建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何避免裂縫問題

陳伯偉

廊坊市雅泰建筑設(shè)計有限公司 河北廊坊 065000

1 建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫的危害

結(jié)構(gòu)裂縫是房屋建筑工程常見的質(zhì)量問題之一，主要是由于房屋建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)力達(dá)到極限值導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力不足所致，一旦出現(xiàn)裂縫就預(yù)示著建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度出現(xiàn)問題[1]。具體而言，房到建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度受到影響。一旦建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋就會直接接觸空氣，提高其發(fā)生銹蝕的機(jī)率，削弱鋼筋對結(jié)構(gòu)的支撐作用，主體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度就會受到影響。其次，建筑結(jié)構(gòu)的鋼性會受到破壞。如果不加干預(yù)、整治，建筑結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)展是持續(xù)生的，久而久之會直接破壞建筑結(jié)構(gòu)的剛度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。最后，建筑結(jié)構(gòu)的抗剪承載力也會受到影響。裂縫降低了建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度，隨之而來的結(jié)構(gòu)抗剪承載力也會減弱，發(fā)展到一定程度結(jié)構(gòu)會受到毀滅生的破壞。

2 裂縫形成的原因分析

2.1 混凝土材料的選擇不當(dāng)

雖然高強(qiáng)混凝土有助于減小構(gòu)件尺寸，但提高混凝土強(qiáng)度的途徑是增加每立方米水泥用量，降低水灰比，采用高標(biāo)號水泥。柱、墻宜采用高強(qiáng)混凝土，梁、板宜采用中、低強(qiáng)度混凝土。如果梁和樓板是由高強(qiáng)度混凝土制成的，則由于平面尺寸過大，可能會出現(xiàn)收縮裂縫。相反，當(dāng)梁和樓板由低強(qiáng)度混凝土制成時，由于較高的荷載，可能會出現(xiàn)裂縫。

2.2 地基不均勻沉降引起裂縫

房屋建筑體量大，尤其是高層建筑的普及使得建筑產(chǎn)品的體積越來越大，地基所承受的負(fù)荷也越來越高，如果地基軟土層處理不當(dāng)，或地下水過度開采，或者設(shè)計不合理，比如未充分考慮地基的土質(zhì)及自身的彈性模量，這些因素就會導(dǎo)致地基出現(xiàn)不均勻沉降，地基的不均勻沉降會直接影響到地基的穩(wěn)定度及承載能力，沉降幅度過大就會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫[2]。由于地基不均勻沉降而引起的裂縫會直接影響到房屋建筑的安全性，因此地基裂縫通常集中于房間、空間被削弱的位置，并且隨著時間的延長，如果地基裂縫得不到及時處理，裂縫會以肉眼可見的速度越來越大，最終損毀建筑的整體結(jié)構(gòu)。

2.3 混凝土溫度不符合施工標(biāo)準(zhǔn)

我國大部分地區(qū)夏季炎熱潮濕、冬季寒冷干燥，溫差相對較大，混凝土材料極易出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，若在結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)忽視了對氣候、溫度等因素的考量，將無法對混凝土施工進(jìn)行合理的規(guī)劃，從而造成混凝土加速凝固，使得建筑產(chǎn)生不同程度的裂縫。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計裂縫控制措施

3.1 精心選擇原材料

如果只是為了原料的質(zhì)量，通常很容易管理，但卻是一個很容易出問題的環(huán)節(jié)。最近的研究表明，造成大多數(shù)建筑質(zhì)量問題的原因是缺乏對原材料的適當(dāng)控制。而且，為了獲得更多的利潤，一些企業(yè)對建材的選擇標(biāo)準(zhǔn)更加寬松也就不足為奇了。所用材料大多成本低，質(zhì)量差。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須確定原材料的組合、種類和規(guī)格。原材料采購除了要選好原材料外，還應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求進(jìn)行。必須嚴(yán)格執(zhí)行原材料檢驗程序，盡一切努力避免原材料出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3.2 優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工

首先，施工時要制定合理的施工方案，提高水泥的應(yīng)用效率及效果。溫度是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的重要因素，雖然溫度裂縫很難避免，但是合理控制溫度條件可以降低裂縫的發(fā)生機(jī)率，提高結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。水泥在水化過程中由于熱量散失，大量的熱量會聚集于水泥內(nèi)部，提高混凝土的溫度應(yīng)力，因此要在混凝土施工前制定合理的施工方案，合理應(yīng)用水泥。其次，提高混凝土澆筑過程中的溫度控制效果。澆筑混凝土?xí)r要盡量減少高溫作業(yè)，特別是大體積混凝土結(jié)構(gòu)，需要采用合理的降溫措施，以減少溫度裂縫的發(fā)生。再次，嚴(yán)格控制混凝土原材料的質(zhì)量。在選擇原材料時，要分析其產(chǎn)地、設(shè)計要求、結(jié)構(gòu)受力荷載、環(huán)境溫度等各種因素，嚴(yán)格設(shè)計混凝土配合比，嚴(yán)禁不合格材料入場，做好每批次原材料抽樣檢測及留樣工作；此外，為了防止混凝土出現(xiàn)開裂問題，可視實(shí)際情況適當(dāng)添加外加劑[3]。

設(shè)計人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要對施工區(qū)域的環(huán)境、氣候、天氣等因素進(jìn)行考量，避免在高溫、寒冷、大風(fēng)天氣下進(jìn)行混凝土施工，使得混凝土材料中的含水率因高溫蒸發(fā)、低溫大風(fēng)凝結(jié)而迅速降低。這需要設(shè)計部門在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后，對施工團(tuán)隊技術(shù)人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，避免在實(shí)際施工過程中，由于不合理操作造成混凝土表面干燥，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。另外，設(shè)計師應(yīng)盡量選用低水化熱的水泥材料，適當(dāng)減少水泥的使用率，以此來降低混凝土熱量、減緩水分蒸發(fā)的速度，并通過在混凝土澆筑時加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的方式，降低溫度應(yīng)力裂縫出現(xiàn)的概率。

綜上所述，建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是十分常見的質(zhì)量問題，裂縫產(chǎn)生的因素也較為復(fù)雜，而工程結(jié)構(gòu)設(shè)計階段是影響混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵，加強(qiáng)這一環(huán)節(jié)的設(shè)計質(zhì)量，能夠?qū)炷亮芽p問題進(jìn)行相對全面的控制。設(shè)計人員應(yīng)在設(shè)計過程中加強(qiáng)對材料質(zhì)量與結(jié)構(gòu)設(shè)計的管理，并確保施工技術(shù)搭配與技術(shù)交底工作得以有效實(shí)施，保證設(shè)計方案符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而對裂縫問題進(jìn)行有效的防治。