建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析李文魁

建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析李文魁

李文魁

泸西县建筑设计室652499

摘要：近些年来，国内建筑业出现了一轮高速发展，同时，各种建筑病害问题也日益凸显出来，建筑结构裂缝便是其中不可忽视的一种。裂缝不仅影响建筑的美观，而且会破坏建筑结构的安全性、稳定性，甚至缩短建筑寿命。因此，必须认真建筑结构设计中的裂缝以及它们的成因，并探析控制裂缝的有效措施。本文将就这一方面的问题展开探述。

关键词：建筑结构设计；裂缝；成因；控制措施

1999年住房分配制度改革后，国内房地产业迎来发展的黄金时期。但房地产业发展属于典型的粗放式发展，不仅浪费、消耗大量的资源、能源，而且在施工中，普遍存在着不重视施工质量、野蛮作业的现象，以致裂缝成为现代城市建筑见怪不怪的“常见病”。——而发人深思的是：日本、美国、德国的高层建筑，很难发现建筑裂缝。

一、建筑结构裂缝

常见的建筑结构裂缝，有水平裂缝、垂直裂缝、八字形裂缝（又可分为正八字形与倒八字形裂缝）、斜裂缝、交叉裂缝、剪切裂缝等。根据形成时间，裂缝可分为早期裂缝与后期裂缝；根据受力作用，裂缝可分为受力裂缝与非受力裂缝；根据裂缝的进深情况，裂缝可分为表面裂缝、进深裂缝与贯穿裂缝[1]。

（一）塑性沉降裂缝

塑性沉降裂缝外观呈梭形，裂缝两侧较窄，中部较宽，通常出现在建筑结构的梁-板汇接处、或建筑结构的变截面、或梁-柱的汇接处，或钢筋的上部等部位。其深度一般可以从混凝土表面延伸至钢筋表面，其宽度则由建筑结构内部特点以及混凝土水灰比的不同而表现出明显的差异性。塑性沉降裂缝的发育时间较长，往往要等到混凝土的胶结强度达到一定值时，才会停止发育。

（二）塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝属于早期裂缝，多出现在项目施工期间。塑性收缩裂缝分布无规则、互不连续，呈现出多边形或平行分布；裂缝形状也不规则，两端较细，中间宽；裂缝长度在2～3米之间，裂缝宽度在1～5毫米之间。裂缝的间距短则几厘米，长则超过10厘米。该裂缝多出现在建筑结构表面或构件表面。

（三）温度裂缝

温度裂缝的走向同样缺乏规律性，在梁板等尺寸、长度较大的构件上，温度裂缝大多与构件的短边平行。大面积结构上的温度裂缝，分布呈现纵横交错，裂缝宽度不一、大小不一，且易受外界温度的影响（在夏季，温度裂缝较窄；在冬季，温度裂缝较宽）。高温膨胀造成的温度裂缝的形状多为中间粗、两端细，或上宽下窄[2]。

建筑结构裂缝可以削弱工程整体强度，削弱建筑刚度性能，减少建筑的抗剪承载力。雨水还可以通过裂缝，造成钢筋锈涨，最后撕裂建筑表面。

二、建筑结构裂缝的成因

（一）塑性沉降裂缝成因

这种裂缝形成的原因有很多：混凝土浇筑后，密度较大的粗骨料会向下沉降，而混凝土拌和料中的水则会向上外泌，导致混凝土体积缩小，产生裂缝；混凝土拌和料中的砂浆失水收缩，也会产生裂缝；混凝土骨料级配不合格，或振捣不到位，同样可能产生裂缝。

（二）塑性收缩裂缝成因

浇筑混凝土后，若现场出现大风或高温，而混凝土表面又没有及时覆盖，则混凝土表面就会迅速失水，导致混凝土体积迅速收缩，最后出现开裂；混凝土拌和料的水灰比过大，水泥用量过多，拌和水中的杂质（如盐类、酸类）过多，都有可能造成塑性收缩裂缝[3]。

（三）温度裂缝成因

当前，建筑施工多采用现场湿浇，现浇的水泥混凝土在凝结时，水泥颗粒中石灰、氧化钙与水化合时，会产生大量的水化热。虽然混凝土表面会迅速降温，但其内部的温度可以上升到110℃，从而产生较大的拉应力。一旦混凝土内外温差超过25℃，就会撕裂混凝土，造成温度裂缝。

三、裂缝控制措施

（一）控制板块裂缝

建筑物落成后，有可能出现未均匀沉降（在软土地基上这种情况屡见不鲜），继而在混凝土建筑结构中形成剪应力与拉应力。——因此，工程师在设计项目时，必须尽可能保证混凝土建筑结构的整体刚度，这样可以规避建筑物可能遭受的剪应力与拉应力，从而增强建筑结构承受温度应力的能力。

在建筑所有的外墙角，工程师应当设置放射筋。而且，每一个墙角内设置的放射筋数量都要达到7根（或超过7根），配筋长度要超过2米，配筋范围要超过楼板跨度的三分之一。放射筋的间距应控制在0.1米以内，这样可以有效控制裂缝[4]。

（二）控制温度裂缝

工程师在设计建筑结构时，必须坚持规则性原则。进行建筑结构的平面布置时，必须简洁、规整、平直，尽量减少不必要的凹凸，这样可以有效防范建筑结构中的温度应力过分集中。一般来说，温度裂缝是由于建筑圈梁、砌墙、面板自身温度变形所致，因此，必须保证建筑物表面保温层、建筑材料性能、施工方式符合热工标准。此外，还要增大顶层墙体强度，以提高它的抗剪力。工程师还要在所有横墙、纵墙的顶端设置圈梁，这样可以提升建筑结构的整体性。

（三）严格设计结构尺寸

研究证实：建筑结构的应力与结构长度之间存在着非线性关系，若建筑结构尺寸超过标准，建筑结构受到的温差、材料变形的应力会增大，最后造成裂缝。因此，工程师必须严格设计结构尺寸，要保证建筑结构尺寸符合设计标准。

（四）适当运用钢纤维

工程师还可以在钢筋混凝土梁底端适当添加一些钢纤维。钢纤维可以拉结混凝土，提高混凝土的韧性，降低裂缝尖端的应力强度因子，并将裂缝上的荷载传递到裂缝的上面与下面，保证混凝土材料持续承载。设置钢纤维时，应充分分散均匀，这样才能起到增强效果。

（五）预应力结构设计

工程师在进行预应力结构设计时，必须全面分析建筑的几何结构、预应力筋总数、预应力结构的抗裂要求。一般设计预应力结构时，取梁长度的十五分之一，但根据施工实践，应取梁长的十八分之一～二十分之一，这样可以降低建筑重量，同时减少钢筋数量。如果设计的平面有凹口，工程师应把拉梁设置在凹口的边缘，并适当增加凹口四周楼板的厚度，还要对配筋作加强处理[5]。

如果建筑结构超过建筑规范设定的额定值，工程师应在建筑结构的地下部位设置后浇带，在建筑结构的地上部位设置膨胀加强带。后浇带一般设置在梁与楼板的三分之一宽处，后浇带宽度在800毫米～1000毫米之间。膨胀加强带宽度在2000毫米左右，膨胀加强带两端要设置密孔钢丝网，钢丝网应与膨胀加强带的上下层垂直分布。此外，膨胀加强带上下层还应设置均匀分布的水平温度钢筋。

结束语

尽管裂缝已经成为建筑的通病，但只要做好设计工作，并严把施工关，是可以有效控制、防范裂缝的。当然，这些措施仍然属于治标之策，真正的治本之道是大力推广钢结构建筑与装配式建筑，逐步淘汰传统的钢筋混凝土结构。

参考文献：

[1]翟立强.建筑工程结构设计中如何避免裂缝问题[J].中国设备工程,2018(23):191-192.

[2]马倩.建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制措施[J].住宅与房地产,2017(09):107.

[3]程鸿超.建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制措施[J].工程建设与设计,2016(18):23-24+27.

[4]刘璇璇.从建筑结构设计方面加强现浇混凝土裂缝有效控制措施探讨[J].中国房地产业,http://kns.cnki.net/kcms2015(08):47.

[5]张国辉,洪亮.从建筑结构设计角度探讨钢筋混凝土楼板裂缝的成因与控制措施[J].黑龙江科技信息,2010(05):256.