房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中現(xiàn)澆混凝土裂縫控制

茆祥虎 九江市規(guī)劃設(shè)計集團(tuán)有限公司

1 前言

隨著混凝土在房屋建筑工程中的應(yīng)用越來越多，但其裂縫問題一直沒有得到很好的解決。雖然在建筑結(jié)構(gòu)中使用混凝土可以為建筑工程提供良好的環(huán)境，但是在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計下的現(xiàn)澆混凝土工程中存在的一些裂縫，如果不及時處理和預(yù)防，往往會增加對施工質(zhì)量的損害，從而危及房屋結(jié)構(gòu)的安全以及房屋使用者的居住安全。同樣，現(xiàn)澆混凝土的裂縫往往會影響建筑物的正常使用壽命。由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時現(xiàn)澆混凝土對耐久性要求較高，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時對現(xiàn)澆混凝土裂縫控制的研究十分重要。為了解決現(xiàn)澆混凝土早期裂縫問題，應(yīng)合理使用相應(yīng)的預(yù)防和治療措施，更好的控制混凝土裂縫，從而有效地提高混凝土工程的質(zhì)量。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫類型

2.1 結(jié)構(gòu)裂縫

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中會涉及到現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，其中會設(shè)置多種構(gòu)件，并且配置多種部件。在各個部位和構(gòu)件的接觸和長期運行過程中，整體結(jié)構(gòu)中的薄弱部位等區(qū)域出現(xiàn)裂縫的概率自然提高，其中現(xiàn)澆樓板作為薄弱部位，自然更容易出現(xiàn)裂縫。此外在結(jié)構(gòu)的設(shè)計中由于這類構(gòu)件的設(shè)計不合理，也可能會導(dǎo)致生成裂縫。如現(xiàn)澆板由預(yù)制的多孔板改造而成，此時墻體的剛度增加，但樓板剛度會下降，墻角作為應(yīng)力集中區(qū)域，在系統(tǒng)運行中更加容易出現(xiàn)斜向的裂縫，或在樓板端出現(xiàn)板面的裂縫。

2.2 應(yīng)力裂縫

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，建筑中的各結(jié)構(gòu)之間會處于相互影響的狀態(tài)，同時在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的施工中，在溫度、環(huán)境等因素的影響下都會生成應(yīng)力，此時生成的裂縫就是所謂的應(yīng)力裂縫，這類裂縫最為常見。此外在房屋建筑結(jié)構(gòu)施工中，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工后會逐漸失去水分，使現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)尺寸縮小，由于伸縮量不同，該結(jié)構(gòu)后續(xù)運行中會生成更多的應(yīng)力裂縫。

2.3 塑性裂縫

在房屋建筑現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工中，會在其中加入大量的骨料、鋼筋等結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)加入后會影響混凝土結(jié)構(gòu)的沉降量，其中混凝土結(jié)構(gòu)的垂直收縮量加快，而水平方向上的收縮量相比較為緩慢，會發(fā)生塑性裂縫。此外，通常塑性裂縫生成的裂縫較深，且形狀不規(guī)則，裂縫的出現(xiàn)時間主要是在混凝土硬化前，此時會對建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度造成重大的影響。此外結(jié)構(gòu)受力不同，會形成不同的裂縫表現(xiàn)，常見裂縫如圖1～圖3所示。

圖1 受彎構(gòu)件的裂縫示意

圖2 受拉構(gòu)件的裂縫示意

圖3 受扭構(gòu)件的裂縫示意

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫成因

3.1 設(shè)計問題

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，各類現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計要符合要求，在構(gòu)型、材料配置、設(shè)施安裝等方面，均要按房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求選擇。在該結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，若未能對現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)型、結(jié)構(gòu)和裝配位置進(jìn)行科學(xué)的控制和建設(shè)，在該房屋的后續(xù)建設(shè)中則很容易發(fā)生問題，各結(jié)構(gòu)之間的應(yīng)力無法處理，易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在后續(xù)運行中出現(xiàn)裂縫。此外設(shè)計中也包括強(qiáng)度等級、鋼結(jié)構(gòu)、荷載設(shè)計等，結(jié)構(gòu)設(shè)計中若未能對這類設(shè)施進(jìn)行科學(xué)協(xié)調(diào)，也很容易出現(xiàn)裂縫。

3.2 配料問題

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計包括該結(jié)構(gòu)的配料設(shè)計，配料包括骨料、砂礫、外加劑及水泥等，所有的這類材料質(zhì)量都需經(jīng)過分析，以防止出現(xiàn)混凝土裂縫。在結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中，需保證所有的材料摻和后性能都得到提高。在該結(jié)構(gòu)的施工中，對于各類配料的使用量、使用方法和使用效果不同，若未能充分考慮這類信息，會導(dǎo)致配料質(zhì)量下降，不能提高結(jié)構(gòu)完整度。

3.3 環(huán)境問題

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，從表面上來看無須考慮環(huán)境要素，但在實際操作中，若未全面徹底地考慮環(huán)境因素，則該系統(tǒng)在運行階段顯然無法保證整個系統(tǒng)的運行質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。此外在各類自然要素的影響下，如溫度、濕度、風(fēng)力參數(shù)等，環(huán)境的作用下也很可能會導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)澆混凝土系統(tǒng)出現(xiàn)各類裂縫。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制方法

4.1 平面布置設(shè)計

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，若想避免出現(xiàn)現(xiàn)澆混凝土裂縫，需對整個建筑系統(tǒng)的平面布局進(jìn)行控制，以防在某個區(qū)域中由于應(yīng)力過大或現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的施工和建設(shè)問題導(dǎo)致結(jié)構(gòu)存在裂縫。在平面布置中，要完成以下三個方面的設(shè)計工作。

4.1.1 房屋長度控制

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需對房屋的長度加以控制，以防范由于現(xiàn)澆混凝土的澆筑長度過大，從而導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)的應(yīng)力過大，使該結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。在長度控制中，如果確定該房屋建筑結(jié)構(gòu)的長度不小于40m，就需設(shè)計后澆帶的澆筑方案，以充分提高整個系統(tǒng)的強(qiáng)度。將后澆帶參數(shù)配置在整個系統(tǒng)的中間部位區(qū)域，配置在樓板和梁板的1/3跨度區(qū)域處，此時可以確保最終得到的施工結(jié)構(gòu)中，這兩個結(jié)構(gòu)處于完全分開狀態(tài)。此外，如果房屋建筑結(jié)構(gòu)的長度遠(yuǎn)大于40m，則在設(shè)置了后澆帶的基礎(chǔ)上需設(shè)置變形縫，其中后澆帶的寬度參數(shù)控制在80cm~100cm，不同后澆帶的間距保持為30m。

4.1.2 外露構(gòu)件控制

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，會涉及大量的外露構(gòu)件，在這類構(gòu)件的配置中，也要控制長度參數(shù)和伸縮參數(shù)，并使這類構(gòu)件處于高水平運行狀態(tài)。其中常見的外露構(gòu)件包括雨篷、掛板及女兒墻等，在專業(yè)設(shè)計中如果發(fā)現(xiàn)水平方向上的強(qiáng)度已經(jīng)超過了規(guī)定的范圍，則需在構(gòu)件的配置和設(shè)計中設(shè)置伸縮縫，以保證這類構(gòu)件在完成裝配后可以正常運行。此外在設(shè)計過程中也要控制外露構(gòu)件水平長度參數(shù)，其中按現(xiàn)有的建筑行業(yè)工程施工規(guī)范，外露構(gòu)件的水平長度需最大限度控制在12m范圍內(nèi)。

4.1.3 建筑高度控制

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，一些建筑會以建筑群的形式存在，此時在各類建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，需控制所有建筑的高度參數(shù)，要采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的科學(xué)控制方法，充分提高該系統(tǒng)的設(shè)計科學(xué)性。其中在專業(yè)設(shè)計過程中，如果確定在現(xiàn)有的施工中，發(fā)現(xiàn)主樓的高度與裙房的高度之間具有過大的差值，則在現(xiàn)有的設(shè)計基礎(chǔ)上，會提高現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生的概率，因此在這類結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需加入專業(yè)性的后澆帶結(jié)構(gòu)，同時也要科學(xué)設(shè)置專業(yè)性的沉降縫結(jié)構(gòu)。

4.2 強(qiáng)度等級確定

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，整個結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法和混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案均會影響裂縫的發(fā)生概率?；炷恋膹?qiáng)度越高，水灰比的參數(shù)越大，消耗的水泥總量必然會增加，通過對現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的分析可確定，如果水泥的使用量增加，則整個結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫的概率也會增加。

因此在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，需根據(jù)專業(yè)性的研究規(guī)范，確定現(xiàn)澆混凝土板材的混凝土強(qiáng)度等級為C30，同時在各個相互接觸的結(jié)構(gòu)上，要求這類結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和材料需保持一致，如對于房屋建筑結(jié)構(gòu)中的墻體和柱體的澆筑混凝土，兩者的混凝土級別需保持一致，同時現(xiàn)澆板和樓板的等級也需相同設(shè)置，如發(fā)現(xiàn)最終制作和設(shè)計的現(xiàn)澆混凝土級別要明顯低于柱體與墻體的混凝土級別，則需提高核心部位的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

4.3 強(qiáng)化配筋設(shè)計

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中會涉及現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的配筋設(shè)計工作，對于配筋方案來說，配筋率和配筋的區(qū)域都會從根本上決定該構(gòu)件的強(qiáng)度參數(shù)，而對于該結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度參數(shù)來說，也會從根本上影響構(gòu)件的裂縫參數(shù)。

在強(qiáng)化配筋的設(shè)計過程中，需對現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效控制，以確保該結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量符合要求。此外在樓面板的澆筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要對配筋的方案進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，同時考慮到配筋的方案會對房屋建筑結(jié)構(gòu)的重量、應(yīng)力參數(shù)造成影響，則在該系統(tǒng)的施工過程中，也要對配筋的總量、分配方法、配置密度等參數(shù)進(jìn)行控制，從而使配筋的設(shè)計質(zhì)量符合要求。

4.4 控制構(gòu)件厚度

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，都需對構(gòu)件的厚度進(jìn)行控制，從而讓所有構(gòu)件參數(shù)可有效控制該結(jié)構(gòu)生成的各類裂縫。在實際設(shè)計過程中，如果各類構(gòu)件的厚度過小，在實際運行中，這類構(gòu)件將無法有效抵抗存在的應(yīng)力，此時構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的概率較高。

為防范出現(xiàn)裂縫，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需協(xié)調(diào)構(gòu)件的厚度，方可提高該結(jié)構(gòu)的抗裂縫等級。對于民用建筑，在樓板結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，厚度參數(shù)不可小于10cm，同時在該建筑的設(shè)計中，由于使用的構(gòu)件不同，因此最終構(gòu)造的房屋建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)也會發(fā)生一定變化。在計算現(xiàn)澆混凝土板的跨度設(shè)計中，需對該系統(tǒng)的設(shè)計方案和各類設(shè)施的作用做出限制，從而對這類設(shè)施進(jìn)行科學(xué)建設(shè)，其中對于現(xiàn)澆混凝土板材來說，要求厚度通常不小于L30～L35。

4.5 施工工藝、方法與管理等控制措施

現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板出現(xiàn)裂縫與材料、結(jié)構(gòu)以及施工環(huán)境等因素都有很大的關(guān)系，但是大量的實踐和研究證實，改進(jìn)鋼筋混凝土工藝以及做好施工管理是避免現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板產(chǎn)生裂縫的有效手段。

4.5.1 對模板支撐體系施工進(jìn)行完善和規(guī)范

在進(jìn)行施工以及驗收的過程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及施工方案進(jìn)行全方位的驗收。支模系統(tǒng)立桿的間距要保證符合規(guī)范的要求，同時還需要把控支撐立桿上下層間的垂直度，在立桿的底部需要按照需求合理地放置墊塊，保證支撐肋的尺寸和間距，確保垂直支撐面與模板的貼合，保證模板支撐系統(tǒng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度。在澆筑過程中對模架體系進(jìn)行監(jiān)測，防止模板及支架有過大變形量。后澆帶區(qū)域的模架系統(tǒng)按要求支立成獨立的模架系統(tǒng)。

4.5.2 規(guī)范拆模

施工過程中準(zhǔn)備滿足規(guī)范要求與施工進(jìn)度的模板、木方及鋼管等周轉(zhuǎn)材料?；炷翉?qiáng)度未達(dá)到規(guī)范要求時，不要過早拆模，特殊情況需早期拆模時，在進(jìn)行具體的施工中就需要積極使用和落實早拆體系，在完成拆模后，還需要設(shè)立豎向的支撐。

4.5.3 避開高溫時段施工

現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板在施工過程中，還需要對混凝土入模的溫度以及周圍環(huán)境溫度進(jìn)行控制，盡可能避免在高溫時段施工，從而控制和減少溫差應(yīng)力以及變形情況的發(fā)生，減少產(chǎn)生裂縫。

4.5.4 完善混凝土施工工藝與方法

在現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板澆筑施工前，需要對模板進(jìn)行潤濕處理，確保在混凝土的澆筑過程中不會大量吸水；在澆筑期間，還需要對混凝土振搗進(jìn)行管理和控制，避免由于振搗不充分而出現(xiàn)蜂窩麻面的情況，同時也要避免出現(xiàn)泌水的問題；在完成澆筑后，還需要及時進(jìn)行抹平壓光處理，為了避免細(xì)骨料浮在混凝土表面，還需要采取合理的控制措施。

5 結(jié)束語

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需充分考慮現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件在制造中是否會導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，因此要分析常見的裂縫類型，包括應(yīng)力裂縫、結(jié)構(gòu)裂縫、塑性裂縫等。各結(jié)構(gòu)的專業(yè)性設(shè)計過程涵蓋的設(shè)計項目包括構(gòu)件厚度、平面布置、強(qiáng)度等級和配筋方案，并實現(xiàn)各類結(jié)構(gòu)的科學(xué)協(xié)調(diào)。