試論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制裂縫的措施

張寧

摘 要：隨著社會的不斷進(jìn)步與發(fā)展，建筑工程項(xiàng)目也日益增多，并且多工程的質(zhì)量要求也越來越嚴(yán)格，這其中也包括對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。在建筑設(shè)計中，較為常見的問題是結(jié)構(gòu)中的裂縫現(xiàn)象。建筑物出現(xiàn)裂縫能夠?qū)φw的安全性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，為了防止這種現(xiàn)象法人出現(xiàn)必須提前做好防御工作。筆者就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫想象出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析，然后提出了相應(yīng)的控制方法。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；裂縫；控制措施

引言

對于建筑項(xiàng)目施工而言，如果在實(shí)際施工時，采用的施工工藝與技術(shù)不當(dāng)，或者是質(zhì)量管理力度不足，容易造成建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，影響到建筑使用的安全性與耐久性的同時，給建筑結(jié)構(gòu)的表面美觀及質(zhì)量帶來負(fù)面影響，因此在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，采用何種有效控制措施來預(yù)防與控制裂縫的形成，是值得探討的問題。

1 簡要介紹裂縫的特征

其特征有：

（1）很大一部分建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫是垂直產(chǎn)生的，建筑工程結(jié)構(gòu)裂紋尺寸與墻的實(shí)際高度相同，建筑結(jié)構(gòu)裂縫的實(shí)際形狀為中間向二邊擴(kuò)展直至消失。

（2）大部分的結(jié)構(gòu)裂縫寬度通常小于0.3毫米，只有少數(shù)的結(jié)構(gòu)裂縫寬度大于0.3毫米。

（3）結(jié)構(gòu)裂縫的位置很大的概率出現(xiàn)在墻體的中部，只有少數(shù)的結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)在墻的兩端。

（4）拆除模板后結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的概率更大，這意味著結(jié)構(gòu)的裂縫和溫度的快速變化有很大關(guān)系。

（5）時間的變化后，裂縫會出現(xiàn)不同的變化，發(fā)展的方向逐漸發(fā)生變化，但實(shí)際結(jié)構(gòu)裂縫的寬度通常不會改變。

（6）擋土墻的回填過程中，結(jié)構(gòu)裂縫一般出現(xiàn)松弛的現(xiàn)象，但實(shí)際并不特別嚴(yán)重的泄漏問題。

2 建筑工程結(jié)構(gòu)裂縫的危害

2.1 整體強(qiáng)度減弱

當(dāng)建筑工程結(jié)構(gòu)在設(shè)計中出現(xiàn)裂縫時，建筑工程的整體強(qiáng)度將會被直接影響，裂縫會使混凝土的鋼筋暴露在建筑表面，鋼筋更容易受到水和空氣等外界因素的腐蝕而質(zhì)量下降，建筑工程項(xiàng)目強(qiáng)度也隨之下降。而且，建筑工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的下降還會加重裂縫問題，使建筑工程出現(xiàn)惡性循環(huán)，建筑物的耐久性逐漸變低，影響建筑物在工程后期的使用性，減少建筑物壽命。

2.2 建筑工程結(jié)構(gòu)抗剪承載力減弱

裂縫問題除了對建筑整體強(qiáng)度和建筑剛性有影響外，還會降低建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的抗剪承載力。裂縫的出現(xiàn)，支撐抗剪作用的截面面積越來越小，建筑工程的抗剪力就會下降，建筑工程的抗剪承載力變低時，建筑物會更容易出現(xiàn)程度不同的裂縫問題，使建筑工程結(jié)構(gòu)的完整性被嚴(yán)重破壞。

2.3 建筑剛性減弱

在建筑工程設(shè)計結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫問題后，裂縫截面位置中總會發(fā)生不同程度的上移，這種上移現(xiàn)象會影響建筑工程的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。而裂縫不斷加寬，會導(dǎo)致建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形，降低了建筑物的剛度性能，使建筑物不能長時間承受高壓作用力，降低了建筑工程項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)的疲勞度。

3 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂縫問題產(chǎn)生的原因

3.1 溫度應(yīng)力影響

在建筑工程中，溫度應(yīng)力是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生裂縫的主要原因，而溫度應(yīng)力出現(xiàn)變化主要是由于建筑工程存在自生應(yīng)力和約束應(yīng)力。建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫度不同使得建筑結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生的溫度應(yīng)力是自生應(yīng)力，常出現(xiàn)在一些尺寸較大的構(gòu)件上。當(dāng)早晚溫差變大或者混凝土表面散熱率不均勻，建筑物就會產(chǎn)生這種自生應(yīng)力使建筑工程表面出現(xiàn)裂縫。例如建筑工程施工中，施工人員按照要求對混凝土澆筑后，水泥內(nèi)部熱量比混凝土表面溫度散發(fā)速度慢，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著的壓力變化，導(dǎo)致混凝土撕裂變形，出現(xiàn)裂縫。

3.2 原材料質(zhì)量的管控問題

原材料質(zhì)量的管控問題，具體包括混凝土砂石、水泥與粗細(xì)骨料的選擇質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、混凝土材料的配合比不恰當(dāng)，部分砂石含泥量高于標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度與抗?jié)B性能下降，在澆筑后容易形成網(wǎng)狀裂縫。因此在施工材料的選擇方面，施工單位必須依據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)要求與合同條例，選擇與施工項(xiàng)目相應(yīng)的施工材料，并依據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來配置原材料的配合比，以提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，減小建筑裂縫發(fā)生的概率。

3.3 塑性變形的影響

塑性變形也會導(dǎo)致裂縫的生成，一般這種情況發(fā)生在硬化之前。最關(guān)鍵的原因在于混凝土在硬化前處于塑性的狀態(tài)，此外上部建筑的緩慢沉降會遇到很大的阻力，這樣一來會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。如果建筑物的結(jié)構(gòu)組成為混凝土，會出現(xiàn)混凝土在水平方向的收縮難于垂直方向上的收縮，究其原因是由于混凝土的表面積增大、鋼筋或者骨料的粒徑過大，然后導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生許多裂縫，這種情況下產(chǎn)生的裂縫間存在著0.3mm到1mm的距離，呈現(xiàn)出來的狀態(tài)是裂縫之間平行排列，此外，所有的裂縫均有深度。

3.4 使用結(jié)構(gòu)因素的影響

隨著施工技術(shù)的不斷改進(jìn)，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用于施工中，多孔板開始漸被漸替代了。由于其承載力高、承載能力強(qiáng)、綜合性能好，目前的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的研究和開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在實(shí)際施工過程中，會出現(xiàn)增加剛性的問題，這易導(dǎo)致現(xiàn)澆板和建筑墻體。無法保持一致，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)墻體剛度的薄弱環(huán)節(jié)，以及裂紋的正常截面特征。

3.5 應(yīng)力裂縫的影響

混凝土構(gòu)建的結(jié)構(gòu)緩慢的收縮致使應(yīng)力裂縫的出現(xiàn)。對常見幾類方式比較，大概分為自身收縮、塑性收縮、碳化收縮以及干燥收縮這幾種。澆筑程序結(jié)束建筑結(jié)構(gòu)會經(jīng)歷硬化的階段，此外在硬化階段結(jié)構(gòu)的內(nèi)部會產(chǎn)生很多水汽進(jìn)行蒸發(fā)，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行會使得建筑結(jié)構(gòu)的總體積慢慢變小，最終致使出現(xiàn)收縮，又由于支座的作用，影響著建筑結(jié)構(gòu)的收縮改變不會呈現(xiàn)隨意性，此外如果出現(xiàn)的收縮程度很嚴(yán)重會使得支座對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的約束程度會逐漸增大，在多個作用力相互作用的情況下，會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)斷裂的狀態(tài)。并且，當(dāng)這種相互作用相對集中時，會使得產(chǎn)生的裂縫的一般位于混凝土板的中間地帶。此外，另一種應(yīng)力裂縫出現(xiàn)在混凝土尚未完全凝固的時候，其上面承載的重量大于了自身的承載力，同時這也是一種較為常見的情況。

4 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制裂縫的措施

4.1 做好混凝土澆筑的養(yǎng)護(hù)工作

做好混凝土澆筑的養(yǎng)護(hù)工作，有利于控制混凝土水分快速蒸發(fā)，保證混凝土的濕度，避免裂縫的形成。因此在混凝土澆筑結(jié)束后，施工單位需要依據(jù)設(shè)計圖紙規(guī)定混凝土保養(yǎng)的時間，安排專人在12h內(nèi)對混凝土進(jìn)行保濕、保溫。對于混凝土養(yǎng)護(hù)的時間設(shè)定，還需依據(jù)混凝土摻合料與建筑項(xiàng)目所在的區(qū)域來設(shè)定，然后使用薄膜來覆蓋混凝土的表面，并做好定期灑水養(yǎng)護(hù)，避免混凝土水分的散發(fā)。此外，為了避免裂縫的形成，還需定期做好穩(wěn)定測量的工作，保證混凝土的濕度與溫度在允許值內(nèi)，并詳細(xì)記錄在冊。例如為了了解混凝土凝固過程中的內(nèi)外溫差，避免溫差裂縫的形成，在澆筑混凝土12h后，安排專人使用熱電測溫儀對混凝土上中下三層的溫度進(jìn)行測量：第1次測量的時間間隔為2h；4d后測量1次，每次間隔3h；11d后測量1次，每次間隔5h，依此類推。然后在記錄本中記錄每次測量的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一繪制形成完整的表格，方便了解混凝土凝結(jié)內(nèi)外的溫度，為下一步施工打下基礎(chǔ)。

4.2 嚴(yán)格選擇原材料

就原材料的質(zhì)量而言，一般來說比較容易控制，然而屬于極易出現(xiàn)狀況的環(huán)節(jié)。對最近幾年進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)建筑物的質(zhì)量出現(xiàn)問題的原因是在于對其原材料的控制不到位。此外，還有一部分企業(yè)為了獲得更多的利益，建筑材料的選擇方面會比較寬松，使用的大多數(shù)價格低廉的材料，相應(yīng)的質(zhì)量不佳也不會奇怪。因此，在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的時候，就要確定原材料搭配、原材料的品種和規(guī)格，同時原材料的選購要依據(jù)國家的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求施行，此外還要選擇具有良好信譽(yù)及口碑的原材料生產(chǎn)廠家，對原材料的審核必須嚴(yán)格依據(jù)程序執(zhí)行，盡最大努力防止存在原材料的質(zhì)量問題。

4.3 嚴(yán)把混凝土澆筑關(guān)

在建筑項(xiàng)目施工階段，合理控制混凝土澆筑過程的施工質(zhì)量，可有效避免建筑裂縫形成，提高建筑施工的質(zhì)量。因此在實(shí)際澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)把混凝土澆筑關(guān)，嚴(yán)格根據(jù)混凝土澆筑的流程順序，通過分封分塊的方式來澆筑。對于在高溫天氣中澆筑的混凝土，可通過分層澆筑的方式進(jìn)行施工，幫助澆筑面散熱，或者是通過在混凝土中預(yù)埋臨時水管的方式來輔助混凝土的內(nèi)部降溫，將混凝土內(nèi)外溫度差控制在可控范圍內(nèi)。此外，在進(jìn)行澆筑時，還應(yīng)加強(qiáng)對鋼筋位置的檢查，避免混凝土在澆筑時鋼筋發(fā)生位移，影響到整個建筑結(jié)構(gòu)的荷載力。

4.4 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者的專業(yè)素養(yǎng)

針對建筑項(xiàng)目總體而言，重點(diǎn)操作對象為人，針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者而言，應(yīng)當(dāng)在對圖紙展開設(shè)計的環(huán)節(jié)內(nèi)，明確各個施工次序、環(huán)節(jié)的先后與施工環(huán)節(jié)中需要注意的事項(xiàng)。如果有需要，應(yīng)當(dāng)插入部分圖解，確保施工計劃的有效開展，由于建筑施工的計劃制作者為設(shè)計者，這就表明設(shè)計者的素質(zhì)水平會對建筑項(xiàng)目整體的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，想要讓建筑項(xiàng)目的質(zhì)量獲得提高，應(yīng)當(dāng)提高設(shè)計者的專業(yè)素養(yǎng)，同時在施工環(huán)節(jié)內(nèi)應(yīng)當(dāng)保持與施工者的有效溝通，如此就能夠提高他們的施工質(zhì)量與有關(guān)的想法與意見，假如在此過程中發(fā)現(xiàn)部分專業(yè)素養(yǎng)不達(dá)標(biāo)或者責(zé)任意識薄弱的設(shè)計者亦或施工者，就應(yīng)當(dāng)實(shí)時實(shí)施替換操作，從項(xiàng)目開始到項(xiàng)目竣工皆要保證施工團(tuán)隊(duì)的整體素養(yǎng)與專業(yè)素養(yǎng)、責(zé)任意識都能夠達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語

雖然在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫問題難以避免，但是在進(jìn)行建筑施工的過程中，只要施工人員加強(qiáng)對建筑工程設(shè)計的質(zhì)量管控，根據(jù)施工設(shè)計圖紙與方案來施工，選擇優(yōu)質(zhì)的原材料，嚴(yán)把混凝土澆筑關(guān)，做好混凝土澆筑的養(yǎng)護(hù)工作，就能有效預(yù)防與控制裂縫問題的形成，提高建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

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