淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制裂縫的措施

姚瑞元

山西華鼎建筑設(shè)計有限公司 山西 運(yùn)城 044000

民生關(guān)注的重點(diǎn)無非是衣食住行，而這其中大部分需求都與建筑物息息相關(guān)。生活水平的不斷提高促使人們對建筑質(zhì)量有了更高的要求。建筑裂縫是房屋質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)中混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量缺陷的主要因素。因此，應(yīng)通過了解建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與原理，進(jìn)一步分析出裂縫產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)以及所受影響，從而合理控制建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上的細(xì)節(jié)問題，積極采取措施有效解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中所產(chǎn)生的裂縫問題。

1 建筑結(jié)構(gòu)中裂縫的類型

1.1 塑性沉降裂縫

塑性沉降裂縫有著“中部寬，兩側(cè)窄”的特征，其外部呈現(xiàn)出明顯的梭形，通常會出現(xiàn)在建筑中的變截面或者梁板交匯的位置上，且裂縫深度較深，可以達(dá)到鋼筋的表面。避免或者防范這種塑性沉降裂縫的關(guān)鍵在于建筑施工過程中的水灰比、砂率的配比和對坍落度的合理控制。對于某些截面差距較大的建筑構(gòu)件，則需要從較深的位置來進(jìn)行澆筑，待澆筑完成之后再靜置1h左右，在確認(rèn)水泥砂漿沉降穩(wěn)定之后，再對上部的界面層進(jìn)行澆筑，在此過程中還需要注意對保護(hù)層厚度的合理控制。

1.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因是因為在建筑工程施工過程中人為施工不當(dāng)造成的，這種裂縫大都呈現(xiàn)出多邊形或者不規(guī)則的形式。兩個相鄰裂縫之間的距離小的只有幾厘米，而大的則有十幾厘米之大。在裂縫形成的最初階段，塑性收縮裂縫會呈現(xiàn)出淺顯性的特點(diǎn)，而隨著時間的推移則會逐漸的發(fā)展成為持續(xù)性裂縫。對于塑性收縮裂縫進(jìn)行預(yù)防和控制的關(guān)鍵點(diǎn)在于對混凝土水膠比和水灰比的控制，在此施工過程中需要注意的是在高溫環(huán)境下或者大風(fēng)等較為惡劣的天氣下，需要對施工步驟進(jìn)行強(qiáng)力有效的控制，以便確保施工效果能夠符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3 溫度應(yīng)力裂縫

溫度應(yīng)力裂縫，顧名思義其產(chǎn)生的主要原因就是溫度因素。在建筑施工過程中進(jìn)行混凈土澆筑時，由于施工周期較長，外加白天和夜晚的溫差較大，就會導(dǎo)致混凈土內(nèi)外散熱不均，這會對建筑產(chǎn)生很大的影響。如果溫差拉應(yīng)力大于了混凝土自身所能夠承載的拉應(yīng)力強(qiáng)度時，就會導(dǎo)致溫度應(yīng)力裂縫的出現(xiàn)。由于這種裂縫通常不容易被發(fā)現(xiàn)，但卻對于建筑的功能性有著較大的影響，為了有效避免這種裂縫的產(chǎn)生就需要對建筑施工過程中的溫度進(jìn)行控制。

2 建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)中裂縫問題的影響與危害

結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)對于建筑的使用壽命以及耐久性會帶來嚴(yán)重的危害，如果缺乏科學(xué)的控制，任其自由發(fā)展，將會導(dǎo)致裂縫越來越大，建筑結(jié)構(gòu)中的裂縫對于建筑的影響以及危害主要表現(xiàn)在以下幾方面。

2.1 削弱建筑結(jié)構(gòu)的剛性

在建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫主要是在建筑面和水土長期接觸的表面，由于水土的存在將會使混凝土中的鋼筋受到銹蝕，久而久之使得鋼筋截面減小，鋼筋混凝土的整體剛性降低，從而使得其耐久性降低，影響到鋼筋混凝土的使用壽命。此外，對于建筑結(jié)構(gòu)來說，大部分面積較大的裂縫都處于中性軸區(qū)域，而且隨著裂縫面積的不斷擴(kuò)大致使中性軸區(qū)域向上移動，同時也在影響著建筑結(jié)構(gòu)形狀的變化，從而導(dǎo)致在很大程度上削弱了建筑結(jié)構(gòu)的剛性，建筑結(jié)構(gòu)的剛性減弱也就意味著建筑結(jié)構(gòu)的耐壓能力也在減弱，進(jìn)而加大了承載部件的損傷程度。

2.2 降低建筑結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度

建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的裂縫問題會導(dǎo)致建筑物整體強(qiáng)度下降，直接影響建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全與穩(wěn)定性[1]。裂縫問題所產(chǎn)生的不利影響不僅體現(xiàn)在削弱建筑結(jié)構(gòu)剛性層面上，也使建筑結(jié)構(gòu)的抗剪能力受到層層制約。部分重點(diǎn)結(jié)構(gòu)位置裂縫的持續(xù)擴(kuò)張會形成建筑截面開裂，進(jìn)而引發(fā)空氣中的水分會隨裂縫混入建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部，侵蝕破壞建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引發(fā)鋼筋生銹被腐蝕等現(xiàn)象，從而在很大程度上降低了鋼筋的受力性能，致使建筑物整體承受巨大損傷，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，與此同時還會降低建筑結(jié)構(gòu)的防水能力。例如，穿透和深度裂縫，對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體剛性以及抗剪強(qiáng)度都會產(chǎn)生很大的影響。由于建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了裂縫還會改變原本設(shè)計結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)受力和傳輸模式，這樣就會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的安全性能降低。

2.3 影響建筑結(jié)構(gòu)具體使用功能

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，合理的規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)的使用功能和建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全同等重要，合理規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)的具體使用功能不僅可以彰顯出建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢特點(diǎn)，更能滿足消費(fèi)者的居住需求[2]。但是裂縫問題的產(chǎn)生，直接導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)安全性下降，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的具體使用功能。在建筑物后期的使用過程中出現(xiàn)滲水、腐蝕、地基下沉等一系列安全問題，嚴(yán)重影響建筑物的整體質(zhì)量安全。例如，在建筑的外墻以及頂板等位置會產(chǎn)生貫通性的結(jié)構(gòu)裂縫，這種裂縫往往會導(dǎo)致建筑出現(xiàn)滲水以及漏水等問題，使得室內(nèi)出現(xiàn)積水或者是大面積的墻體發(fā)霉現(xiàn)象，從而對建筑的日常使用和維護(hù)帶來很大的影響。這種貫通性的結(jié)構(gòu)裂縫在日常生活中較為常見，且對其進(jìn)行處理大都是在裂縫表面的縫縫補(bǔ)補(bǔ)，很難做到徹底的根治。

3 建筑結(jié)構(gòu)形成裂縫的具體原因

3.1 地質(zhì)因素

地質(zhì)因素是影響建筑結(jié)構(gòu)裂縫問題產(chǎn)生的重要因素。地質(zhì)勘察是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，其勘察的準(zhǔn)確程度直接影響著建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計成效。因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之前一定要進(jìn)行系統(tǒng)的地質(zhì)勘察，從而保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性與合理性。如果地質(zhì)勘察工作不夠仔細(xì)認(rèn)真，會直接影響數(shù)據(jù)的真實性，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏數(shù)據(jù)支撐，必然會影響建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計結(jié)果，從而引發(fā)裂縫問題。

3.2 設(shè)計因素

設(shè)計人員的設(shè)計能力直接影響著建筑物的整體質(zhì)量。部分建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者設(shè)計能力不足，缺乏設(shè)計理念，忽略了設(shè)計環(huán)節(jié)對設(shè)計質(zhì)量的把控，不能確保混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量[3]。施工過程中沒有設(shè)計的嚴(yán)格約束所出現(xiàn)的地基下沉、受力不均、鋼筋使用量過少等一系列問題，都是致使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度裂縫的原因。因此，設(shè)計工作者應(yīng)該在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中加強(qiáng)質(zhì)量把控，以利于為施工過程提供一個準(zhǔn)確的施工依據(jù)。

3.3 施工和設(shè)計因素

建筑工程中的施工過程主要包含建筑施工質(zhì)量以及對建筑安全生產(chǎn)問題兩方面的內(nèi)容，建筑施工過程是確保最終建筑質(zhì)量的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由此可以看出，建筑工程施工過程對于建筑質(zhì)量有著直接的影響。而在建筑工程施工過程中，所選擇的施工材料質(zhì)量、施工材料的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、施工人員在具體施工過程中的合規(guī)性等等都會對工程裂縫的產(chǎn)生造成較大的影響[4]。一旦在實際施工過程中這些施工過程控制不達(dá)標(biāo)，將會大大增加裂縫出現(xiàn)的概率。因此，科學(xué)的施工方案需要結(jié)合嚴(yán)格控制施工質(zhì)量才能確保整個建筑項目安全穩(wěn)定的開展下去?？刂剖┕べ|(zhì)量可以從以下三方面入手：首先，施工活動的開展要遵循國家規(guī)范以及企業(yè)相關(guān)制度。其次，嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行材料選擇以及數(shù)量的確定。最后，對施工過程實行全過程監(jiān)督管理，以避免違規(guī)施工行為的發(fā)生。施工因素在施工過程中管控不嚴(yán)格也是導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)中裂縫問題頻發(fā)的主要原因。

建筑設(shè)計環(huán)節(jié)作為工程的開始階段，其對于整個建筑工程的質(zhì)量也有著十分重要的影響。在建筑工程的設(shè)計過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進(jìn)行設(shè)計如果無法依據(jù)建筑工程的要求和實際工程所處位置地質(zhì)因素對建筑進(jìn)行裂縫預(yù)防設(shè)計，或者是在施工過程中，施工人員并未關(guān)注到不同建筑材料之間所產(chǎn)生的相互影響，都會導(dǎo)致建筑裂縫的產(chǎn)生。

3.4 材料因素

建筑材料選用不合理極易產(chǎn)生裂縫問題，特別是在混凝土結(jié)構(gòu)施工材料的采購環(huán)節(jié)。混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的主流，對于溫度和形變具有嚴(yán)格的要求。如果采用水化熱較高的施工材料，就會產(chǎn)生水泥滲水現(xiàn)象，從而損害建筑物的整體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生裂縫問題。此外，建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部防水材料的選擇也影響著裂縫問題的產(chǎn)生。選用合適的防水卷材可以有效防止?jié)B漏現(xiàn)象發(fā)生，從而降低裂縫發(fā)生概率，反之，如果防水卷材應(yīng)用不合理，會致使防滲裂縫持續(xù)擴(kuò)大，形成大面積裂縫。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中控制裂縫的措施

4.1 合理設(shè)計平面布置

合理的平面布置可以有效提高設(shè)計質(zhì)量。面對建筑結(jié)構(gòu)平面布置存在凹凸現(xiàn)象時，首先要根據(jù)工程實際情況適當(dāng)添加拉梁，其次是加厚平面結(jié)構(gòu)四周的樓板，同時對鋼筋配置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。另外，可以利用后澆帶和膨脹加強(qiáng)帶來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)長度的控制。后澆帶是通過將建筑結(jié)構(gòu)劃分為若干部分，等待構(gòu)件完成收縮或沉降步驟后，再利用澆搗手段使其成為一個整體結(jié)構(gòu)，此種方式可以在很大程度上降低裂縫的產(chǎn)生幾率[5]。膨脹加強(qiáng)帶通過對構(gòu)件收縮進(jìn)行及時補(bǔ)充而避免裂縫產(chǎn)生。目前，膨脹加強(qiáng)帶有連續(xù)式、后澆式、間歇式三種方式，設(shè)計人員可以結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況進(jìn)行選擇，從而有效實現(xiàn)控制裂縫的目的。

4.2 配筋的合理設(shè)計

鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在其中發(fā)揮著重要作用，通過加強(qiáng)鋼筋的合理使用，可以有效提高建筑結(jié)構(gòu)整體的裂縫控制水平。配筋的要求會因配筋位置不同而有所不同，比如，對于屋面上的鋼筋配置應(yīng)采用雙層雙向鋼筋，并控制熱傳導(dǎo)系數(shù)在1W/m2·K以下。對于處理屋面負(fù)筋缺失部分有兩種方式，一種是利用拉通網(wǎng)支座為其負(fù)筋，另一種是增加雙向鋼筋網(wǎng)。板筋配置時要遵循直徑小、間距密這兩項基本原則，才能有效控制裂縫程度[6]。比如，在某一項采用四邊嵌角結(jié)構(gòu)的工程中，板樓中間會因收縮力的影響而形成貫穿裂縫，從而使四周出現(xiàn)45°傾斜角。使用雙層雙向的配筋方法可以有效避免此類問題的出現(xiàn)。將鋼筋以100mm的間距覆蓋于整個樓板，以此來分散四角的承重壓力，從而提升建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

4.3 精心設(shè)計澆筑技術(shù)

澆筑環(huán)節(jié)對于混凝土質(zhì)量具有重要影響，因此要對澆筑環(huán)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計。針對薄弱區(qū)域，要選用分層法，而且要嚴(yán)格遵守振搗要求。澆筑厚度一般在50cm以下，并且要確保每一層都處于相同溫度下。在澆筑工序設(shè)置環(huán)節(jié)要有嚴(yán)格規(guī)定，澆筑前要對混凝土的溫度進(jìn)行檢測，以防混凝土溫度過高產(chǎn)生裂縫。在澆筑過程中要注意使用從兩側(cè)向中間推進(jìn)的方式進(jìn)行澆筑，這樣有利于控制混凝土密度。除此之外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注澆筑后混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，在澆筑工作結(jié)束的半天內(nèi)，應(yīng)及時安排專項人員針對混凝土的溫度與濕度進(jìn)行記錄工作。同時要將混凝土表面用塑料薄膜覆蓋，保持定時灑水，避免混凝土內(nèi)部的水分流失，影響澆筑后的養(yǎng)護(hù)效果。

4.4 針對溫度裂縫進(jìn)行防治

水泥與水的反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量熱量，當(dāng)熱量值達(dá)到一定高度后就會產(chǎn)生裂縫。因此，想要合理控制溫度裂縫，就要嚴(yán)格控制水泥的使用。在混凝土中適當(dāng)添加粉煤灰可以有效提升混凝土性能。另外，設(shè)計人員需要根據(jù)季節(jié)的不同采取不同的應(yīng)對措施。比如在夏天進(jìn)行施工，首先利用冷卻板完成對混凝土的降溫處理，之后做好振搗過程的保溫工作。同時也要重點(diǎn)關(guān)注養(yǎng)護(hù)工作，設(shè)計人員應(yīng)將養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)羅列清楚，以便為施工單位提供必要的指導(dǎo)說明。冬天施工過程要重點(diǎn)關(guān)注保溫問題。根據(jù)多年的實際應(yīng)用表明，苯板和鋼筋具有良好的保溫效果，可應(yīng)用于設(shè)計方案當(dāng)中[7]。除此之外，施工質(zhì)量也是影響材料發(fā)揮功效的重要因素，因此，施工過程要嚴(yán)格遵守施工要求，鋼筋的預(yù)埋深度要控制在規(guī)范要求的范圍之內(nèi)，苯板要固定在鋼筋上方。通過標(biāo)準(zhǔn)化的施工操作可以有效解決溫度裂縫問題。

4.5 選用高質(zhì)量的建筑材料

合理選用建筑材料是控制裂縫問題的關(guān)鍵因素。設(shè)計人員要充分了解每種建筑材料的特點(diǎn)與功能，能夠?qū)⑵涔δ苄耘c實用性進(jìn)行有效結(jié)合。水泥鋼筋是建筑工程必不可少的主要建筑材料，首先設(shè)計人員要根據(jù)計算建筑的承載力選擇對應(yīng)標(biāo)號的水泥，再根據(jù)水泥的標(biāo)號選擇合適的鋼筋。適當(dāng)加入增強(qiáng)材料可以有效提升混凝土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，目前常用的加強(qiáng)材料有無機(jī)纖維和金屬纖維，具體使用哪種，設(shè)計人員可以根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況進(jìn)行選擇。另外，采用新型材料也是防止裂縫問題的有效手段，例如采用抗裂水泥可以有效提高混凝土強(qiáng)度，同時能夠降低水泥使用量，減少資源消耗[8]。為有效控制裂縫問題，應(yīng)選用高質(zhì)量的建筑材料，以此來保證各種建筑材料在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用效果，確保建筑質(zhì)量安全，避免后期裂縫問題的發(fā)生。除此之外，設(shè)計人員還應(yīng)注意建筑區(qū)域一些特殊位置的處理，比如建筑拐角、結(jié)構(gòu)大跨度等位置的處理都要滿足施工要求標(biāo)準(zhǔn)，具體操作為角度間距設(shè)定在120mm以內(nèi)，跨度大于4m時，要控制負(fù)彎矩鋼筋保持一定距離，同時要在外墻部位添加放射性鋼筋。在多措并舉之下，可以有效提升建筑方案的科學(xué)性，保證建筑質(zhì)量安全性與穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

由以上可以看出，裂縫問題不僅影響建筑項目的美觀，更重要的是嚴(yán)重威脅著施工人員的生命安全，影響項目工程的后續(xù)開展。由于鋼筋混凝土的構(gòu)造特性極易在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)出現(xiàn)裂縫問題，雖然大部分裂縫并沒有危險性，不會影響整體建筑質(zhì)量，但往往在建筑結(jié)構(gòu)的重要部位存在著部分危險性裂縫，而且受到多方面因素的影響，此部分裂縫會持續(xù)加深引發(fā)危害，對建筑結(jié)構(gòu)使用的安全性產(chǎn)生極大的威脅，因此，應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂縫問題引起高度重視，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對建筑裂縫問題的探究分析，不斷提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)方案，從而進(jìn)行建筑裂縫的科學(xué)防治，有利于保證項目工程的整體質(zhì)量，為建筑行業(yè)的健康發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。