浅析建筑工程结构设计中的裂缝问题

浅析建筑工程结构设计中的裂缝问题

摘要：控制裂缝的产生和扩展，是建筑工程中必不可少的一个重要环节，应引起足够重视，控制裂缝，重点在防，并需要从设计、施工上共同努力，采取有针对性的防裂措施，加大主动控制的力度，才能提高新建房屋质量的可靠性。只要严格执行规定，做到设计与施工紧密配合，控制裂缝是完全可以做到的。本文结合以往设计经验，对结构设计中出现裂缝作了深入分析。

关键词：建筑工程；结构设计；裂缝控制

Abstract: the cracking of the control and expand, is building engineering is an important link of the essential, which should be enough attention to control the cracks, the key is in control and needs from design, construction on to work hard together, take targeted guards against the crack and measures to increase the strength of the active control can improve the reliability of the new building quality. As long as the strict implementation of regulations, be in close coordination with the design and construction, control the cracks are completely can do it. Combining with the traditional design experience, to the structure design of deeply analyzes the cracks.

Keywords: building engineering; Structure design; Crack control

引言：过去许多工程凡是采取了控制裂缝措施的，一般都取得了良好效果，被评为真正的优质工程。在工程设计中, 大部分工程设计人员对待裂缝的态度是:一方面设计规范对裂缝有明确规定,即用裂缝计算公式计算出裂缝, 只要满足允许宽度限值即可; 另一方面对于变形引起的裂缝没有计算规定, 所以只要规范每隔一定距离留一条伸缩缝, 不管荷载差别大小,只要留出变形缝 (伸缩缝或沉降缝 )就认为问题不复存在了,即留缝就不裂的设计原则。大量的工程实践证明,计算满足或者按规范设缝并不是决定结构变形开裂与否的条件,计算虽然满足但并不一定在工程实践中完全满足, 是否开裂还与许多设计因素有关。

1、产生建筑施工裂缝的原因分析

1.1地基不均匀下沉

造成地基不均匀下沉的原因有客观原因、主观原因以及人为原因。房屋地基土层分布不均匀,土质有较大的差别等是造成地基不均匀下沉的客观原因;而主观原因多与建筑施工的设计方面有关,比如地基的处理方案与基础设计不协调一致、同一建筑的地基采用多种处理方法、在房屋纵墙刚度较差时因土壤应力的扩散作用导致房屋两端的应力逐渐减小、对建筑立面错层、平面变化引起楼面活荷载不均匀的处理不当、实际建筑施工的设计超出或未达到规范的规定,由于这些

因素导致地基受力状态改变,造成地基不均匀下沉;另外在建筑施工过程中和建筑建成后,人为因素导致地基改变、松动等情况造成地基不均匀下沉。

1.2温度应力

引起温度应力的原因有两种,一种是自生应力,是物体结构由于内外温度不同,在结构自身的约束下产生的温度应力,通常发生在结构尺寸相对较大的物体上,比如桥梁墩身,混凝土冷却时表面温度与内部温度相差太大,两种温度产生应力相反作用。另一种是约束应力,是物体结构受到外界的约束而不能自由变形引起的温度应力。比如护栏混凝土,混凝土的干缩引起的应力与温度应力共同作用。要准确分析温度应力的分布、大小是一项较复杂的工作,通常是依靠模型试验或数值计算来进行分析,另外在分析过程中还需要考虑徐变的影响。

1.3钢筋锈蚀

建筑钢筋表面由混凝土保护,如果混凝土保护层质量较差或厚度不足,使二氧化碳或氯化物侵蚀到钢筋,使钢筋周围的混凝土的碱度降低或氯离子含量偏高,从而破坏了钢筋表面的氧化膜,导致钢筋中的铁离子与氧气和水分发生锈蚀反应,使得钢筋的体积增大了2至4倍,从而钢筋周围的混凝土受到膨胀,导致作为保护层的混凝土沿钢筋纵向产生裂缝。另外由于钢筋锈蚀使得钢筋与混凝土的握裹力减弱,结构承载力下降,导致其他形式的裂缝产生。

1.4冻胀

冻胀是由于大气气温低于0℃时,混凝土中吸入了饱和的水被冻成冰,使得混凝土的体积膨胀9%,从而产生膨胀应力,于此同时,在微观结构中迁移和重分布的状态下,混凝土凝胶孔中的过冷水易引起渗透压,再次加大了混凝土的膨胀力,降低了混凝土的强度,从而导致裂缝的产生。受冻最严重时是混凝土初凝时,可使成形的混凝土强度降低30%至50%。

2 结构设计中存在的问题

2.1 建筑物顶层端部剪应力与温差成正比，与水平阻力系数、材料弹性模量、建筑物长度等呈线性关系。控制温度应力引起墙体裂缝的主要因素，因此，用伸缩缝作为控制裂缝的唯一方法是不全面的。控制裂缝应综合考虑有关因素，采取行之有效的措施。结构设计考虑强度计算、抗震结构措施多。控制温度应力的措施少，在住宅楼顶层端单元内、外纵墙出现裂缝较普遍，不可否认，结构设计未采取措施或措施不力，是形成墙体裂缝的因素之一。

2.2 砖混房屋长度过长。规范规定总长度超过50m应设伸缩缝，有的房屋长度超过较多而未设，也未采取其它措施。

2.3 构造柱是增强建筑物整体性，抵抗地震作用的重要构造措施，过去不少设计，构造柱的设置只考虑符合抗震规范，不考虑也不能算是设计错误。

2.4 采用砖、砂浆强度等级。越到顶层越低，有些建筑物底部几层采用MU10级砖、M5 级砂浆，而到顶层则为MU7.5级砖、M2.5级砂浆。设计人员习惯于从强度上考虑，对温度应力引起的抗剪强度及变形则考虑较少。

3做好混凝土原材料质量控制

混凝土结构开裂，很大程度取决于原材料，因此，必须控制好原材料的质量。混凝土有着自身的特性，如果水灰比过大,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、适当降低水泥用量、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峰、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。

4 提高结构自身承载力

梁板的结构设计，主要需要考虑承载力和挠度，如果挠度过多，即使在设计范围以内，也容易引起结构裂缝。遇到这种情况，可以适当的增加梁板截面的，或者提高配筋率，以保证梁板不出现结构裂缝。

此为，随着时间的增长，混凝土自身也会出现老化现象，混凝土自身的承载力自然也会降低，因此，在结构设计过程中就需要考虑到混凝土的劣化，必须保证混凝土有一定的富余，才能确保混凝土结构的安全耐久。

5 减小地基的不均匀沉降

近年来，不少建筑由于地基的不均匀性沉降导致混凝土裂缝的发生。为此必须加强对基础施工质量的控制，通常的办法可以在独立基础上设置好拉梁，土质情况不好可以采用筏板基础、箱形基础。如果是软土地基，需要根据实际情况进行有效的处理。对于局部软硬不一的区段，需要采用土体的局部置换或加大基础接触面积等方法。

在柱下独立基础、桩承台处设置拉梁时，因为独立基础和承台的各自的变形量不同，会造成拉梁混凝土开裂，通常这种裂缝会非常的严重，在解决这类问题是，最好的办法就是在拉梁的两端都设置后浇带。

结语：在土木工程领域，混凝土开裂是一个非常普遍的现象，因为造成混

凝土裂缝的因素很多，因此，在结构设计过程中，设计人员必须根据工程的结构形式、地质条件等相关因素，综合考虑制定行之有效的结构设计措施。此外，还需要加强对建筑施工的监管，以保证施工单位严格按照设计、规范要求操作，确保建筑物的承载能力、安全性和耐久性。

参考文献：

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[2] 周建荣. 钢筋混凝土结构裂缝控制综述[J]. 科技咨询导报, 2007,(28)

[3] 项修聪. 钢筋混凝土结构裂缝控制综述[J]. 科协论坛(下半月), 2008,(05)

[4] 靳元峻, 郝紫阳. 钢筋混凝土结构裂缝控制综述[J]. 山西建筑, 2007,(11)

姓名：张斌，出生年：1968年；性别：男；民族：汉；籍贯：山西；工作单位：辽宁省国际经济技术合作集团有限责任公司；职称：高级工程师；学位：学士

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