建筑結構設計裂縫成因及對策

吳丹

【摘要】建筑物產生的裂縫與建筑結構設計有必然的聯(lián)系，因此，要解決裂縫問題，必須對建筑結構的設計進行分析。隨著人們生活水平的提高，對建筑質量也提出了更高的要求。當前，建筑裂縫問題很常見，不僅對建筑物的使用產生一定的影響，甚至威脅到了人們的生命安全，所以在進行建筑設計時，必須保證其合理性。

【關鍵詞】建筑；結構設計；裂縫成因；對策

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.090

目前，隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，各種建筑工程興起并呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。在這一時代背景下，如何減少裂縫問題的發(fā)生概率，既是亟待解決的首要問題，也是提高人們居住水平的必然要求。建筑結構設計是建筑施工的前提，由于結構設計牽扯的內容較多，設計不合理，在施工中會出現(xiàn)很多問題，甚至出現(xiàn)重大安全事故。其中，裂縫問題是一個多年困擾建筑工作人員的難題，裂縫對于建筑物的安全有著嚴重威脅。權威數(shù)據(jù)顯示，在建筑結構設計階段會經常出現(xiàn)裂縫問題，可能出現(xiàn)嚴重威脅人們的人身財產安全的情況。因此，設計單位、施工部門必須充分認識解決裂縫問題的重要意義，并且結合工程實際制定科學合理的裂縫防治措施。

1、防止建筑結構出現(xiàn)裂縫的重要意義

目前，我國經濟水平迅速提升，城鎮(zhèn)化進程進入了快速增長階段，人們的生活需求也發(fā)生了根本性的變化，對于建筑物質量的要求也越來越高。在這一背景下，建筑行業(yè)的發(fā)展必須始終將安全問題擺在第一位。其中，裂縫問題是建筑工程質量投訴的焦點，也引起了業(yè)內和社會的極大關注，裂縫問題亟待解決。建筑物裂縫最常見的是表面裂縫，表面裂縫并不會對建筑物造成很大影響，但裂縫出現(xiàn)時間較長，就會對建筑物造成破壞。因此，在建筑物設計、施工、后期維護過程中，技術人員必須充分認識提高建筑物表面平整度的重要性，這是防止產生表面裂縫的重要措施。

2、裂縫的主要類型

2.1 塑性沉降裂縫

塑性沉降裂縫是一種常見的裂縫，其外觀酷似魚身，中間寬，兩邊窄。一般來說，這種裂縫喜歡出現(xiàn)在變截面或梁板交匯處，裂縫深度比較大，可觸碰到鋼筋。防止裂縫出現(xiàn)的方法有三，分別是選擇合理的水灰比，合理控制砂率，科學設計坍落度。在一些工程中會出現(xiàn)界面差距比較大的構件，常規(guī)手段無法完全遏制裂縫，這時就需要采取特殊手段，即深層澆筑，靜置一段時間，等到沉降穩(wěn)定后與上面截面層一同進行澆筑施工。

2.2 塑性收縮裂縫

當前，工程施工水平參差不齊，當施工不當時，很容易產生塑性收縮裂縫。這種裂縫的外觀沒有單一規(guī)格，并且裂縫間距大小不一，小的間距有幾厘米，大的間距能達到十幾厘米。裂縫并非一下子就會形成，而是要經過一個緩慢成型的過程。防止裂縫出現(xiàn)的方法有二，分別是科學控制水膠比，精準把控水泥用量。當遭遇高溫大風等極端天氣時，施工單位要提高控制等級，這樣才能最大限度抑制裂縫的形成。

2.3 荷載引起的裂縫

荷載變化是造成建筑物表面裂縫的主要原因之一?，F(xiàn)代建筑大多是鋼筋混凝土結構，隨著使用時間的推移，建筑物的整體結構強度逐漸降低，而鋼筋混凝土的重量卻并沒有什么變化，整體結構的負載壓力逐漸升高，使建筑物出現(xiàn)形變，從而引發(fā)裂縫。此外，如果建筑物出現(xiàn)了深裂縫，就會使建筑物受到嚴重破壞。與無載裂縫相比，荷載裂縫對建筑結構的影響更為不利。在建筑工程設計過程中，雖然國內不少單位都在借鑒西方先進國家的建筑經驗，但是效果不佳。由于預估荷載與實際荷載存在差異性，建筑結構出現(xiàn)裂縫難以避免。

2.4 溫度變化引起的裂縫

溫度變化也是造成建筑物裂縫的重要原因之一。具體而言，混凝土加工技術是建筑物建設過程中必不可少的一項技術。在施工過程中，經常會出現(xiàn)水泥與水產生水化熱的化學現(xiàn)象，并且產生混凝土溫差裂縫和收縮裂縫，進而引起結構性形變，出現(xiàn)明顯的建筑物結構裂縫。主要原因包括以下幾點：（1）為了保證建筑物結構的強度，現(xiàn)在很多建筑物都是由鋼筋混凝土建成的，而水泥在水化過程中會產生水化熱。在混凝土澆筑期間，由于水泥的水化，混凝土溫度會明顯升高，進而產生混凝土溫差應力裂縫。（2）混凝土和磚砌體熱膨脹系數(shù)不同，在溫差變化較大時，建筑很容易產生裂縫。

3、建筑裂縫的產生原因

3.1 材料質量

建筑材料是建筑工程中非常關鍵的因素，混凝土材料的水化熱等會導致建筑裂縫的產生，優(yōu)良的材料質量會增加整個建筑物的硬度、增強荷載能力和承受的拉應力，所以，原材料質量對于裂縫的影響非常大。

3.2 設計因素

人員是結構設計工作的執(zhí)行者，其能力優(yōu)劣直接影響到建筑整體質量的高低。目前，設計人員的能力有強有弱。能力較強的人員，懂得全面思考問題。但這樣的人少之又少，大部分的人員都缺乏業(yè)務素養(yǎng)。在缺少必要信息的前提下，盲目開展工作。由于沒有合理控制，導致事情脫離掌控，想不產生裂縫都難。

3.3 施工因素

在工程項目中，首要保證的是建筑的安全性及穩(wěn)定性。為達成目標，除了要科學設計方案外，還要嚴格控制施工質量?？刂剖侄沃饕校阂劳性O計圖紙確定材料類型及數(shù)量。根據(jù)國家規(guī)范及企業(yè)制度進行施工活動。對施工全過程進行監(jiān)督，以減少違規(guī)行為的出現(xiàn)。從實踐角度來說，能夠全面抓好工作的單位并不多，這也是裂縫頻出的原因。

4、建筑結構設計中控制裂縫的有效措施

4.1 針對溫度裂縫進行防治

針對建筑項目內部結構的詳細設計工作，施工方務必遵照設計原則，切忌產生過多的凹凸，利用這種方式，能夠有效避免由于溫度集中而引發(fā)的墻體裂縫。詳細而言，溫度裂縫的形成關鍵，是因為建筑項目的圈梁等部位出現(xiàn)溫度變形，同時各部位相互作用而導致的。所以，有關建筑物表層的保溫性能的設置，以及頂層磚墻裂縫程度之間將會具備比較直接的關系，在施工環(huán)節(jié)務必要確保建筑項目的表層溫度與相關建設標準保持一致。除此之外，保溫屋面、材料性能及具體的施工方式一定要嚴格遵循標準。而針對建筑結構方面，應當合理加強對應的抗剪功能，橫墻及縱墻頂端都需要配置相應的圈梁，進一步加強建筑結構的總體性能。

4.2 選用高質量的建設原料

高質量的建設原料能夠有效減少微型裂縫的形成概率，水泥作為混凝土的關鍵構成材料，已有的水泥品種豐富多樣，各類材料的實際質量具有較大差異，水泥硬化過程中通常會釋放一定的熱量。不同質量的水泥，其釋放熱量的頻率同樣存在差異，高質量的水泥在釋放熱量的過程中，其速度通常會有所減慢，比如，包含火山灰的水泥，便能夠對自身釋放熱量的速度進行實際掌控，因此在大規(guī)模的建筑項目中使用頻率較高。骨料的粗細、砂石的含泥量等對裂縫也有較大的影響。砂石的含泥量越多，混凝土的穩(wěn)定性越差，越容易產生裂縫，在建筑施工時可根據(jù)不同建筑、不同位置選擇合適的原材料來保證工程質量。

4.3 平面布置的控制措施

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量。當建筑結構平面存在凹凸不規(guī)則情況時，要做好兩件事。第一件，依托工程實際合理添加拉梁。第二件，對平面結構四周樓板進行加厚處理。當然，厚度增加時，鋼筋配置也要調整。除此之外，對結構長度也要進行有效控制，最為常用的手段有后澆帶和膨脹加強帶。后澆帶的使用，能夠有效減少裂縫的產生。其機理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，不給結構裂縫的產生提供機會。當前，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。設計人員要依托現(xiàn)場情況進行選擇，這樣才能達到控制裂縫的目標。

4.4 配筋設計的控制措施

鋼筋在混凝土結構中發(fā)揮重要作用，對其進行管理，能夠提升控制水平。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鋼筋來為其負筋，二是增加雙向鋼筋網。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，一是直徑小，二是間距密。只有滿足兩項要求，才能縮小裂縫。例如，在某工程中選用四邊嵌角結構。在收縮力的作用下，樓板中間會形成貫穿裂縫，從而讓四角出現(xiàn)傾斜，傾斜角為45度。為避免此類問題出現(xiàn)，設計人員就要使用雙層雙向的配筋方法，鋼筋間距保持在100毫米，覆蓋范圍是樓板跨度的四分之一，分散陰陽角的應力，提升建筑結構的整體性能。

4.5 荷載裂縫

荷載裂縫的產生在很大程度上影響到了整個建筑工程的質量，所以在建筑施工過程中，應該重視荷載裂縫的防護工作，加大檢查力度。在施工原材料方面，要保證水泥的質量和細砂的含沙量，只有這樣才能夠保證混凝土強度達到相關的標準規(guī)定，有效避免出現(xiàn)荷載裂縫。此外，在入模坍落度方面也應該進行嚴格的控制，最大程度地降低入模坍落度。在選擇混凝土時，應該根據(jù)相關的設計要求來進行，保證混凝土的質量，重視減水防裂劑的應用。

4.6 不均勻沉降裂縫控制

對于地基不均勻沉降引起的裂縫，相關單位需要采取以下措施對其進行處理：（1）工程設計師在進行設計時，需要全面分析建筑物沉降裂縫、窗間墻水平裂縫、凍土地基引起的裂縫等問題，根據(jù)實際情況選擇科學的設計方案；（2）工程設計師在設計建筑方案時，需要重點把握建筑結構的均勻性和規(guī)則性，避免出現(xiàn)結構性裂縫；（3）工程設計師需要設置沉降縫，并且按照抗震要求完成圈梁布置等工作，進而提高地基強度，從而把建筑物的沉降控制在合理范圍內；（4）設計師需要采取一定措施對軟土地基等特殊地基進行加固。

4.7 重視對混凝土澆筑后的養(yǎng)護工作

在開展混凝土澆筑環(huán)節(jié)工作時，應當對內部水分的蒸發(fā)速度進行嚴格地管控，確?；炷猎诠袒h(huán)節(jié)具備一定的濕度。利用把控水分蒸發(fā)速度的方式，可以實際避免因水分急速蒸發(fā)而形成的裂縫。除此之外，還應當在項目建設環(huán)節(jié)對混凝土的養(yǎng)護工作提起高度關注。建設企業(yè)在結束澆筑環(huán)節(jié)后，應當按照建設手冊中規(guī)定的標準，對混凝土開展養(yǎng)護工作，在半天內應當指派專項人員，圍繞混凝土開展溫度、濕度的保養(yǎng)工作。針對詳細的養(yǎng)護標準，應當依據(jù)所在地區(qū)的實際環(huán)境開展決策。同時，在開展維護的時候，應當用塑料薄膜全面覆蓋混凝土，并且及時開展灑水工作，避免養(yǎng)護期間混凝土內部的水分無故流失。需要注意的是，還應當在養(yǎng)護期間完成溫度測量工作，圍繞養(yǎng)護期間氣溫與濕度開展記載，確保養(yǎng)護期間混凝土的溫度等符合標準，進一步保障養(yǎng)護工作成果。

4.8 加強建設的管理效力

建筑項目在開展建設環(huán)節(jié)時，現(xiàn)場作業(yè)人員往往不具備較高的業(yè)務素質，這種情況下，便需要加強管理工作的實施效率，提高對施工技術的支持力度，定期面向作業(yè)人員開展培訓教育工作。比如，振搗頻率與相關建設標準是否保持一致；初次凝固前加強振搗的次數(shù)以減少產生裂縫的可能性、在容易開裂的部位適當添加一些預埋件以降低產生裂縫的可能性等。認真遵循建設方案、實施流程、建設的前后步驟等開展建設作業(yè)，針對工作人員的具體工作職責進行清晰劃分，相關工程師務必進入作業(yè)現(xiàn)場開展指導督促工作。對于存在的操作失誤需要第一時間提供指導糾正，引導作業(yè)人員開展精準的技術實操，并進一步提升其思想認知，積極創(chuàng)建高質量的建筑項目，大幅度降低裂縫的形成概率。

結論：

綜上所述，建筑項目形成裂縫，不但降低其美觀度，而且還嚴重侵害作業(yè)人員的生命健康安全，阻礙了后期的正常使用。由于鋼筋混凝土的構造極易產生裂縫，應當對裂縫的控制引起高度關注，盡管大多數(shù)裂縫不具備有害性，并未實際影響建筑物的整體質量。但仍有部分裂縫可能位于建筑結構的重要部位，因外部環(huán)境影響，引發(fā)極大的安全隱患，時刻威脅著建筑結構的使用強度與安全。鑒于此，相關部門應當重視對建筑裂縫方面的探析，優(yōu)化建筑結構設計，科學防治有害裂縫的形成，進一步確保建筑項目的整體質量與建筑結構的總體平穩(wěn)性。

參考文獻：

[1]白玉國.混凝土裂縫分析及其防治探討[J].綠色環(huán)保建材，2019（8）：24+27.

[2]宋智勇.淺析房屋建筑中現(xiàn)澆混凝土裂縫控制策略[J].四川水泥，2019（7）：158.

[3]張海輝.建筑結構設計中控制現(xiàn)澆混凝土裂縫的措施研究[J].建筑技術開發(fā)，2019，46（3）：139-140.

[4]宓小萌.建筑結構設計裂縫成因及控制措施探析[J].建筑技術開發(fā)，2019（21）：9-10.

[5]王穎，周正.對建筑結構設計中控制裂縫解析[J].居業(yè)，2019（11）：13-14.

[6]辜明益.論建筑結構設計中如何控制裂縫[J].住宅與房地產，2019（18）：85.