钢筋混凝土结构裂缝设计过程控制浅析

摘要：结构设计是建筑工程实施的依据，做好结构设计是建筑工程安全可靠的保障。在设计过程中，通过对结构断面形式、钢筋保护层厚度、钢筋直径的选用、配筋率等措施不断进行优化设计，可降低混凝土开裂的可能性。

关键词：钢筋混凝土；裂缝；设计；控制。

Abstract: structural design is the basis of construction works, do a good structural design is safe and reliable protection of construction projects. Through to optimize the design of structural section form, the reinforcement layer thickness, the selection of bar diameter, reinforcement ratio measures in the design process, it can reduce the possibility of concrete cracking.

Key words: reinforced concrete; cracks; design; control

中图分类号：TV22文献标识码：B

结构设计是建筑工程实施的依据，做好结构设计是建筑工程安全可靠的保障，有效控制钢筋混凝土结构裂缝开展首先要从设计入手。在设计过程中，通过对结构断面形式、钢筋保护层厚度、钢筋直径的选用、配筋率等措施不断进行优化设计，可降低混凝土开裂的可能性。

1 钢筋混凝土结构裂缝基本概述

钢筋混凝土结构以其强度、整体性、模塑性、耐久性等性能在建筑行业取得了其它建筑材料难以比拟的作用，使用越来越广泛。钢筋混凝土结构设计是综合性、实践性、生产性很强的技术工作。随着钢筋混凝土使用范围的扩大，对在其实用过程中混凝土裂缝的控制问题成了一复杂的课题。混凝土是一种不密实非均质脆性结构材料，混凝土内部存在着固体、液体和空隙。混凝土裂缝按产生原因大致分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、荷载裂缝、碱骨料反应裂缝、应力集中裂缝、地基不均匀沉陷裂缝等。裂缝的存在，不仅会影响工程质量的整体外观形象，而且会降低抗渗和抗冻能力，并会导致钢筋锈蚀，影响结构物的耐久性。对某些水工结构，由于裂缝会引起漏水，将影响结构物的正常使用功能，裂缝进一步扩大甚至可能会导致坍塌事故。因此，研究裂缝产生的原因及其影响因素，在工程设计过程中加以控制，能更好地防治裂缝，提高工程质量。

2 钢筋混凝土结构荷载作用下开裂机理分析

工程设计计算的过程中，认为当钢筋混凝土结构构件某一截面在荷载效应产生的拉力大于混凝土本身的抗拉强度时，该截面位置即开裂，在开裂截面钢筋和混凝土所受到的拉应力将发生突然变化，开裂的混凝土不再承受拉力，原先由混凝土承担的拉力转由钢筋承担，由此混凝土和钢筋产生相对滑移，混凝土将回缩、钢筋将伸长，这将导致裂缝宽度不断开展。

3 设计过程裂缝产生原因分析

设计构件断面突变会产生应力集中，钢筋配置过少或过粗，未充分考虑混凝土构件的收缩变形，采用的混凝土标号过高，造成用灰量过大、水化热过高对收缩不利等，都是设计过程中使混凝土造成开裂的原因。

4 裂缝开展在设计过程中的控制

首先设计中应采用合理的结构外形，尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施，在应力集中区局部增配钢筋设防护层等。

《水工钢筋混凝土规范》（SL 191-2008）规定配置带肋钢筋的矩形、T形及I形截面受拉、受弯和偏心受压钢筋混凝土构件，在荷载效应标准组合下的最大裂缝开展宽度按下式计算：

—构件受力特征和荷载长期作用的综合影响系数；

—按荷载标准值计算的纵向受拉钢筋应力；（配筋面积越大、越小）

—混凝土保护层厚度，；

—纵向受拉钢筋的有效配筋率；（配筋面积越大、越小）

—钢筋直径，；

从该计算公式可知，与受力特征和荷载作用有关，一旦构件所要满足的功能确定，这个因素是不可改变的。因此要改变最大裂缝开展宽度只要从、、、这几个因素进行考虑。当、越小时也越小，让、变小只能加大配筋面积，但配筋面积也只能在不出现超筋的情况下配置。

其次，一旦配筋面积确定要使裂缝开展宽度变小，只能选用较小的保护层厚度（要满足最小保护层要求）和较细的钢筋（相同配筋面积条件下要满足最小钢筋净距要求）。

因此，在设计过程中要使裂缝开展宽度小于规范规定限值，在结构构件尺寸已拟定、满足最小保护层要求、满足最小钢筋净距要求的条件下，应尽量采用较细的钢筋。同时，在设计中也要依据地质条件合理分缝分块，拟定合理的原材料指标，避免因变形而产生裂缝。

5 结语

在钢筋混凝土结构设计中首先应采用合理的结构外形，尽量避免结构断面突变带来的应力集中，若有无法避免的突变断面应在应力集中区局部增配钢筋设防护层等措施。在结构构件尺寸已拟定、满足最小保护层要求、满足最小钢筋净距要求的条件下，尽量采用较细的钢筋。而且，在设计中要依据地质条件合理分缝分块，拟定合理的原材料指标，避免因变形而产生裂缝。通过以上设计措施的防范，方可使钢筋混凝土结构在实施过中减少开裂的可能性。

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作者简介：李志锋（1977-），男，云南人，工程师，主要从事水利水电工程水工设计工作。