混凝土结构设计的抗裂措施探讨

混凝土结构设计的抗裂措施探讨

钟志洪

身份证号码：5111211979****2350

摘要：随着我国建设工程事业的快速发展，框架及剪力墙结构在建筑工程施工中得到了广泛应用，然而现代建筑设计也越来越向高层化和复杂化发展，也对钢筋混凝土的使用提出了更高要求。在建筑施工领域，混凝土裂缝现象屡见不鲜，严重影响了建筑质量，值得引起足够的关注。因此，对建筑工程混凝土裂缝的原因进行分析，针对性的提出应对改进措施并合理优化混凝土的施工结构设计，对提升建筑工程质量及外型美观具有重要影响。

关键词：混凝土；结构设计；抗裂措施

前言

在混凝土结构施工和设计过程中裂缝控制的问题至关重要。由于混凝土裂缝问题的成因呈多样化，同时裂缝问题的解决难度又相当大，因此施工和设计人员必须根据工程实际情况，落实好有关控制措施，以提高对混凝土裂缝问题的控制效果。

1混凝土结构裂缝成因分析

为了有效解决混凝土施工过程中存在的裂缝问题，需要对其产生原因做细致分析，结合建筑工程施工实践看，导致混凝土裂缝的原因有很多，但归纳起来主要包括如下几个方面：

1.1材料因素

混凝土中的外加剂、粗骨料、砂、水泥等材料不合格都会导致裂缝产生。混凝土水热化比较严重，水泥量较多，水泥颗粒能够吸收混凝土中的水分，或者水分蒸发过快导致混凝土失水收缩，使混凝土结构内部产生裂缝。骨料中含有酸性硅化物或者砂石的含量过多也会增大混凝土收缩率，在混凝土内部产生裂缝。如果保护层的厚度不够或者混凝土的质量较差，钢筋表面的氧化膜会遭到一定程度的破坏，这样，混凝土结构中的水分子、氧气就会和钢筋中的铁离子发生锈蚀反应，过多的锈蚀物会产生一定的膨胀应力，进而导致混凝土的保护层开裂，产生裂缝。

1.2施工现场环境恶劣

施工现场的温度湿度也会对混凝土是否裂缝产生重要影响，建筑施工时会在混凝土内部发生水化放热现象，加之混凝土内外部的温差变化和建筑配件的互相限制，当混凝土的抗裂能力小于温差变化产生的温度应力时，在建筑表面甚至内部也会出现裂缝现象。

1.3施工设计的不合理

如在安装混凝土楼板时，由于受到双向剪力的作用，在切角处常常会出现裂缝，对此也可以从力学角度加以计算分析。除了上述三个主要影响因素以外，混凝土裂缝问题还受到诸如建筑结构、施工工艺以及后续维护的影响，只有综合考虑并完善这些细节工作，才能有效改善混凝土施工实践工作，提升建筑工程质量。

2结构设计时用的抗裂措施

2.1混凝土原材料的选择

要控制混凝土的开裂，需要从原材料的选择出发，原材料选择的正确与否，直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性，水灰比过大，水泥用量大，外掺剂保水性差，粗骨料少，用水量大，振捣不良，环境气温高，表面失水大（养护不良及吸水砖模）等都能导致塑性收缩表面开裂。

自20世纪初起，为了减小水化放热产生的影响，开始采用掺火山灰的办法，30年代又开发出低热水泥。利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇筑层高和管道冷却等措施，进一步获得了降低水化温度、抑制热裂缝的效果。因此从选择水化热低的水泥，控制水灰比，减少水泥用量和用水量，添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如，超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土，即在混凝土中掺入UEA、HEA等微膨胀剂，以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。

2.2提高结构自身承载力

在建筑工程设计过程中，有时候虽然梁板的挠度和承载力都在规范标准的限定范围之内，但是如果相比而言，挠度较大而承载力较小，这种偏差也会导致工程项目产生裂缝，对此可通过提高结构配筋率、加大梁截面或板厚加以解决。考虑混凝土的承载力会随着温度、湿度等带来的环境侵蚀而逐渐降低，因此对混凝土相关项目的设计必须考虑留有一定的安全余地，从而保障工程项目的安全、持久和耐用。此外，建筑地基的不均匀沉降，引发的受力不均也极易导致裂缝现象，对此应考虑加强基础的整体性能，如在拉梁两端设置相应的后浇带，通常的做法是在每30-45m设置一道后浇带并在45-60天以后进行浇筑。

2.3减小地基的不均匀沉降

因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多，位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性，以减小地基不均匀沉降对结构的影响，比如独立基础时设置拉梁，或采用筏板基础，或采用箱形基础。如果地基土本身软硬不均，除采取上述措施外，还可以采取局部换土或加大基础底面积的措施。柱下独立基础或桩承台，当设置拉梁时，由于各独立基础或桩承台之间的沉降差，会造成拉梁两端的开裂，而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带，如果地质条件较好可设一道或不设。

2.4考虑建筑抗裂设计安全度

建筑业将建筑抗裂设计安全度分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级。Ⅰ级要求（50%-75%）主要针对于临时建筑或不超长的混凝土结构工程。这种等级可以按照普通混凝土要求进行抗裂设计，适当添加防水剂或膨胀剂来保证混凝土防渗功能；Ⅱ级要求（75%-90%）主要针对一般的超长结构物，对这些工程可用膨胀混凝土或用纤维混凝土，并适当设置后浇带；Ⅲ级要求（90%-95%）真要针对重要的构筑物或特别超长结构物，对这类工程可用纤维复合膨胀混凝土，这样可以确保混凝土结构物的安全不开裂。依据不同的安全度等级，采用不同的措施是兼顾经济和抗裂的首要条件。

2.5控制地下室墙体的裂缝并设置后浇带

为控制地下室墙体裂缝的发生，可在墙体顶部和腰部设两道暗梁，并适当增设暗柱，以起到模箍作用或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收缩裂缝，在墙体中可设置适当数量后浇带。随着社会的发展，超长建筑越来越多，而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝，这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带：每隔30-45m设置一道，在45-60d后浇筑。超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板均会产生很大的温度应力，势必会形成温度裂缝。加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解决温度应力对裂缝的影响，但钢筋间距不宜过大，一般不大于150mm。或加厚板厚但受力钢筋不通长设置，在受力钢筋外侧设置双层双向Φ6@150的钢筋网片。

2.6必要厚度的保护层

混凝土结构中，钢筋与混凝土共同工作，足够的配筋是保证混凝土结构承载力的必要条件；钢筋在混凝土中良好锚固是钢筋与混凝土能共同工作的保证。因此，钢筋需除去泥土、油污、锈蚀，使之与混凝土良好的结合，以保证混凝土对钢筋的握裹力。否则，钢筋锈蚀会逐渐导致混凝土出现顺钢筋的裂缝，裂缝发展会导致混凝土剥落开裂，这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固，还会加速钢筋的锈蚀。如此发展下去使结构的承载力下降，耐久性降低，甚至危及结构的安全。而混凝土结构设计规范也指出，当混凝土保护层厚度较大时，虽然裂缝宽度计算值也较大，但较大的混凝土保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此，要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝，避免此种情况的发生。

3结束语

混凝土结构裂缝问题比较复杂，需要在各个方面采取有效措施才能有效控制裂缝。在设计的过程中要对结构裂缝针对性分析，总结实践过程中遇到的问题和经验，根据不同的裂缝性质采取不同的预防措施，同时借鉴国内外先进的设计理念，提高设计水平，保证建筑物的承载力、安全性和使用寿命。

参考文献：

[1]冯乃谦，顾睛霞，郝挺宇．混凝土结构的裂缝与对策[M].北京：机械工业出版社，2008

[2]樊永盛：《浅谈现浇混凝土结构设计裂缝控制的方法》[J].山西建筑，2011.