建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析

张凤

摘要：人们所居住的住宅、购物的商店、商场，观看体育比赛的看台、体育馆，教学楼、实验楼、办公楼，以及单层与多层工业厂房，等等，这些人们赖以生活、学习、工作的场所，即建筑物，无论是功能简单还是复杂，都包括有基础、墙体、柱、楼盖及屋盖等结构构件。它们组成房屋的骨架，支撑着建筑，承受各种外部作用（如荷载、温度变化、地基不均匀沉降等），形成结构整体。这种房屋骨架或建筑的结构整体，就是建筑结构。当建筑物或构筑物的混凝土不能自由收缩时，会在混凝土内产生拉应力而引起裂缝。

关键词：建筑结构设计   裂缝   成因   控制措施

一、关于建筑结构设计裂缝

由于裂缝在建筑物中产生的原因不同，大致可分为，收缩型裂缝;温度型裂缝;由于化学原因造成的裂缝;建筑设计引起的裂缝;还有因地质条件等等引起的多种裂缝。如在实际操作中，建筑物所采用的钢筋和模形板都有可能对混凝土造成不同程度沉降的影响，在这种情况下，就形成了塑性沉降的裂缝。此外，在建筑物施工过程中，进行浇筑混凝土工程大部分都在室外进行处于全暴路状态，与此同时，受外部因素的影响，如高温天气状态下：大风或暴雨等恶劣环境的影响，使混凝土出现了热胀冷缩的现象，这种情况下，混凝土的水份会减少，混凝土本身会变硬，既而就形成了塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝大都是不规则的多边形结构，也有呈平行状的，这些裂缝刚开始还是不明显的，逐渐会成为贯穿性的裂缝，因此遇到大风等恶劣天气的情况时，应釆取应急措施，来保证建筑物的质量问题。

二、建筑结构设计中裂缝形成的因素分析

（一）地质和设计因素

每个大型工程项目，在正式施工破土前，都要进行前期的准备工作，如地质勘察，它直接影响了建筑物的工程设计及施工质量，如果地质勘查部门没有精确的检测分析和真实的数据报告，将会造成负责设计和施工人员对整个工程的地质状况没有全面，系统性的了解， 更必谈对相关地质问题，做出针对性的防裂等措施。建筑设计是整个工程施工的首选，也是建筑物大致轮廓的形成，假如设计人员在建筑设计中不能准确的结合建筑风格的特点、要求，以及因地质因素可能造成的裂缝进行科学的设计，对建筑物的材料没有具体的了解，更没有对材料之间所产生的作用和影响认真的分析，那么很可能在建筑物的投运期间就有裂缝的出现。

（二）施工工艺及原材料的管控问题

建筑物细长的薄壁中出现裂缝是建筑施工的常见问题，通常都是因为建筑施工的工艺没有达到标准而造成的，直接影响到建筑物整体结构的质量和效益，因此对建筑的质量务必严加管控，对技术人员进行培训学习，增强技术人员的技能水平，引进先进及高科技的施工工艺水平，保证施工质量能充分满足施工设计的要求，要从源头上杜绝裂缝的形成。施工单位在材料选择方面，必须严格按照施工方的标准与合同规定，选择符合施工项目中所需材料，并根据设计标准对原材料进行合理配比，以提高建筑物整体的质量，尽量减少建筑物中产生裂缝的现象。

具体来看，不同建筑结构产生裂缝的因素不同。对于砖混结构的建筑墙体出现裂缝，其影响因素包括温度，地基，干缩等。从设计上来看也存在施工质量，材料选用不合格，缺乏建筑经验等问题。具体从温度变化上来看，当温度发生显著变化时，由于材料会存在热胀冷缩效应，房屋各构件产生不同的变形，进而引起制约产生应力。由于屋面混凝土与墙体膨胀系数不同，导致屋面变形度比较大，当房盖与墙体间的构造没有得到恰当处理时，会使墙体处于受拉状态，当拉应力和剪力大于砌体的抗剪抗拉强度时，便会拉裂墙体。此外，从地基不均匀沉降角度上来看，目前由于地基变形所导致的安全事故占据80%以上，在建筑物使用中，由于绿化浇水，上下水管漏水等问题均会对建筑造成不利影响，地基的变形，进而会导致墙体发生裂缝，而且在楼层分布上通常下层会更为严重，包括竖向和水平裂缝等。

对于框架结构的建筑物填充墙产生裂缝的因素也比较多，除上述因素之外，还存在砌体材料干湿不稳定，混凝土砌块的收缩。具体来看，很多建筑的填中墙砌体材料会存在干缩湿胀的问题，进而会导致粉刷之后墙面出现裂缝，而这种裂缝产生是由于粉刷墙体之前需要经过充分的浇水湿润，墙体含水量高，体积会存在一定程度的膨胀，当收缩量达到一定程度后，会使墙面粉刷层的拉裂，混凝土砌块是一种硅酸盐含水制品，由于水分减少而产生这种混凝土，经带水养护之后会随着水分减少出现制品收缩。

挠度也与裂缝产生有一定关系，挠度弯曲变形时横截面沿着轴线垂直方向进行位移，被称为挠度。具体来说是指梁，桁架等受弯构件在一定荷载作用下的最大变形，由于混凝土抗压性能小于抗拉性能，所呈现的是脆性材料，结构构件挠度大，则变形程度大，进而会导致裂缝逐渐增大。针对这一问题，首先跨度大的梁其端部和跨中应力较大，端部上表面和跨中下表面由于拉应力大而容易出现裂缝，因此需要合理控制抗裂薄弱部位的抗裂计算。其次，对于一些大跨度的梁，应当强化纵向构造钢筋的设置，提高梁纵向截面的配筋率，充分考虑施工过程中温度，施工荷载，收缩应力的影响，进入提升构件抗裂性能。

三、建筑结构设计中控制裂缝的措施

比如我们以某高层钢筋混凝土框架结构楼面板裂缝作为案例分析，该混凝土框架结构最初是科技楼，之后被改造为酒店，由于使用多年，在结构上出现不同程度的损伤，对自身安全和正常使用产生了不利的影响。在该建筑的主楼，副楼板检查中，我们发现有多层楼面板出现裂缝，且大多处于楼四周阳角处，通过分析产生裂缝的成因，我们发现楼板挠曲变形相比温差来说对于裂缝产生的影响更为严重。针对温度变化所引起的裂缝，比如悬挑板处的裂缝，需要清洗裂缝之后干燥，可以采用环氧修复砂浆进行修复或者也可以在裂缝处涂刷封闭处理，对些裂缝较大的地方可以沿着裂缝凿出八字形的凹槽，清洗之后再用适当比例的水泥砂浆抹平或者用环氧胶泥进行补充，对于一些贯通或者通常的危险裂缝切宽度大约0.3mm的裂缝来说，可以利用灌缝胶以及结构胶粘扁钢进行加固或者高压灌膠处理。

此外，在進行项目设计的过程中，相关设计人员要认真全面的对建筑结构产生裂缝的因素进行分析，重点是建筑物主体使用的混凝土的强度，并且釆用相应措施来提升建筑物的荷载能力。还要对建筑物可能发生不均匀的沉降现象引起注意，这些现象一旦产生，会降低建筑物对外界环境及温度的抵抗能力，因此，总结设计中存在的可能诱发建筑结构裂缝的问题时，在实际设计操作过程中，必须做到对建筑物的荷载能力给予精确的测试和准确的数据分析，促进工程设计的进度，使工程设计在建筑工程中具有可实用性和科学性。

建筑工程中混凝土浇筑的耐久性和原材料的质量是息息相关的，材料直接影响建筑的质量，工程的造价，及工程使用的年限等，因此工程的项目部应该严格把控原材料的质量关，尽量选择和工程项目指标相符并且质量合格的原材料。如在选择砂石的材料上，必须紧密结合它的经济适用性，根据项目的具体要求，尽量选择颗粒较大且坚固程度较好的砂石，减少搅拌砂石过程中水泥的用量，尽量避免在搅拌水泥过程中，使水泥的热量快速消耗掉，来提升水泥的温度应力。在选择砾石时，尽量不要用含有碱性成分的砾石，以免在搅拌中，它与其它材料发生化学变化，产生水化热现象。在混凝土搅拌且掺入混料时，还需在搅拌中添加缓凝剂和膨胀剂，防止混凝土因收缩或膨胀对建筑物产生不该有的拉应力。

施工的过程和建筑工程的质量有着最大的，最直接的关系，因此努力提高施工的技术水平，同时应规范施工人员的施工行为，并且严格监管施工的质量。在建筑项目施工过程中，绝大多数工程师都在实地进行指导，而实际上施工的操作过程则由施工人员来完成，因此在施工前，应组织施工人员进行正规的培训，强化施工人员的职业素质和技能水平，并引进先进的施工技术和工艺进行合理的施工安排。对于大面积的混凝土施工及浇筑混凝土，技术人员还需进一步指导，全面地分析由于天气变化等因素，如在高温条件下，我们建议施工人员对混凝土实施分层浇筑法，充分利用浇筑面自身的散热性能，来减小高温天气给混凝土的浇筑质量带来的巨大影响。还可以用埋设水管的方法，既能进行物理降温，又能维持混凝土表面结构的湿润。但是施工人员在实际操作过程中，技术人员必须继续加强指导，严格监督并且即时纠正施工人员的违规行为，杜绝裂缝的发生几率，有效提高建筑物的整体质量。

四、结语

建筑物本身与人们的生活环境是紧密相关的，大力提升建筑物的质量对消费者的生命及财产安全起着举足轻重的维护作用。虽然在建筑过程中，混凝土结构的工程很有可能出现裂缝现象，但只要施工人员加强对建筑工程设计的质量严格把关，根据设计图纸和方案正确施工处理，选择最优质，经济适用型的原材料，对混凝土进行浇筑时高度重视，加强施工过程中的质量检测，做好建筑物中混凝土的有效养护工作，这样就能最大限度地预防和减少建筑物中裂缝的产生，从而提高建筑结构设计的整体质量。

参考文献：

[1]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）.

[2]董少飞.简析建筑结构设计中的裂缝形成原因与措施[J].环球市场，2017，（10）：240-240.

（作者单位：内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司）