浅析建筑工程结构设计中的裂缝问题俞弘

浅析建筑工程结构设计中的裂缝问题俞弘

俞弘

福建省建筑轻纺设计院

摘要:时代的进步映衬着国民经济的发展与科技水平的提升，因为发展需要针对城市建设的步伐要求也越发急促，即便建筑行业领域内业取得了较大程度上的进步，但在发展的重压下却不断显露出建筑方面所遗留下来的隐患，其中最为群众所关注的便是建筑结构中存在开裂问题。所以本文针对如何预防结构开裂以满足群众居住安全的基本需求展开探讨，分析现有结构设计中产生裂缝的原因与解决措施，期望能够将这一问题解决。

关键词:结构设计；裂缝问题；解决措施

建筑的架构依托于框架，如果框架出现问题难免不会出现居住方面的危险，其中相关于建筑结构中的裂缝问题已经备受群众瞩目，更有相关举措运用到工程中却仍旧治标不治本。故而，如何在建筑工程中避免结构裂缝，必须从相关的成因进行理性分析，逐个进行解决才能够满足基本的使用需求。

一、建筑工程机构设计中裂缝的主要成因

1.塑性变形引起的裂缝

由塑性变形造成的混凝土裂缝一般出现在硬化前，这是因为混凝土在硬化前一直处于塑性状态，而上部建筑的均匀沉降会受到一定限制，导致结构产生裂缝。在混凝土结构建筑物中，如果混凝土的表面积增大或者钢筋直径过大、骨料粒径过大，都会使得混凝土水平方向的收缩比垂直方向的收缩困难，进而造成混凝土不规则裂缝，此类裂缝相互之间的间距在0.3～1.0mm范围内，表现形式为相互平行，并且裂缝本身都会存在一定深度。

2.结构裂缝

现代建筑施工技术水平的不断提升将许多原本不适用的建筑形式的施工手法变为更适宜的工艺，其中最为明显的便是预装楼板向现浇混凝土楼板演变的过程，虽然预装混凝土楼板的施工效率高，但运输取材的繁琐和建筑结构的整体性却不尽人意，而现浇混凝土楼板恰巧能够解决这一方面的问题，并满足整体建筑抗震性能要求。但与此同时考虑现浇混凝土的内部刚度协调问题，在一些较为薄弱或是温度差异明显的地方便有可能会出现裂缝，近而导致环境对内部钢筋的腐蚀，威胁建筑在未来使用的安全性。

3.应力裂缝

此类裂缝的形成主要是由混凝土结构的徐变收缩造成的，其中结构的自身收缩、塑性收缩、碳化收缩以及干燥收缩是比较常见的几种裂缝形式。在建筑物的混凝土浇筑完成后，在其收缩硬化的过程中，会因其内部水分的持续蒸发，导致混凝土自身的体积不断减小，进而产生收缩，在混凝土的收缩过程中由于支座对其的约束力，限制了其自由伸展。随着约束力的逐渐加大，势必会造成现浇混凝土板产生裂缝，裂缝的位置一般位于应力比较集中的部位。另外，如果在混凝土强度还未达到一定值时就提前拆模或者混凝土尚未完全固结时就在其上施加荷载，均会造成混凝土结构产生裂缝。

4.温度应力造成的裂缝

此类裂缝的形成主要是由于混凝土浇筑完成后，难以将聚积于混凝土内部的水泥水化热散发出去，混凝土内部温度相对较高，而混凝土外表由于与外界接触，其表面温度会因外界环境的影响热量散发较快，从而导致混凝土内外部分的温差较大，造成混凝土表面产生拉应力，而内部则出现压应力。而混凝土由于刚完成浇筑不久，龄期较短，其抗拉强度不足，从而造成表面拉应力大于混凝土自身极限抗拉强度，在混凝土表面出现温度裂缝。

二、控制建筑结构裂缝的举措

1.结构设计施工与选材的合理要求

不合适的建筑材料运用在建筑工程中自然会导致裂缝等问题的出现，再加上温度等特殊应力和自身刚度问题，使得建筑整体框架结构对于混凝土材料的要求更加严格，例如大跨度的建筑所存在的核心应力远比其他部位的应力承受更大，所以依照其他材料的规格去约束此处明显是不理智的行为。如果的确无法满足当前结构形式的需求，那么便必须确保结构尺寸的合理性将应力平均分布，避免因为强度不足使得结构配筋受力无法承受，从而在基础上避免裂缝等建筑事故的发生。

2.现浇混凝土楼板的裂缝控制

（1）满足结构设计的规范要求，确保混凝土结构整体刚度满足当前国家与地区的施工特性要求，避免因为设计问题导致的不均匀沉降，使得混凝土结构出现裂缝或断裂的严重事故发生，所以针对沉降缝的设计必须满足当前情况的需求，同样根据环境气温方面将变形缝运用其中，才能从设计上避免错误的发生。

（2）在混凝土楼板的薄弱部位加设钢筋并提高混凝土强度，确保应力一直处于安全的范围之内，同样也应该考虑到建筑工程资源的充分利用，合理布筋同时把控楼板的应力影响，在技术方面做到防止裂缝的形成。

3.温度裂缝的控制

在建筑工程的设计中，因为地方的差异导致建筑形式多元化，使得严寒地区的建筑在考虑保温节能同时，更将混凝土强度与抗寒能力放在首位。故而在设计中更偏向于平面布置规则且结构系统简单的设计模式，一方面避免与外界过多的接触导致温度应力不均，从而不规则膨胀导致结构开裂，另一方面也是为了节能保温的需求，将保温材料拦在混凝土表面，确定在较小的范围内控制温差直接作用在结构上的影响。与此同时关于门窗洞口等部位也不宜开设过大，为保证墙身与框架的整体性，同时减少应力对其他结构部件所造成的影响，避免相邻结构间的裂缝产生。最后关于屋面的结构施工需要考虑变形缝的应用，避免大面积温差过大而导致保温层的破裂，使得温度直接作用到屋顶结构层上导致混凝土楼板的开裂。

4.钢纤维在混凝土结构裂缝中的控制应用

在钢筋混凝土梁的底部布设适量的钢纤维，使其能够与混凝土共同抵抗开裂，从而提高钢梁自身的抗裂能力，在其满足设计要求的同时，符合规范中有关裂缝宽度或者抗裂度的要求。对于加入钢纤维的钢筋混凝土梁来说，当钢纤维的掺入体积率在1.0%～1.5%左右，并且受拉区的钢纤维混凝土层截面高度达到梁截面高度的30%时，就可很好的控制梁体开裂。同样，在受拉区的钢纤维混凝土层截面高度达到梁截面高度的30%时，其弯拉性能接近于全截面的钢纤维混凝土梁。这主要是由于钢纤维可依靠粘结力在混凝土裂缝的尖端应力区产生一个反向应力区，缓解了混凝土裂缝尖端产生的应力集中，从而对裂缝的进一步发展产生了抑制，使得在荷载作用下的混凝土构件开裂滞后。钢纤维可与未开裂的混凝土共同承担开裂截面上方的部分拉力，从而减小了开裂截面上的钢筋应力，对于裂缝的进一步发展起着约束作用，有效提高了裂缝间混凝土的整体性及构件刚度。

三、结语

随着时代的飞速发展，建筑施工效率在提升的同时很难做到对工程细节顾全，所以导致结构裂缝现象越来越多的出现，因其所导致的因素众多，故而更难以对情况做针对性的检查。因此在建筑结构设计的时候便应该考虑到上述问题，并根据建设地质环境与多方面情况做出方案的改进，运用到施工中去才能控制结构裂缝的出现。另外对工程监理方面应该更加严格的执行本身义务，绝不能对工程中的施工误差视而不见，导致裂缝出现影响了建筑的安全使用性。

参考文献:

[1]徐利伟.浅析建筑工程结构设计中的裂缝问题[J].工程技术:文摘版,2016(8):00268-00268.

[2]马腾.浅析建筑工程结构设计中钢筋混凝土裂缝问题的相关预防措施[J].大科技,2017(13).

[3]李俊毅.关于建筑工程结构设计中裂缝问题的处理措施[J].建筑工程技术与设计,2016(27).