建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫成因及控制措施研究

【摘要】本文重點(diǎn)分析研究了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫問(wèn)題產(chǎn)生的幾項(xiàng)主要原因，并提出了針對(duì)性的控制工作策略。解決和預(yù)防建筑產(chǎn)生裂縫問(wèn)題，能提高建筑整體安全性和穩(wěn)定性，并優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)性能，從而提高人們的居住安全性，推動(dòng)我國(guó)建筑事業(yè)不斷朝向更優(yōu)方向發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);裂縫;成因;控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.112

隨著我國(guó)建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑質(zhì)量越來(lái)越為人們所重視，而混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題近年來(lái)是為人們所最為關(guān)注的建筑質(zhì)量問(wèn)題之一?；炷潦墙ㄖこ讨械闹匾牧?，由于目前各方面對(duì)混凝土的研究和認(rèn)知程度不足，使得裂縫問(wèn)題在建筑工程中顯得非常突出，嚴(yán)重時(shí)甚至可能直接影響整個(gè)工程的建設(shè)質(zhì)量和穩(wěn)定。不僅如此，裂縫問(wèn)題還會(huì)造成建筑工程的使用壽命大大縮減，對(duì)工程建設(shè)單位造成較大的經(jīng)濟(jì)效益損失和社會(huì)效益損失。通過(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題通常是無(wú)法完全避免的[1]，這與混凝土材料自身的性能以及結(jié)構(gòu)受力情況有著直接的關(guān)聯(lián)，但我們可以通過(guò)采取相應(yīng)措施以將裂縫所能造成的危害最小化，也就是說(shuō)其預(yù)防意義遠(yuǎn)大于完全避免。因此，為了最大限度地控制建筑結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，我們要對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因有相當(dāng)?shù)牧私?，并且能夠同時(shí)從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)角度出發(fā)，綜合性地對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題進(jìn)行全面控制，才能有效地提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

1、建筑結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題的形成原因分析

1.1混凝土材料的影響

在建筑工程建設(shè)過(guò)程中，盡管高強(qiáng)度混凝土材料的應(yīng)用，可以在一定程度上縮減建筑構(gòu)件的尺寸，從而達(dá)到節(jié)約成本、產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的目的。但若簡(jiǎn)單地提高混凝土材料強(qiáng)度，也會(huì)帶來(lái)很多不利影響，那是因?yàn)樗嘤昧繒?huì)隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的增大而變多，而水灰比過(guò)大則會(huì)大大增加混凝土開(kāi)裂幾率，因此合理采用混凝土材料是減少混凝土開(kāi)裂的重要舉措。例如：結(jié)構(gòu)墻、柱通常需要使用高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土;梁、板可使用中、低強(qiáng)度的混凝土，但須大于C30以避免強(qiáng)度不夠而導(dǎo)致裂縫，若采用高強(qiáng)度混凝土，則又可能因平面尺寸太大而出現(xiàn)收縮裂縫等等;在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土強(qiáng)度則通常需與墻、柱的混凝土強(qiáng)度一致[2]。

1.2溫度變化的影響

外部環(huán)境溫度變化是建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生混凝土裂縫的另外一個(gè)重要因素。受混凝土自身材料性質(zhì)的影響，混凝土構(gòu)件在溫度變化較大環(huán)境下會(huì)發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，而此時(shí)結(jié)構(gòu)變形又必然會(huì)被約束住，當(dāng)這些變形無(wú)法自由發(fā)展時(shí)，其在混凝土內(nèi)結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力會(huì)逐漸超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，在應(yīng)力達(dá)到某一極限值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫[3]。溫度變化對(duì)混凝土裂縫影響較大的情況普遍出現(xiàn)在炎熱地區(qū)、嚴(yán)寒地區(qū)以及日溫差較大的山區(qū)[4]。

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)的整體荷載計(jì)算不可避免地存在計(jì)算誤差和設(shè)計(jì)荷載預(yù)留安全系數(shù)控制程度不足等問(wèn)題，這些人為的因素都可能造成混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。例如：在裝修工作中會(huì)產(chǎn)生額外的荷載，如果結(jié)構(gòu)計(jì)算中沒(méi)有考慮到這部分的受力，則在后續(xù)的建筑使用中可能會(huì)產(chǎn)生一定內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力問(wèn)題。此外，由于設(shè)計(jì)工作人員缺乏足夠的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，也會(huì)促使建筑混凝土結(jié)構(gòu)的剛性程度差異性過(guò)大，從而在建筑構(gòu)件的連接區(qū)域產(chǎn)生破裂問(wèn)題，造成混凝土構(gòu)件出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫現(xiàn)象[3]。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫問(wèn)題的針對(duì)性控制策略

2.1合理選擇混凝土原材料

通過(guò)上述分析可以看出，建筑結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生和混凝土原材料的選擇之間有著明顯的關(guān)聯(lián)。原材料的質(zhì)量控制是必不可少的環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為容易實(shí)現(xiàn)，但也經(jīng)常會(huì)被設(shè)計(jì)人員忽略。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)工作分析可以看出，大部分建筑產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的主要影響因素，源自設(shè)計(jì)工作人員缺乏對(duì)原材料適當(dāng)性的控制，同時(shí)某些建筑工程單位為了獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益，在混凝土原材料的采購(gòu)工作中，使用一些質(zhì)量低下的原材料，造成建筑結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生裂縫問(wèn)題并降低建筑品質(zhì)。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員必須充分了解混凝土基本性質(zhì)，了解混凝土材料的組合形式、具體類(lèi)型以及規(guī)格條件等，并對(duì)混凝土材料的質(zhì)量控制與采購(gòu)工作提出一定要求，最大程度上控制混凝土質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生，從而達(dá)到有效控制建筑結(jié)構(gòu)裂縫的目的。

2.2做好工程環(huán)境的溫度控制

在具體工程建設(shè)過(guò)程中，為了進(jìn)一步提高混凝土材料的整體使用效果，保證混凝土材料的性能得以充分發(fā)揮，必須充分考慮整個(gè)建筑工程的建設(shè)環(huán)境，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出更加科學(xué)、有效的混凝土使用方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須對(duì)工程建設(shè)單位提出較為明確的相關(guān)要求，例如：要充分重視混凝土材料澆筑過(guò)程中的溫度控制工作;在混凝土澆筑時(shí)，必須時(shí)刻關(guān)注外部環(huán)境溫度變化情況，同時(shí)盡可能避免在高溫或者低溫條件下進(jìn)行大面積的混凝土澆筑工作;如果外部溫度條件不符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則需要采取有效的溫度控制策略，或者避免在惡劣的天氣環(huán)境下進(jìn)行施工，避免混凝土構(gòu)件產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫現(xiàn)象等等。這些都需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)成果中明確指出，為后期施工提供指導(dǎo)。

2.3嚴(yán)格控制建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員須充分考到混凝土裂縫問(wèn)題產(chǎn)生的具體成因，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的剛性程度以及建筑結(jié)構(gòu)的承載能力情況，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容加以明確。同時(shí)，還需要有效考慮建筑結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的各種不均勻沉降問(wèn)題，以及其帶來(lái)的混凝土構(gòu)件內(nèi)的拉應(yīng)力問(wèn)題和隨之而來(lái)的結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)中除了應(yīng)對(duì)建筑的整體受力性能以及荷載能力進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和分析，還應(yīng)采取措施以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生的不可調(diào)控因素進(jìn)行全面預(yù)測(cè)，從而全面提高建筑工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性[4]。

具體的措施有：a.可以設(shè)計(jì)建筑外部墻體的隔熱層和屋面保溫層等，以防止在使用期間因溫度應(yīng)力而引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。此外，混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)也可通過(guò)覆蓋及澆水來(lái)保持混凝土的均勻散熱。b.可采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)等方法和工藝，例如無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)等等，它們對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制都具有積極意義。c.可設(shè)變形縫（如沉降縫、伸縮縫），這樣可把結(jié)構(gòu)劃分成為若干個(gè)自由獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單體，防止出現(xiàn)大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，也能避免出現(xiàn)不均勻沉降的問(wèn)題。d.在無(wú)法設(shè)置變形縫的情況下，可設(shè)置混凝土后澆帶，可較好地處理敏感性土質(zhì)中的沉降差問(wèn)題。e.當(dāng)需要縮短混凝土施工工期，而無(wú)法設(shè)置后澆帶時(shí)，可采用設(shè)置加強(qiáng)帶來(lái)替代后澆帶。f.積極完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中增加抗裂構(gòu)造措施，盡量采用量多的小直徑配筋，避免采用量少的大直徑配筋。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)裂縫在工程中是不可避免的現(xiàn)象，因此我們?cè)诮ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須充分考慮裂縫問(wèn)題產(chǎn)生的不利影響，從混凝土原材料影響、溫度因素以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素等多個(gè)角度出發(fā)，找到裂縫問(wèn)題產(chǎn)生的具體原因，采取針對(duì)性的控制措施來(lái)盡量減少其帶來(lái)的損失，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]方武國(guó).鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫控制的措施研究[J].河南科技，2010（5）：49-50.

[2]馬倩.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制措施[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（09）：107.

[3]黃志彬.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫形成的原因及控制措施[J].中華建設(shè)，2017（02）：108-109.

[4]何文斌.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫形成的原因及控制措施分析[J].居舍，2019（24）：50.

作者簡(jiǎn)介：

戴虹（1986-），碩士，男，中級(jí)職稱(chēng)，漢族，籍貫：江西萍鄉(xiāng)，主要從事房建設(shè)計(jì)管理工作。