淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫與防火控制

作者簡介：

金冬冬（1986- ），男，漢族，內(nèi)蒙古察哈爾右翼后旗人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

摘要：

本文探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫控制與防火控制的關(guān)聯(lián)性，強(qiáng)調(diào)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的控制措施。通過良好的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式選擇和合適的材料應(yīng)用，可以有效減緩裂縫的產(chǎn)生。在防火控制方面，通過防火建筑設(shè)計(jì)、使用防火建筑材料、安裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)以及合理設(shè)計(jì)和配置滅火系統(tǒng)，可以提高建筑的防火水平。這些措施的綜合應(yīng)用有助于提升建筑的整體質(zhì)量和安全性，滿足人們對于安全居住和工作環(huán)境的需求。

關(guān)鍵詞：

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；裂縫控制；防火控制；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

引言

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，裂縫控制和防火控制是兩個(gè)至關(guān)重要的方面。裂縫控制關(guān)乎結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，而防火控制則直接關(guān)系到建筑的安全性。本文將就這兩個(gè)方面的關(guān)聯(lián)性以及在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的控制措施進(jìn)行探討，旨在提高建筑的整體質(zhì)量和安全性。

一、裂縫控制與防火控制的關(guān)聯(lián)性

裂縫控制與防火控制的關(guān)聯(lián)性體現(xiàn)在建筑材料的選擇上。在裂縫控制方面，選用具有較好抗變形性能的材料可以有效減緩裂縫的產(chǎn)生。在防火控制方面，需選擇具備良好防火性能的建筑材料，以降低火災(zāi)發(fā)生時(shí)材料燃燒的可能性，減緩火勢蔓延。因此，建筑材料的選擇應(yīng)綜合考慮裂縫控制和防火控制要求。合理選擇結(jié)構(gòu)形式可以減少結(jié)構(gòu)受力引起的裂縫，同時(shí)在防火方面，某些結(jié)構(gòu)形式可能更有利于防火隔離。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，工程師需要綜合考慮裂縫控制和防火控制的需求選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。

良好的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也是裂縫控制和防火控制的基礎(chǔ)?；A(chǔ)是建筑的支撐系統(tǒng)，通過合理設(shè)計(jì)可以減緩裂縫的產(chǎn)生，并在火災(zāi)發(fā)生時(shí)確保建筑的穩(wěn)定性?；A(chǔ)設(shè)計(jì)需要充分考慮地質(zhì)條件和建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，以滿足裂縫控制和防火控制要求。在防火控制方面，建筑的整體設(shè)計(jì)也需要考慮阻止火勢蔓延的措施。通過合理設(shè)置防火墻、防火隔離帶等設(shè)計(jì)，可以有效控制火勢傳播，減小火災(zāi)帶來的危害。這與裂縫控制的理念相呼應(yīng)，都是為了保障建筑在面臨不同威脅時(shí)能夠保持安全[1]。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的控制措施

（一）良好的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在建筑工程中，良好的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是確保結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定性和耐久性的關(guān)鍵步驟，通過充分考慮地質(zhì)條件、建筑荷載和基礎(chǔ)形式等因素，設(shè)計(jì)者可以降低基礎(chǔ)沉降引起的結(jié)構(gòu)變形，從而有效減少裂縫的發(fā)生可能性?？紤]地下土層的性質(zhì)、承載能力、水平和垂直變化以及可能存在的地下水情況。通過地質(zhì)勘察，獲取地質(zhì)數(shù)據(jù)，為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的土壤參數(shù)，確?；A(chǔ)的承載能力符合結(jié)構(gòu)要求。

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要考慮建筑物所受的各種荷載，包括靜載、動(dòng)載和可變的活荷載。通過合理分析和計(jì)算，確定荷載的分布情況，確?；A(chǔ)能夠均勻承受荷載，避免荷載集中導(dǎo)致基礎(chǔ)不均勻沉降，從而減小結(jié)構(gòu)變形和裂縫風(fēng)險(xiǎn)。不同類型的建筑可能需要不同形式的基礎(chǔ)，如淺基礎(chǔ)（如擴(kuò)展基礎(chǔ)、帶梁基礎(chǔ)）、深基礎(chǔ)（如樁基、筏基）等。根據(jù)地質(zhì)條件和建筑荷載，選擇適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)形式，確?；A(chǔ)能夠有效分散荷載，降低基礎(chǔ)沉降引起的變形。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮基礎(chǔ)的抗裂性能，應(yīng)選擇具有較好抗裂性能的建筑材料，如纖維混凝土、添加裂縫抑制劑的混凝土等，通過合理的配筋和增強(qiáng)措施，提高基礎(chǔ)的抗裂能力，減少裂縫發(fā)生。

（二）使用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式

不同的結(jié)構(gòu)形式對于荷載的分布和結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性有著重要影響。通過綜合考慮建筑用途、荷載分布以及土壤條件，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)等，可以有效減小結(jié)構(gòu)受力不均勻引起的裂縫，提高結(jié)構(gòu)的整體性。在選擇結(jié)構(gòu)形式時(shí)，需要綜合考慮建筑的用途，包括建筑物的功能、空間布局和荷載特點(diǎn)。例如，大跨度的空間可能需要采用底部框架上部網(wǎng)架的形式，底部框架來提供足夠的支撐。辦公樓可能更適合采用框架結(jié)構(gòu)，通過綜合考慮建筑用途，選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式，可以更好滿足建筑的功能需求[2]。

選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式有助于提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。例如，框架結(jié)構(gòu)具有較好的整體剛度和穩(wěn)定性，可以有效抵抗水平荷載，適用于地震區(qū)域。梁柱結(jié)構(gòu)則更適合承受垂直荷載，可用于提供大空間的支撐。通過在設(shè)計(jì)中考慮結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，可以降低結(jié)構(gòu)受力不均勻引起的裂縫風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)構(gòu)形式的選擇還需考慮土壤條件，以確保地基能夠有效承受結(jié)構(gòu)荷載，不同的土壤條件可能對結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)提出不同要求[3]。

（三）采用適當(dāng)?shù)牟牧?/p>

選擇具有良好抗壓性能的材料對于結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度至關(guān)重要。在受到垂直荷載的作用下，建筑材料需要具備足夠的抗壓強(qiáng)度，以保證結(jié)構(gòu)不會(huì)因承受荷載而發(fā)生受壓破壞，混凝土是常用的抗壓強(qiáng)度材料，其性能可以通過混凝土配合比的合理設(shè)計(jì)來優(yōu)化。除了抗壓性能，抗拉性能同樣是選擇建筑材料時(shí)需要考慮的重要因素，結(jié)構(gòu)在使用過程中可能受到拉力的作用，因此選擇具有良好抗拉強(qiáng)度的材料至關(guān)重要。鋼材是一種常見的抗拉強(qiáng)度材料，可以用于構(gòu)建受拉力作用較大的構(gòu)件，如梁和索桿等?；炷梁弯摻罱M合成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)同時(shí)具有抗壓和抗拉性能。

不同的環(huán)境可能導(dǎo)致材料受到不同的影響，如潮濕的氣候可能導(dǎo)致金屬腐蝕，而高溫環(huán)境可能對某些材料的性能產(chǎn)生影響。選擇對特定環(huán)境條件具有良好適應(yīng)性的材料，有助于延長結(jié)構(gòu)的使用壽命并減小裂縫的形成風(fēng)險(xiǎn)。在整個(gè)結(jié)構(gòu)中，不同的構(gòu)件和材料需要具有相近的物理性質(zhì)，以確保它們在受力過程中能夠協(xié)同工作?？紤]到結(jié)構(gòu)材料的相容性，可以減少由于材料差異引起的結(jié)構(gòu)變形和裂縫的發(fā)生。在混凝土和鋼結(jié)構(gòu)中，通過適當(dāng)?shù)倪B接方式和細(xì)致的材料選用，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)材料的良好相容性。

三、施工與維護(hù)階段的控制措施

（一）控制混凝土的溫度和濕度

混凝土的配合比直接受其溫度和濕度的變化影響。在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，需要考慮使用的水灰比、水泥類型、礦物摻合料等因素。適當(dāng)調(diào)整這些參數(shù)，使混凝土在凝固硬化過程中的溫度和濕度變化更加均勻，降低裂縫發(fā)生概率。施工季節(jié)對混凝土溫度的影響明顯，在極端高溫或低溫季節(jié)施工，混凝土的溫度變化幅度較大，容易引發(fā)裂縫，選擇適當(dāng)?shù)氖┕ぜ竟?jié)，避免極端氣溫條件下施工，有助于減小混凝土的溫度變化。

為了控制混凝土溫度，可以使用降溫劑。降溫劑是一種能夠減緩混凝土凝固過程的添加劑，通過延緩水泥水合反應(yīng)，減少混凝土溫升。這樣可以使混凝土溫度變化更為緩慢，減小溫度差，從而降低裂縫的形成風(fēng)險(xiǎn)。在高溫天氣下的混凝土施工中，使用降溫劑是一種常見的有效措施。在混凝土澆筑過程中，合理控制澆筑速度也是控制溫度變化的關(guān)鍵，過快的澆筑速度可能導(dǎo)致混凝土溫度升高過快，增加裂縫風(fēng)險(xiǎn)。因此，在澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)根據(jù)具體情況控制澆筑速度，確?；炷辆鶆蚰?，降低溫度梯度[4]。

（二）采用適當(dāng)?shù)臐仓宛B(yǎng)護(hù)方法

澆筑速度是混凝土早期強(qiáng)度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。過快的澆筑速度可能導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)較大的溫度梯度，增加裂縫風(fēng)險(xiǎn)。因此，在澆筑過程中，需要合理控制澆筑速度，確?；炷聊軌蚓鶆蚰蹋苊庖驕囟炔町愐鸬膬?nèi)部應(yīng)力，減小裂縫發(fā)生概率。通過適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施，如噴水養(yǎng)護(hù)、覆蓋濕布、使用保濕膜等，可以有效控制混凝土的溫度和濕度，防止過快脫水，確保混凝土充分水化反應(yīng)，提高強(qiáng)度，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)期限，使混凝土在早期獲得足夠的強(qiáng)度，有助于減小裂縫擴(kuò)展風(fēng)險(xiǎn)。

在施工過程中，合理控制混凝土的溫度變化是防止裂縫的重要手段，避免在極端高溫或低溫條件下澆筑混凝土，采用降溫劑等措施控制混凝土的溫度升降速率。通過降低溫度變化，可以降低混凝土的收縮和膨脹，減小裂縫發(fā)生概率。采用適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)設(shè)備，確?；炷猎跐仓^程中能夠充分密實(shí)，減小孔隙度，提高混凝土的整體性。通過精確控制澆筑工藝，可以降低結(jié)構(gòu)變形，減小裂縫的形成風(fēng)險(xiǎn)。

（三）控制施工過程中的震動(dòng)和振動(dòng)

在建筑施工過程中，震動(dòng)和振動(dòng)是裂縫產(chǎn)生的主要原因之一。通過采取一系列減震措施、合理安排施工工序以及控制施工設(shè)備的振動(dòng)水平，可以有效降低結(jié)構(gòu)的振動(dòng)影響，減小裂縫產(chǎn)生概率。為了減小施工振動(dòng)對結(jié)構(gòu)的影響，可以采取一系列減震措施，使用減震墊、減震支座等技術(shù)，能夠有效隔離振動(dòng)傳遞到結(jié)構(gòu)中。此外，采用彈性元素，如彈簧、橡膠墊等，可以吸收部分振動(dòng)能量，減緩振動(dòng)的傳播速度，降低對結(jié)構(gòu)的影響。盡量避免在同一區(qū)域連續(xù)進(jìn)行大型設(shè)備的振動(dòng)施工，減小結(jié)構(gòu)受到的振動(dòng)沖擊，通過合理的工序安排，可以降低振動(dòng)的累積效應(yīng)，減小對結(jié)構(gòu)的損害。采用低振動(dòng)設(shè)備、振動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)等，可以降低施工過程中設(shè)備振動(dòng)的水平。定期檢查和維護(hù)施工設(shè)備，確保其正常工作狀態(tài)，有助于減小不穩(wěn)定振動(dòng)對結(jié)構(gòu)的影響。

四、防火控制措施

（一）阻止火勢蔓延的建筑設(shè)計(jì)

阻止火勢蔓延的建筑設(shè)計(jì)是建筑防火控制的重要組成部分，其目的在于減緩火災(zāi)傳播速度，最大限度減小火勢對建筑和人員的危害。在這方面，建筑設(shè)計(jì)需要綜合考慮多個(gè)方面的因素，以確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠有效控制火勢蔓延。防火隔離帶是在建筑中設(shè)置的一種不易燃燒的隔離區(qū)域，用于阻隔火源傳播。這可以通過設(shè)置防火墻、防火隔板等方式來實(shí)現(xiàn)。防火墻具有防火、阻煙、隔熱等功能，能夠有效隔離不同區(qū)域的火勢，防止火勢蔓延。

建筑中采用阻火材料也是重要的設(shè)計(jì)手段。阻火材料具有抗燃燒、耐高溫的特性，可以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)減緩火勢蔓延速度。例如，使用阻燃?jí)w材料、阻燃屋頂材料等，能夠有效提高建筑的整體防火水平。通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要避免火勢通過通風(fēng)管道傳播，同時(shí)確保通風(fēng)系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)關(guān)閉，減小火勢蔓延可能性。在大型建筑設(shè)計(jì)中，還需考慮防火分區(qū)的設(shè)置，將建筑劃分為不同的防火分區(qū)，可以有效隔離火源，降低火災(zāi)對整體建筑的影響，需要合理規(guī)劃建筑布局確保每個(gè)分區(qū)都具有獨(dú)立的防火控制能力[5]。

（二）使用防火建筑材料

防火建筑材料具有抗燃燒、阻燃、不易傳播火勢等特性，能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)有效防止火勢蔓延，降低火災(zāi)造成的損失。建筑外墻材料的選擇至關(guān)重要，防火外墻材料通常采用具有良好抗燃性能的材料，如防火保溫板、礦棉板等。這些材料能夠在火災(zāi)中形成有效阻隔，防止火勢穿透外墻，降低火勢傳播速度。選擇不易燃燒、阻燃的屋頂材料，如防火型瀝青瓦、金屬屋面等，能夠有效降低火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)。合理設(shè)計(jì)屋頂結(jié)構(gòu)，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)屋頂不易燃燒，對于整體建筑的防火性能至關(guān)重要[6]。

室內(nèi)裝修材料也是防火建筑材料的重要組成部分。選擇不易燃燒、阻燃的室內(nèi)裝修材料，如防火型涂料、防火板材等，能夠有效減緩火勢蔓延，提高建筑內(nèi)部的防火水平。特別是在公共場所和高層建筑中，對室內(nèi)裝修材料的防火要求更為嚴(yán)格。防火建筑材料的應(yīng)用還包括門窗、隔墻、樓梯等建筑元素。選用具有良好防火性能的材料，如防火門、阻燃隔墻、防火樓梯等，能夠有效隔離火勢，保障人員的疏散和安全。通過在建筑設(shè)計(jì)和施工中選擇具有良好防火性能的材料，可以有效提高建筑的整體防火水平，降低火災(zāi)帶來的風(fēng)險(xiǎn)和損失。在建筑行業(yè)中，對于防火建筑材料的不斷研發(fā)和創(chuàng)新，將對建筑的安全性和可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極影響[7]。

（三）安裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

煙霧探測器能夠及時(shí)感知到空氣中的煙霧顆粒，溫度傳感器可監(jiān)測周圍溫度的異常變化。當(dāng)系統(tǒng)探測到異常情況時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，通知相關(guān)人員進(jìn)行應(yīng)急處理。系統(tǒng)配備的火警報(bào)警器是確?；馂?zāi)信息傳達(dá)到人員的關(guān)鍵設(shè)備，這些報(bào)警器通常包括聲光報(bào)警器，通過響亮的聲音和明亮的燈光傳達(dá)火災(zāi)警報(bào)，迅速引起人們的警覺。在大型建筑中系統(tǒng)還可以與建筑的公共廣播系統(tǒng)相連接，以實(shí)現(xiàn)更廣泛的覆蓋和通知[8]。

結(jié)語

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，裂縫控制與防火控制的有機(jī)結(jié)合是確保建筑安全的重要因素。通過深入研究裂縫控制與防火控制的關(guān)聯(lián)性，強(qiáng)調(diào)了在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段采取的關(guān)鍵措施。良好的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式選擇和合適的材料應(yīng)用對于裂縫的抑制至關(guān)重要。在防火方面，防火建筑設(shè)計(jì)、防火建筑材料的使用以及火災(zāi)報(bào)警和滅火系統(tǒng)的合理配置都是提高建筑整體防火水平不可或缺的步驟。這些綜合措施不僅保障了建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性，同時(shí)確保了建筑在火災(zāi)發(fā)生時(shí)的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]朱金梅.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中控制裂縫的措施分析[J].居舍，2022（32）：102-105.

[2]郭金成.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫成因及控制措施探析[J].中華建設(shè)，2022（06）：63-65.

[3]白惠更，楊國棟.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中控制裂縫的措施[J].居舍，2021（17）：92-93.

[4]李勛文.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫控制措施的研究[J].磚瓦，2021（06）：93-94.

[5]馬文亭.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制措施分析[J].磚瓦，2021（04）：173-174.

[6]郝麗娜.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中控制裂縫的措施[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2017，15（21）：2.

[7]孫琛.對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中控制裂縫的分析[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2014（12）：178.

[8]錢文浩.淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫控制措施[J].建筑與裝飾，2021（22）：37-39.