探討建筑結構設計出現裂縫的原因及對策

秦愛元

（國策眾合（北京）建筑工程設計有限公司（晉城太行分公司），山西 晉城 048000）

城市化步伐的加快，給我國建筑工程帶來一定發(fā)展空間，隨著規(guī)模的增大，卻日益暴露出很多問題，建筑結構設計出現的裂縫，就是其中之一，受施工工藝及水平等因素的影響，往往會對工程質量造成不利。因此，現代社會發(fā)展視域下，就要重視建筑結構設計中產生的裂縫分析，結合施工現實情況，優(yōu)化結構設計工作，提升施工整體質量。

1 建筑結構設計裂縫的主要類型

現階段，建筑結構設計裂縫主要包含以下幾種類型。

1）塑性收縮裂縫。此種裂縫類型比較常見（如圖1所示），重點是因為施工缺乏合理性和規(guī)范性，對于大部分塑性收縮裂縫，具有多樣性。裂縫之間距離，相對而言比較廣泛，尤其是最小的，僅僅只有零點幾毫米，而間距最大的可能會有1mm。施工初期，裂縫表現不是很明顯，時間一長，就會發(fā)展成連續(xù)性裂縫，想要控制和預防此類裂縫問題，對于施工作業(yè)人員，就要重視“水泥”和“混凝土水膠比”應用量。若是面臨大風且高溫環(huán)境施工情況，則需要有效控制施工質量，確保其與實際施工要求相符合[1]。

圖1 塑性收縮裂縫圖

2）塑性沉降裂縫，在建筑結構設計當中，該類裂縫出現次數較多（如圖2所示），通過仔細觀察，我們可以發(fā)現其具有一定特征，就是兩邊窄和中間寬，形狀與梭型比較類似。一般情況下，這種裂縫會發(fā)生在建筑梁板和變截面以及梁柱的交匯位置，從深度方面講，可以直接到達鋼筋表面。塑性沉降裂縫的進一步控制和預防，對施工作業(yè)人員具有很高要求，既要控制坍落度和水灰比，還要關注砂率，只有考慮以上因素，才能對其進行有效控制。若是施工中使用的是截面間距較大構件，應在較深位置開展?jié)仓ぷ鳎o置相應時間后，確保沉降穩(wěn)定性，之后和上部界面層一起澆筑。還需格外關注，對保護層厚度進行有效控制[2]。

圖2 塑性沉降裂縫

3）溫度應力裂縫。對于溫度應力裂縫來說，指的是受外界不良因素影響，使得建筑結構產生裂縫問題?；炷翝仓┕み^程中，一般要花費很長時間，加上晝夜溫差和室內外溫度差的影響，使得混凝土內外散熱均勻性不足，從而影響混凝土澆筑作業(yè)。在強度方面，溫差拉應力如果大于混凝土本身可以承載的拉應力，就會產生溫度應力裂縫。從表面看，雖說此種裂縫不是特別明顯，但是會產生一定危害，嚴重影響建筑使用功能。溫度應力裂縫表現為深度不一，想要有效預防，就要在施工中，避免環(huán)境及溫度產生的不良影響，強化施工質量控制工作[3]。

2 建筑結構設計出現裂縫的原因

結合實際建筑結構設計情況來看，目前，我國建筑結構設計出現裂縫主要原因包含以下幾個方面。

1）荷載過大，荷載裂縫主要指的是鋼筋混凝土在長時間作用下，承受過大荷載，而產生的一種裂縫。此類裂縫產生的主要原因是鋼筋混凝土遭受大于“設計荷載”的影響。建筑結構設計過程中，應統籌兼顧，考慮建筑結構自身的抗裂性，對某些結構進行重點研究和分析，明確承載的荷載，并且掌握荷載承受的主要因素。與國外相比較，我國建筑結構荷載設計值比較低，發(fā)展具有一定滯后性，一定程度上使得建筑結構設計裂縫出現的概率增加[4]。

2）地基不均勻沉降，在建筑工程中，地基發(fā)揮著重要作用，不僅承受著建筑物自身的重量，還承受著其他荷載。以上部荷載為例，其會對地基應力產生相應影響，造成地基應力深度和擴散范圍變化。加上地基土體并非均質，在承載應力變化過程中，一般是由中間，逐漸朝著兩邊減少。因此，地基有時會出現不均勻沉降，這時候，對應建筑物就會產生裂縫，裂縫是否嚴重，和施工企業(yè)采取的應對措施具有很大關聯，若是在施工中發(fā)現有裂縫形成，就要立刻對其加固，防止裂縫繼續(xù)擴散造成的不良影響。與此同時，實際施工中，若是沒有確保骨料與砂土混合均勻，混凝土含水量與施工要求相符合，就開展?jié)仓鳂I(yè)，往往會使得建筑物產生塌陷，無法將地基所承受的應力進行分散，進而造成裂縫問題[5]。

3）溫差變化，建筑施工過程中，混凝土的使用，會產生大量水熱化現象，造成周圍環(huán)境溫度升高，此種溫度變化，經常會形成裂縫。開展建筑施工時，會使用到砌體與混凝土，這兩種材料，不管是在膨脹系數，還是在溫度吸收方面，都存在一定的差異性。若是水熱化的出現，使得混凝土溫度得以提升，而砌體溫度沒有變化，此時，屋面和墻面之間，就會出現溫度內應力，隨著溫度的增加，其內應力也會逐漸變大。建筑部分溫度內應力一旦超過自身抗裂強度，建筑物則會發(fā)生裂縫。除此之外，溫度裂縫的出現，還和季節(jié)有很大關系。比如，夏天溫度比較高，建筑物受太陽的長期輻射，其阻熱性能就會變低，這種現象會造成墻體和樓蓋之間，出現很大溫差，從而增加裂縫產生的概率[6]。

3 建筑結構設計裂縫的有效解決對策

想要進一步解決建筑結構設計中出現的裂縫，就要綜合考慮各個方面影響因素，控制建筑結構裂縫的產生，提升建筑工程整體施工水平與質量。具體可以從以下幾個方面入手。

3.1 強化建筑結構設計水平

將建筑結構設計水平進一步增強，對預防裂縫的產生，具有一定積極意義。該項過程進行可以結合三個方面開展。

1）優(yōu)化結構整體設計，作為設計人員，在設計工作之前，要做好施工現場的勘察工作，系統收集各類信息數據，從而確保設計和建筑結構體系要求相一致。比如，結構承載力和作用大小，設計之前，就要做好計算，進行有效預估。還要計算溫度變化情況，對混凝土材料后續(xù)變化特點進行充分把握，評估混凝土結構受溫度應力的實際大小。建筑結構設計時，還要對約束機制加以科學選取，從而抵抗和釋放混凝土溫度應力。就拿建筑結構受力設計來說，不僅要堅持整體性原則，還要保障建筑結構自身的受力性能，結合受力原理特征，促進受力分析和受力圖一致[7]。高層建筑結構設計，還要分析“抗荷載”和“抗變形”等能力，確保結構尺寸的有效設計，強化建筑結構的平衡性，防止裂縫產生。

2）重視混凝土設計，建筑施工中，混凝土造成的裂縫問題非常常見，想要對其預防，就要重視混凝土設計，提升設計自身水平。設計期間，要掌握混凝土強度等級，若是等級很高，則會增加水泥用量，在凝固期間，就會發(fā)生水熱化，從而造成裂縫問題。若是等級強度很低，則會使得降低抗壓性能，造成裂縫。若是混凝土坍落度很大，澆筑時有可能會出現離析，相反，則會導致密實度不佳，產生裂縫。特別是設計地下室等建筑結構時，要使用抗?jié)B混凝土，施工中在混凝土中添加適量的外加劑，減少裂縫出現。而在構件當中，科學設定構造鋼筋，能夠進一步控制裂縫?，F階段，應力分析主要對象為結構承受應力，在保障鋼筋結構應力同時，應合理利用構造鋼筋，確保建筑結構的耐久性和穩(wěn)定性。實現這一目標，要結合相應要求和標準，合理配置鋼筋，確保配置位置的可行性和合理性。作為設計者，就要熟悉各類構件，采用科學構造配筋方法，從而增強應用水平。比如，高強度鋼筋構件的使用，可以防止混凝土出現開裂，還能規(guī)避地基沉降，使得建筑結構設計更加科學[8]。

3）增強預應力設計水平，建筑結構預應力設計工作的有效開展，需要考慮“鋼筋”和“幾何結構”等因素，對于設計方案的優(yōu)化，不但要將結構自身重量減輕，而且還要節(jié)約鋼筋使用量，這就要求在施工過程中，控制建筑結構長度，將其控制在合理范圍中。另外，地下部位，應設置后澆帶，利用密孔鋼絲網，加固周圍混凝土。若是長度超過規(guī)定標準，可以使用“沉降縫”和“后澆帶”等方式，降低裂縫的出現。

3.2 荷載裂縫和地基不均裂縫的控制

一方面，針對荷載裂縫，在某種條件下會對建筑工程質量產生影響，因此，在施工當中，就要重視荷載裂縫防護作業(yè)，加大檢查力度。需要對原材料質量進行有效監(jiān)控，確保水泥質量和細沙含量，保證混凝土強度達到施工要求，從而避免荷載裂縫問題。與此同時，對于入模坍落度，要合理控制，這樣可以將坍落度加以降低。混凝土選擇，要結合設計要求進行，保障質量同時，還要科學應用減水防裂劑，從而滿足混凝土強度等施工要求[9]。

另一方面，地基不均勻情況，要及時進行調查，除了勘察施工區(qū)域地質環(huán)境之外，工作人員還需將地區(qū)較弱區(qū)域加固，提升地基施工整體水平。開展地基加固工作時，要根據上部結構，考量多方面確定最終的施工方案，從而確保施工方案的經濟性、安全性和整體性。修改上部結構時，應適當改變建筑物體型，將建筑物基礎斷開，確保自由沉降，只有這樣，才能防止裂縫產生。對于沉降縫的設置，需要結合建筑施工要求和標準進行，還要防止雜物落入沉降縫中，從而解決地基不勻帶來的不利影響。

3.3 合理管控材料質量

水泥質量的好壞，會對混凝土力學性能產生影響，因此，在材料選擇過程中，需要選取合格材料，比如，外加劑的選擇，要由正規(guī)廠家生產，并且具備質量保障相關文件。而有著很高抗裂性的混凝土，需要使用纖維混凝土間混凝土本身抗裂性加以增加。摻合料和骨料選擇，要結合施工標準，還要將砂細度模數進行有效規(guī)范。如果骨料級配與含泥量很差，就要使用不同粒徑骨料優(yōu)化配合，確保級配最佳。在混凝土攪拌過程中，最佳的方式就是加入相應級別的粉煤灰，這樣可以將抗裂性能改善。水膠比不能過大也不能過小，要控制在合理范圍內，一般是0.4～0.55之間。關于混凝土配合比，可以適當采用表1所示內容進行，在滿足各類要求前提下，需要使用坍塌度較小的混凝土拌合物，這樣做的目的是防止離析等問題，使得表面減少裂縫的產生。

表1 混凝土配合比（C20）

3.4 控制溫差變化造成的裂縫

建筑施工過程中，要進行科學規(guī)劃，就拿保溫層來說，要結合不同施工區(qū)域，合理選擇保溫層類型。若是混凝土本身及外部環(huán)境造成升溫現象，合理選擇保溫層，能夠將屋頂與屋面間的溫度差減低，使得溫差變化產生的裂縫得以緩解。施工人員開展砌筑工作時，為了防止結構擴張與收縮，需要合理設置伸縮縫，保障位置和大小的科學性，從而為溫度變化影響結構變化，提供緩沖空間，防止墻體出現變形。此外，混凝土水熱化，還會形成裂縫，因此，選擇水泥時，盡量選取低水熱化的，若是氣溫較高，攪拌混凝土時，就要選擇低溫水，實施混合攪拌，從而對溫度固化與水分添加量條件進行有效控制，確保混凝土表面溫度與濕度，滿足施工要求，防止裂縫出現。

4 結語

綜上所述，想要從根本上將建筑結構設計中出現的裂縫問題加以解決，相關人員就要樹立現代發(fā)展理念，認識到建筑結構設計重要性，明確裂縫產生的類型，對裂縫原因進行重點分析與研究，找出科學有效的解決措施，最大程度減少裂縫的產生，從而確保建筑結構整體質量，為我國建筑行業(yè)有序發(fā)展奠定堅實基礎，為社會主義建設增光添彩。