解析建筑结构设计中裂缝产生的原因及控制

作者：黎智祥

来源：《中国房地产业》 2017年第8期

【摘要】在建筑工程设计和使用过程中，混凝土裂缝是普遍存在也是容易出现的问题。混凝土裂缝的出现不仅会影响房屋结构的适用性和耐久性，同时也会影响结构的安全性。裂缝问题一直困扰着广大设计人员，文章就混凝土结构裂缝产生的原因进行分析，并针对裂缝的不同成因提出相应的控制措施，以提高建筑工程结构的使用寿命。

【关键词】建筑工程；结构设计；裂缝；控制

伴随着人们生活水平的日益提高，对建筑行业的要求也在日益增加。混凝土结构作为建筑工程中的重要环节更加受到重视。混凝土的使用虽然给建筑行业带来了巨大的发展，但是混凝土结构裂缝问题的出现，无疑是建筑工程使用中的巨大阻碍。结构裂缝问题使得建筑工程的质量得不到有效的保障，所以，解决混凝土结构裂缝问题迫在眉睫。

1、建筑混凝土结构裂缝产生的原因分析

1.1 混凝土塑性变形引起的裂缝

混凝土塑性变形通常是指混凝土凝结硬化前，由于构件表面失去水分较快而产生的收缩变形，从而导致结构构件产生裂缝。一般塑性变形裂缝形状比较规则，裂缝深度较浅，裂缝长短不一，互不相连。

1.2 混凝土干缩变形引起的裂缝

混凝土干缩变形是指混凝土在硬化时失水干燥引起混凝土体积减小，当混凝土内部拉应力超过其约束力时，就会产生干缩裂缝。这种裂缝通常出现在混凝土构件表面，裂缝图案纵横交错，没有一定规律。

1.3 温度裂缝

当外界环境温差较大时，会造成混凝土内部与外部热胀冷缩差异而开裂。对于大体积混凝土，由于水泥的水化热而形成混凝土内部温度高，导致其内部温度与构件表面温度相差较大。同时混凝土构件受外力约束，使得构件内部产生压应力，在混凝土表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。

1.4 地基变形影响

房屋是建设在地基基础上的，地基对房屋的安全和稳定会产生严重的影响。裂缝的出现与地基基础的不均匀沉降有密切的关系。如果地基开挖深度不足，当上部荷载超过地基的极限承载力时，下部地基土就会发生下沉，从而导致上部结构发生变形，墙体就会出现裂缝。

1.5 其它因素影响

房屋建筑在设计过程中，混凝土材料配比不均衡或者水泥标号不对，常常会导致混凝土发生离析；混凝土震捣不密实，构件在拆模后会出现蜂窝麻面现象；钢筋锈蚀会导致钢筋与混凝土之间的粘结力降低，从而使混凝土开裂。

2、建筑结构设计中裂缝的控制措施

根据建筑混凝土结构裂缝产生的原因分析，为了更合理地控制好建筑结构裂缝，至少应采取以下几方面的措施。

2.1 合理设置建筑变形缝

在混凝土结构裂缝控制过程中，可以通过设置伸缩缝、沉降缝，将结构划分为几个自由变形结构单体，可以有效地解决结构温度应力和收缩应力过大、以及基础不均匀沉降的问题。然而，设置变形缝会受到建筑使用功能的，例如，在伸缩缝设置时，由于建筑使用功能的不可分割性而不能设置。而且，变形缝的防水防潮问题一直没得到很好的解决。

2.2 设置混凝土后浇带

后浇带，是解决不能设置伸缩缝时的一种解决方式。后浇带一般设计为，在楼层结构剪力较小处留置1 米左右宽度的梁板混凝土，在相邻混凝土完成浇筑一段时间以后，才采用微膨胀混凝土进行浇筑。设置后浇带能够有效地解决不适宜设置伸缩缝的结构混凝土，浇筑和固化过程的伸缩变形而产生裂缝问题。甚至，后浇带能解决建筑前期固结敏感土质上的沉降差问题。但是，后浇带无法解决后期使用过程中，混凝土温度变形和结构不均匀沉降变形产生裂缝的问题。

2.3 设置混凝土加强带

因为后浇带的施工周期较长，有时会影响工期或后续工序的施工，所以为缩短混凝土施工工期，经常采用加强带代替后浇带来进行施工。具体做法是：将适量的膨胀剂添加到混凝土中，使混凝土发生膨胀产生内部的预压力，这种预压力可以抵消温度应力的作用，防止混凝土结构出现裂缝。加强带能解决一次成型的超长结构的施工问题。但是，加强带中膨胀剂的掺量控制不好，产生的预压力过大或过小也会造成混凝土开裂。其次，由于加强带需要整层楼板混凝土掺入膨胀剂，导致施工成本有所增加。

2.4 完善结构设计，增加抗裂构造措施

在混凝土结构设计中，采用量多的小直径配筋比量少的大直径配筋更有利于抗裂。此外，在一些容易受到温度影响的楼板中，要采用双层双向配筋或配置抗温度变形钢筋网片；在水电等其它专业开洞、穿线管等减弱结构受力的地方，增设构造配筋或增加结构厚度；在容易产生变形集中的板角加设加强筋；预应力梁及大梁侧边板厚度适当增加且双层配筋等等。增加构造性配筋，虽然会增加建设成本，但对于控制建筑结构开裂会有明显的效益。

2.5 采用保温隔热措施

为避免混凝土结构因温度应力产生裂缝，除了混凝土养护时通过覆盖及浇水来保持混凝土均匀散热外，建筑设计中还设计屋面保温层、外墙隔热层等保温隔热措施，来避免日常使用中温度应力对混凝土结构的影响。

2.6 采用预应力技术

无粘结预应力技术作为一种抗裂技术，在混凝土结构裂缝控制发挥着重要的作用。在钢筋混凝土应用中，通过预应力钢筋张拉而产生较大的预压力，可以抵消混凝土收缩时产生的拉应力，防止混凝土结构出现裂缝。

结语：

通过对建筑工程中混凝土结构裂缝的多种成因进行分析，可以发现，引起混凝土出现裂缝的原因主要来自材料和施工环节。混凝土裂缝的产生对结构的安全性、适用性和耐久性都有较大影响，必须全面了解裂缝产生的机理，对裂缝采取积极有效的预防与控制措施，才能保证建筑结构的质量。文章提出的几点措施和建议，加以施工技术人员的协调和配合，同时在科技水平不断进步和发展的情况下，相信在不久的将来，混凝土结构的防裂问题会得到很好的解决。

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