建筑结构设计中控制裂缝的措施浅析

建筑结构设计中控制裂缝的措施浅析

黄能文

天津建工集团建筑设计有限公司 300384

摘要：城市化进程的全面加速推进，建设工程项目的数量和规模也不断扩张，工程质量的关注度也随之提高。在诸多质量问题中，结构裂缝尤为常见，不仅影响了建筑的观感品质和舒适度，严重时还会影响结构的安全，社会影响恶劣。基于此，本文对建筑结构设计中控制裂缝的措施进行探讨。

关键词：结构设计；控制裂缝；处理措施

0 引言：

随着国民经济的持续高速发展，城市化进程的全面加速推进，建设工程项目的数量和规模也不断扩张，单体工程项目的体量、尺度和复杂程度也越来越大。工程质量的关注度也随之提高。在诸多质量问题中，结构裂缝尤为常见，不仅影响了建筑的外观，严重时还会影响结构的安全，一旦出现问题社会影响恶劣。建筑结构裂缝往往是不可避免的，但是可以通过采取针对性的技术措施加以控制，消除不利影响，确保工程结构的质量符合标准要求，避免出现负面的不利的社会影响。

1 建筑结构裂缝类型及产生的原因分析

混凝土结构具有承载力高、刚度大、可塑性好、经济性好等优点。但同时由于其是一种多相非均质复合型材料，组成成份复杂多样，以及特殊的施工工艺，在硬化过程中，就已存在气穴、微孔和微观裂缝。受力以后微观裂缝和微孔连通、扩展，形成宏观裂缝；再继续扩展，将可能导致混凝土丧失承载能力。从工程实际应用角度研究的裂缝，主要是指对混凝土强度及工程结构物的适用性和耐久性等结构功能有不利影响的宏观裂缝。

1.1裂缝的分类

混凝土结构中的裂缝多种多样，其产生的原因、对结构的影响也各有不同，所以必须区分不同的裂缝类型，并研究其本质和产生机理，采用针对性的措施来避免或消除对于工程的影响。

按裂缝形成的阶段分：可以分为施工期间产生的裂缝和使用阶段产生的裂缝；

按可能造成的后果分：一般裂缝和危险裂缝；

按裂缝的形态和分布部位分：正截面裂缝、斜截面裂缝、交叉裂缝、龟裂等。

按可能产生的原因分：受力裂缝和非受力的间接裂缝；

1.2裂缝产生的主要原因

1）设计质量缺陷，钢筋混凝土构件中，混凝土主要是受压，钢筋受拉，由于设计失误导致计算承载力不够、配筋不足或者配筋位置不合理，导致混凝土受拉边拉应力大于混凝土抗拉强度产生受力裂缝。对于大体积混凝土，设计分缝不合理，在施工硬化过程产生较大的干缩裂缝，在使用期间温差形成较多的收缩裂缝：对于墙、板和基础等构件，混凝土强度过高等均可能导致非受力裂缝的产生。

2）施工质量缺陷，混凝土结构裂缝的形成与施工质量密切相关。施工质量造成的缺陷通常表现为以下几种方式：泵送混凝土和商品混凝土远距离运输的需要，减水剂的使用，使混凝土中水泥用量和含砂率提高，导致混凝土在硬化过程中干缩裂缝大大增加；免振工艺或者振捣不均匀，造成混凝土不密实，分层离析等也容易产生裂缝；由于工期紧，赶进度，施工管理不到位，导致混凝土养护不到位，养护时间不足，拆模过早等引起的裂缝是近来最常见的问题。

3）维护和使用不当，混凝土结构裂缝产生与正常合理的使用维护也息息相关，近些年由于严重超载，随意拆改受力构件，擅自改变使用用途和环境等导致混凝土开裂的事故也时有发生。

4）偶然因素，由于基坑降水、地面沉降等偶然因素导致的结构开裂也常见报道。

2建筑结构裂缝的不利影响

2.1使人产生不利的心理恐慌

混凝土裂缝尤其是肉眼可见的大于0.05mm以上的裂缝，可能引起观感上的不安，影响建筑的使用和舒适性。对于卫生间、地下室等有防水要求的混凝土构件，较大的裂缝可能导致渗水、漏水等质量投诉较多的问题。

2.2影响建筑的耐久性

混凝土裂缝的形成会破坏混凝土中钢筋的保护层，使其暴露于侵蚀性环境中，加速钢筋的腐蚀过程，削弱结构的耐久性，从而降低结构的承载能力。

2.2降低结构的刚度和构件的抗剪能力

裂缝的产生会减少构件有效截面面积，降低构件的惯性矩，进而减少结构的整体刚度，影响结构的承载能力。裂缝的形成还会引入非计划的应力路径，改变结构受力方式，使得原设计的力学性能无法得到充分发挥。在关键承重构件如梁、柱以及墙体中的裂缝会直接削弱构件的连续性，导致其抗剪承载力降低。

3建筑结构设计中控制裂缝的措施

3.1选用高质量的建筑材料

   混凝土作为建筑结构中使用最广泛的材料，其质量直接关系结构的整体性能，因此，确保水泥、骨料及水的品质以及混凝土中添加剂的适宜性是控制裂缝形成的关键。严格按规范的要求设计配合比、选用合理的砂石级配，避免过大的水胶比和含砂率；对于大体积混凝土选用低水化热水泥，科学掺入抗裂膨胀剂，在规范允许的范围内选用60或90天龄期强度等，减少硬化时的干缩裂缝。

3.2合理设计

1）通过设置伸缩缝或者后浇带将超长的混凝土结构分成若干段，以释放收缩、变形产生的应力。《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中规定，伸缩缝允许间距为30～55m,实际工程中要尽量避免超规范设计；同时也可根据工程经验在合适的位置设置施工后浇带，释放混凝土早期收缩以及水化作用产生的应力作用，减少因结构长度过长带来的温度及混凝土收缩裂缝。

2）合理的配筋，适当提高裂缝敏感部位的构造配筋。结构中的特殊部位如：约束较大、变形和位移较大的端部剪力墙；平面凹角；重叠处的峰腰瓶颈等部位，现浇的屋面顶板等是最有可能开裂的位置，适当提高配筋率，采用细而密的配筋方式等措施，减少混凝土承受的拉应力，从而降低开裂风险。

3）对建筑进行合理的荷载和结构计算，科学的配筋，根据经验和规范要求，进行裂缝验算，避免裂缝宽度超过规范限值并适当留有余量，避免出现危险的受力裂缝。

4）对于大跨的构件，选择预应力混凝土结构，通过对构件预加压应力，推迟裂缝的出现和限制裂缝的宽度，提高构件的抗裂能力。

5）对于已经出现的结构裂缝，应科学的分析和论证，采用合理的措施修补或者加固处理，避免因小问题导致发生大事故。

3.3科学的施工技术措施
1）在施工组织设计时重点注意裂缝的控制，严格施工管理，科学的采用施工措施；

2）严格控制混凝土原材料的质量、配合比和外加剂的掺入，同时避免施工现场二次加水，塌落度不宜过大，严格控制入模温度，必要时采用冰水搅拌。

3）采取有效措施，避免施工时钢筋移位；综合考虑构件中的管道预埋等，避免管道交叉混凝土有效截面过小；科学的施工组织，避免不必要的施工冷缝；对于大体积混凝土采用微膨胀等抗裂混凝土，掺入粉煤灰或者按规范取用60天或90天龄期强度，有效降低水胶比和水化热。

4）加强养护，浇筑完成后及时覆盖保湿养护，保证养护时间，避免提前拆模等不合理的施工方式。

3.2混凝土裂缝控制是一个系统工作，需要从原材料质量、设计防治、施工控制和后期维护使用等几个方面综合解决。

4 结语

混凝土裂缝是与生俱来的特性，混凝土结构带缝工作是工程师们的共识，微裂缝是不可避免的，但宽度较大的甚至肉眼可见的裂缝的出现不仅会损害观感品质和舒适度，更严重的是影响结构耐久性和安全性。对此，正确的分析裂缝的类型和产生原因，防治结合，采取合理妥当的措施，控制裂缝的产生和宽度，保证混凝土结构的安全性、适用性、耐久性。

参考文献：

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社,2017.

[2]徐有邻等.混凝土结构工程裂缝的判断与处理（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社,2015.

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