从建筑结构设计试论混凝土结构的裂缝问题

从建筑结构设计试论混凝土结构的裂缝问题

谢华杰

宁波市房屋建筑设计研究院有限公司  浙江省宁波市  315040

摘要 ：我国建筑工程主要是采用钢筋混凝土结构，这是由于钢筋混凝土结构耐久性好、成本低、技术发展成熟，但由于混凝土本身作为一种不稳定物质，如果结构设计不科学、温湿度控制不当、配合比不达标，很容易产生裂缝。这就要求采取科学的建筑结构设计方案，避免混凝土裂缝对工程外观、质量造成负面影响。从混凝土裂缝产生情况可知，造成混凝土裂缝的因素非常多，包括材料、设计方案、施工工艺、使用管理控制等，这就要从多个方面加强混凝土裂缝防治工作，提升建筑工程结构的整体质量。

关键词 ：建筑结构设计 ；混凝土结构 ；裂缝 ；防治

1混凝土结构裂缝的种类与问题

1.1结构裂缝

结构性裂缝，根据受力性质和破坏形式分为脆性破坏和塑性破坏。脆性破坏的特点是事先没有明显的预兆而突然发生，一旦出现裂缝，对结构强度影响很大，是结构破坏的征兆，属于这类性质裂缝的有受压构件裂缝(包括中心受压、小偏心受压和大偏心受压的压区)、受弯构件的受压区裂缝、斜截面裂缝、冲切面裂缝，以及后张预应力构件端部局压裂缝等。脆性破坏裂缝是危险的，应予以足够重视，必须采取加固措施和其它安全措施。塑性破坏特点是事先有明显的变形和裂缝预兆，人们可以及时采取措施予以补救，危险性相对稍小。属于这类破坏的受力构件的裂缝有：受拉构件正载面裂缝，受弯构件和大偏心受压构件正载面受拉区裂缝等。

1.2温度-收缩裂缝

由于混凝土是一种不稳定物质，在浇筑完成之后，内部会持续产生收缩应力，从而造成应力裂缝情况。应力裂缝可以分为塑性收缩缝、干燥收缩缝、碳化收缩缝、自然收缩缝等。混凝土在凝结过程中，内部的水分会持续蒸发，混凝土体积相对减小，从而造成收缩情况，而板面四周会在支座作用下，无法自由伸展。如果混凝土自身的收缩应力大于本体抗拉值，就会造成现浇板开裂现象，特别是在应力集中部位，十分容易产生裂缝。此外，在施工中混凝土设计强度不达标、拆模过早、混凝土未终凝就施加荷载等，这些因素都会增加混凝土结构弹性变形概率，在混凝土早期强度不足时使其受压、受弯，就会增加裂缝出现概率。

1.3强迫位移变形

对于混凝土结构的强迫位移作用，主要为：地基不均匀沉降和地震作用。地基不均匀沉降引起的强迫性位移是单向、缓慢、长期的持续作用；地震作用引起的效应却是瞬时、快速、，并且是反复的。

2容易产生混凝土裂缝的几个部位

2.1混凝土梁板

混凝土梁板主要的裂缝种类有温差裂缝、结构裂缝、收缩裂缝。温差裂缝是由于混凝土结构外部温度变化大，增加了大体积混凝土的热胀冷缩率，从而生成裂缝 ；混凝土梁板相比墙体的刚度要弱一些，在混凝土受膨胀挤压时，在梁板薄弱部位、截面处会出现屈服应力，从而产生裂缝 ；混凝土梁板浇筑完成后，在逐渐凝结的过程中若产生塑性收缩或失水收缩，就增加了内部裂缝产生的概率。

2.2大体积基础混凝土板

大体积基础混凝土板是裂缝的频发区，这主要是因为一次性整体浇筑的混凝土基础板体积过大，在混凝土内部升温情况下，内外温差逐渐增加，在混凝土板强度较低的表面上容易产生裂缝问题。

2.3地下室混凝土墙板

造成地下室混凝土墙板裂缝的因素有很多，如环境温度不稳定，造成内墙板开裂 ；基础墙板应力高于桩基作用约束，会增加墙板产生的贯穿裂缝 ；在初秋季节昼夜温差较大，而地下室混凝土内墙板比热容小，提高了降温速率，墙板养护难度增加，容易产生裂缝情况。

3基于建筑结构设计加强混凝土裂缝的防控方法。

3.1平面设计

在建筑混凝土结构平面设计当中，要确保平面设计的规则性，不规则平面会产生应力差，从而增加了裂缝生成概率。如果平面设计中发现了凹凸处，要在边缘位置增设拉梁，同时还要在凹凸部位周围楼板处提高浇筑厚度、增加配筋量。在建筑结构长度设计中，要严格按照设计规范标准进行，如果平面长度超出标准范围，需要在中间部位增设后浇带。墙、梁、板之间的钢筋搭接要足够紧密。如果结构长度超出标准较多，要增设变形缝。建筑裙房和主楼间如果高差过大，要设置沉降缝、沉降后浇带，这样可以解决建筑基础不均匀沉降产生的裂缝问题。混凝土平面结构外如果有外露构件，要在水平长度达到12 m以上时设置伸缩缝，间距不得超过12 m，如栏板、檐口等。设置止水带要保证焊接牢固，不出现错焊、漏焊等情况，保证焊接部位不出现漏水情况，混凝土浇筑要涂抹处理剂、表面凿毛，分层浇筑混凝土，第一层浇筑初凝后进行第二层浇筑，层层递进。后浇带在混凝土浇筑完42 d后施工，养护时间不低于28 d。

3.2结构构件厚度与混凝土强度设计

在建筑混凝土结构设计当中，做好钢筋锚固、提升钢筋耐久性有着重要意义，确定现浇构件的最小厚度，通常情况下现浇板厚度范围是板跨度的1/35~1/30，民用建筑现浇板厚度通常不会超过100 mm，但也不能浇筑过薄，否则更容易产生收缩裂缝。因此在构件厚度计算中，要结合建筑工程实际使用目标、层高、荷载量进行设计，确保其能够达到建筑使用标准。

通常情况下，选择相同水泥、不同用量，水泥用量越多，混凝土理论强度越大，但水灰比也会增加，增加了裂缝生成率。对于普通民用建筑来说，现浇楼板强度往往不大于C30，现浇梁、楼板混凝土使用同标号水泥。如果柱和墙结构强度大于梁、板强度，则核心节点混凝土强度要与柱、墙结构混凝土强度相同。混凝土设计要贯彻“三低一高”的原则，也就是低水胶比、低坍落度、低含砂率、高粉煤灰，这样可以提升混凝土整体的抗拉值、弹性、强度，保证混凝土材料的抗裂性能。

3.3配筋设计

通过调查得知，提升混凝土结构配筋率，有助于减少构件周围裂缝生成量，还可以控制裂缝宽度。我国建筑行业所提出的《混凝土结构设计规范》（以下简称《规范》）中明确提出了受拉钢筋最小配筋率，要严格按照《规范》标准设计配筋。在梁、板等构件设计中，根据《规范》标准设置配筋率、钢筋间距，受力配筋主要是选择直径小、密集的方案，从而减少构件裂缝。在实际设计中要对构件配筋、设置间距进行合理性分析，仿真计算各个设计方案的混凝土结构裂缝情况。建筑屋面传热系数通常在1.0 W/ （m 2 • K）以内，屋面板结构配筋主要是采用双层、双向配筋方法，如果设计中发现存在无筋情况，可以把板支座负筋拉通，也可以在此区域配置双向钢筋网，连接到其他的负筋即可。对于四周嵌入固定的现浇楼板，板受到应力收缩会同时受到两侧作用力共同约束，容易在板的45 °角产生斜裂缝，严重的会在中间部位产生贯穿缝，可以在屋面板阴阳角变形应力集中部位增设双层双向配筋，间距控制在100mm，规格为整个屋面板跨度的1/4。

3.4管线与洞口设计

如果设计方案中需要在楼板上预埋管线，则要在管线上方部位设置钢丝网片，要求楼板预埋管线直径在板厚的1/3以内，具体要求不超过50 mm，管壁与楼板上下边缘25 mm以上，如果预埋管线需要交叉布置，要设置线盒，交叉管线不得直接接触。如果楼板上方存在开孔部位，要加固孔口四周部位，如果孔口直径在300 mm以下，可以将内部钢筋绕过孔口，不能直接切断 ；孔口直径在300~1 000 mm时，孔口边缘要增设补强钢筋；孔口直径1000 mm以上时，则要在孔口周围增设边梁。

4结语

综上所述，为了能够保障建筑工程的施工质量和使用安全，全面加强混凝土结构裂缝的防治工作十分重要。混凝土结构裂缝会直接影响工程结构的稳定性，这就要根据混凝土结构裂缝成因，站在建筑结构设计的角度采用裂缝防治措施，包括平面设计、构件厚度以及混凝土材料设计、冷水管设计、配筋设计、管线与洞口设计等。与此同时，要想进一步加强混凝土结构裂缝控制，还需要加强新工艺、新材料的应用，借助新技术、新理念来降低混凝土出现裂缝的概率，从而不断提高建筑工程的美观性和施工质量。

参考文献

[1] 王新，汪科．从建筑结构设计谈混凝土结构的裂缝问题[J] ．价值工程，2010，29（20）：64．

[2] 赵雄飞．从建筑结构设计谈混凝土结构的裂缝问题[J]．世界有色金属，2017（02）：255-256．