低強度，混凝土裂縫會出現(xiàn)混凝土剝落、露筋等問題，使得空氣中的水分、CO2等會侵蝕混凝土和鋼筋等內(nèi)部結構，進而導致其內(nèi)部結構發(fā)生變質(zhì)、強度降低等問題。

二、混凝土裂縫成因分析

（一）外部荷載作用造成裂縫

混凝土具有良好抗壓強度，但其抗拉性能卻很差，縱向裂縫是由于內(nèi)部拉應力超出其抗拉強度，斜向裂縫是由于內(nèi)部剪應力超出其設計抗剪強度。

（二）溫度應力造成裂縫

由于混凝土設計是以多種構件形式組合，如梁、板、柱等，其在多種約束條件下，不能實現(xiàn)其自身的熱脹冷縮特性，約束條件使混凝土表面及內(nèi)部無法實現(xiàn)自由伸縮，進而產(chǎn)生溫度裂縫；混凝土初凝至終凝，水泥水化作用下混凝土內(nèi)部產(chǎn)生水化熱，而對應的快硬早強型水泥，其釋放的水化熱溫度更高，如C3A及PC42.5R等，處理不好更容易產(chǎn)生此類裂縫。

（三）主體及基礎不均勻沉降造成裂縫

設計要求建筑物主體下方基礎需具備同等能力的承載力，由于基礎的土質(zhì)條件不同、壓實系數(shù)不同、巖層分布不同，不同部位對地下水的滲透性能呈現(xiàn)各向異性，因此主體在沉降過程中，筏板不同部位受力不同，引起建筑物沉降不均，產(chǎn)生斜向裂縫，多均布于外墻及樓板，呈現(xiàn)明顯規(guī)律性。

（四）混凝土塑性收縮造成裂縫

混凝土塑性收縮裂縫與混凝土自身配合比、坍落度等相關。當混凝土中含水率降低或表面失水，也會產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

（五）混凝土碳化收縮造成裂縫

當混凝土表面游離態(tài)水與空氣中CO2反應，一方面使混凝土表面水缺失，另一方面使混凝土表面產(chǎn)生CaCO3、鋁膠、硅膠等物質(zhì)，且CaCO3等表面產(chǎn)物對混凝土具有一定腐蝕作用，因此當空氣中CO2濃度過高時，呈堿性的混凝土與表面碳酸產(chǎn)物反應，使表面混凝土體積產(chǎn)生碳化收縮，此種裂縫尤其在干濕交替環(huán)境下更容易產(chǎn)生。

三、建筑結構設計下現(xiàn)澆混凝土裂縫的防治策略

（一）結構平面設計

平面布置是結構設計中一項重要工作，布置是否合理直接關系到設計質(zhì)量。當建筑結構平面存在坑洼情況時，需做好以下工作：依托工程實際合理添加拉梁；對平面結構四周樓板進行加厚處理。此外，對結構長度進行有效控制，可加設后澆帶和膨脹加強帶。后澆帶，是將建筑結構劃分成若干部分，先讓構件完成收縮或沉降，再利用澆搗等手段讓結構形成一個整體；膨脹加強帶，能夠最大限度補償收縮，膨脹加強帶的應用形式有三類，分別是連續(xù)式、間歇式、后澆式。

（二）材料配置設計

第一，水泥。不宜使用摻有混合材料較多的水泥，摻有混合材料較多的水泥需水量大，對抗?jié)B混凝土不利，宜選用普通硅酸鹽水泥。由于低標號水泥成分復雜，質(zhì)量較差，不宜使用，所以本工程抗?jié)B混凝土選用42.5R級普通硅酸鹽水泥進行試配。每立方米抗?jié)B混凝土中水泥等膠凝材料總用量不宜少于320kg。第二，粗骨料。粗骨料的含泥量大影響混凝土的強度和收縮性能，在抗?jié)B混凝土中粗骨料含泥量不得大于1.0%，泥塊含量小于0.5%，空隙率小、針片狀顆粒含量少，選用5～25mm連續(xù)級配的粗骨料。第三，細骨料。細骨料選用含泥量不大于1.0%，泥塊含量不得大于0.5%，細度模數(shù)在2.6～3.0的Ⅱ區(qū)中粗河砂。第四，摻合料。為填充混凝土中的微細空隙，保障混凝土的密實度，需要在抗?jié)B混凝土中摻入粉煤灰、磨細礦粉等細摻料，其細度應100%通過0.15mm篩孔。第五，外加劑。宜選用膨脹劑，以增加混凝土密實度，補償結構收縮，有效預防結構裂縫的產(chǎn)生，利于結構抗?jié)B。必須做好外加劑與水泥之間的相容性試驗，合格方可使用。

（三）配筋設計

配筋位置不同，要求也會有所區(qū)別。如在屋面上進行配置應使用雙層雙向鋼筋，并對熱傳導系數(shù)進行有效控制。一般來說，系數(shù)要低于1W/m2?K。屋面并非所有部位都有負筋，對于缺失的部分就要采取特殊處理。處理方法有兩種，一是利用拉通板支座來為其負筋，二是增加雙向鋼筋網(wǎng)。在樓板陰陽角要使用放射性鋼筋。在配置板筋時，要遵循兩項原則，一是直徑下，二是間距密。只有滿足兩項要求，才能縮小裂縫。

例如，某項目主體由A、B、C三部分組成，總建筑面積為11591.08m2，其中B段為綜合辦公樓，地下一層，地上4層，建筑室外地面距屋面頂板高度為20.68m，結構平面長度為105.4m，寬度為16.9m，長寬比為6.24，樓蓋混凝土強度等級為C30。由于建筑使用功能的要求，本項目B段綜合辦公樓要求不設縫，現(xiàn)澆式框架結構伸縮縫最大間距為55m，本項目結構平面長度超過規(guī)范要求，故屬于超長結構。

該項目采用YJK軟件對樓板進行屋內(nèi)的應力計算分析。升溫工況下，溫度應力不明顯，溫度對于結構樓板的影響主要為壓應力，而混凝土自身有一定的抗壓能力，產(chǎn)生裂縫的可能性較小。降溫工況下，溫度應力顯著，應力分布呈中間大、兩側(cè)小的特征，其余區(qū)域的應力均小于1.0MPa，局部樓板開洞與轉(zhuǎn)角位置應力最大主應力可達2.5MPa。對此分析可知，混凝土在降溫工況下，收縮產(chǎn)生的拉應力大于設計抗拉強度，會引起裂縫。對此，該工程增設受拉鋼筋，以滿足樓板抗拉強度設計要求。配筋計算過程中，樓板寬度取值為1m，計算如下：

式中：—單層配筋配筋量；t，為樓板拉應力，其中—溫度作用下板單元最大主應力，t—樓板厚度；鋼筋抗拉強度設計值。

該工程選用HRB400鋼筋，配筋方案設計如表1所示，經(jīng)計算優(yōu)化設計后溫度應力小于0.5MPa，為此按照YJK軟件常規(guī)計算結果進行配筋即可，不需要附加。

四、結束語

綜上所述，通過對現(xiàn)澆混凝土施工裂縫控制研究可知，要想減少裂縫的發(fā)生，需做好結構設計工作。在設計過程中，可從平面布設、材料的科學選擇與配置，配筋的優(yōu)化設計等方面入手，提高結構整體強度與穩(wěn)定性，縮小溫度應力等的不利影響，提升房屋建筑的安全性。