探讨建筑结构设计出现裂缝的原因及对策

摘要：当今社会发展的速度越来越快，建筑行业不断发展壮大，已经成为我国的重要产业，人民对建筑物的要求也越来越高，其中建筑物的安全问题是最受人民关注的。随着建筑投入使用的时间越来越长，并受到环境等因素的影响，很多建筑物开始出现裂缝，这无疑为建筑安全埋下了隐患。本文从建筑结构出现裂缝的原因出发，对如何最大化避免产生这一问题进行探讨。

关键词：建筑结构;建筑设计;裂缝原因

建筑结构出现较大裂缝，不仅会大幅度降低建筑物的使用年限，影响建筑质量，还会威胁到社会的正常发展。建筑质量直接影响到企业的生存发展，虽然出现裂缝问题无法保证完全避免，但是，频繁发生类似事故也会有损企业的形象，降低人民的好感度，直接或间接影响企业的经济发展，对企业造成一定的损失。因此，如何尽可能避免出现超过容许裂缝，以及在裂缝发展初期，使其得到修补，是建筑从业者更应该关心的问题。

1 建筑结构设计出现裂缝的可能原因

1.1 荷载考虑不足，导致结构出现较大裂缝

荷载合理取值和正确的荷载组合是结构工程师的第一课。结构设计时书库活荷载取值容易取错，根据荷载规范要求，当库架高度大于2m时，书库活荷载应按每米书架高度不小于2.5千牛每平米确定;地下室底板设计时未考虑水浮力或者水浮力考虑不足，导致底板开裂现象常有发生。

主体结构的自重漏算的情况也偶有发生，比如新加坡新世纪酒店坍塌就是未考虑结构自重而导致结构整体坍塌。

1.2 超长结构设计不合理，引起楼板开裂

按照规范要求，钢筋混凝土结构根据不同的结构类型和不同的使用环境，结构长度超过20～100m时应设置伸缩缝。随着社会和建筑业的发展，超長结构越来越普遍，如果设计时未能正确设计超长结构，混凝土的干缩和结构在温度变化引起的应力过大均会产生较大的裂缝。

1.3 基础不均匀沉降，引起建筑主体的开裂。

高层建筑下部带多层裙房的建筑在现在设计中几乎每个高层项目都能遇到，主楼处的荷载较裙房处的荷载大很多，基础设计时尽管按荷载大小设计了大小不同的基础，但是由于主楼基础荷载远大于裙楼基础荷载，沉降计算时基础的影响深度往往远大于裙房的基础，主楼基础的沉降也降远大于裙房基础的沉降，两侧的沉降差超过建筑材料的变形限值，构件就会产生较大裂缝。

面积较大的建筑，地基持力层厚度变化很大的情况也很常见，在基础荷载相差不大的情况下，相邻基础持力层厚度相差较大，相邻基础的沉降差也可能导致建筑产生较大裂缝

1.4 施工工况考虑不合理

结构设计师对于施工的具体步骤往往了解不够清楚，设计时考虑的不够全面。比如地下室顶板设计时考虑的荷载为覆土重，加上地下室完成后的活荷载，而不会考虑土的回填步骤。现场施工时一般是先将土堆放在部分区域，施工管理不规范时，堆土厚度可能远大于设计的覆土厚度，再将土向旁边推平，这种情况与设计考虑的情况完全不同，首先，局部荷载远超过了设计荷载，再次设计的覆土是按均布荷载考虑，而现场不是均匀布置，不均布的荷载进一步引起结构内力变大，梁板裂缝往往无法控制，导致完成后地下室顶板普遍存在漏水情况，更有甚者施工时板顶裂缝无法及时发现，导致裂缝进一步开展，引起整体坍塌。

1.5 大体积混凝土未采用合适的材料

大体积混凝土由于水化热总和大，内部温度可高度60～65摄氏度，而混凝土表面的温度趋于环境温度，内外温差引起混凝土的不均匀变形，不均匀变形引起温度应力，应力超过一定程度就会形成较大裂缝。选用错误的水泥使得裂缝不可控。

2 具体措施

2.1 全面考虑荷载问题

荷载的分类如下：

按照时间变化分为永久荷载和可变荷载，永久荷载指的是随着时间推移不容易产生变化的荷载，例如结构自重。可变荷载是随着时间的变化而产生变化的荷载，如建筑物中的人和可移动的物体;

按照作用方式分为动荷载与静荷载，以火车为例，当火车运行时，轨道承受火车开动产生的荷载为动荷载，火车停止运行时，对轨道只产生了火车本身的自重，这种荷载为静荷载;

按照时间频率分为偶然荷载和正常作用荷载，偶然荷载是指受自然灾害所产生荷载，对建筑物的影响巨大，例如地震、超强台风和洪涝;其他情况下的荷载均为正常作用荷载。

《建筑结构可靠度设计统一标准》中明确规定了建筑荷载规范，从业者要仔细研读荷载规范，了解各种情况下的荷载，并进行市场考察，正确的选用荷载，充分考虑各种情况下的荷载。

2.2 降低温度影响

设计是建筑施工的第一道程序，设计师在设计图纸和配置建材时，要对光照、温度等因素尽可能进行全面的考虑。建筑设计时要遵循简单、规则的原则，建筑平面避免出现凹凸不平，降低建筑内外部分的温度差。伸缩缝对超长结构的施工不便，后期维护要求高，因此设计时要精细计算拉应力，尽量避开伸缩缝。在合适的区域内合理配置温度筋，防止因温差较大而开裂，随着长度超过规范要求的程度，配置配筋0.10%～0.3%的温度钢筋，间距控制在200mm～150mm以内。

2.3 复核地基沉降计算，设置后浇带减小不均匀沉降

不均匀沉降会破坏建筑物结构，严重情况可引发建筑塌陷。引起的因素包括地质、勘察、设计、施工以及其他因素。

从设计方面出发，除了要保证材料质量外，还要合理计算建筑的体积配比，橫墙之间的距离控制在建筑物宽度的1.5倍左右，布置纵横墙时以连贯为主，直线布置，保证整体性。

受重力和时间的影响，建筑物会向地基产生压迫力，地基中的水分不断被向上挤压，形成地基沉降。在结构设计时，选用合适材料减少自重应力，在主楼与副楼之间设置后浇带。当主楼自重达到最大时，地基沉降完成70%以上，此时浇筑后浇带，能提高建筑强度和整体性。

2.4 合理考虑施工荷载，明确施工步骤

施工荷载为临时荷载，变化幅度大，往往需要采取临时措施，根据工程情况确定，没有统一的数值。以地下室顶板作为参照，地下室顶板必须考虑施工荷载，宜控制在5KN/M²以内;塔楼内考虑施工荷载活载取值为7，且不与降板覆土荷载组合。国家施工规范规定，正常施工荷载应该按照3KN/M²来考虑，当地下室顶板有覆土时，设计也应该按照覆土情况考虑结构设计。

2.5 选用合适的材料和适当添加外加剂

建筑材料是保证工程质量的根本，材料的成分和性能对工程质量的影响不可小觑，因此建筑施工必须全程严格把關。不同类型的建筑工程对材料的选择标准不同，水利工程适合中低热硅酸盐水泥，大大减少水化热总和，内外温差小，避免因为散热不均匀引起的温度裂缝，为提高混凝土的质量，在保证水泥强度的前提下，加入一定量的减水剂和减胶剂，减少水泥用量和水灰比;在道路施工工作中，选择承载力大、折强度高、抗开裂、收缩性低的硅盐酸水泥，终凝时间短，为填充伸缩缝，同时又保证水泥在热胀冷缩时有空间，在水泥路面中灌入沥青是被广泛采用的方法。

3 结语

建筑裂缝不仅影响了建筑物的美观，还进一步威胁到人民的生命和国家的财产安全，从各个方面来说都应该最大化避免裂缝现象的出现。作为国家的重要产业，建筑行业需要严格保证建筑质量，从根源出发，环环相扣，设计图纸要结合施工地的地质、环境等特殊情况，充分考虑到防缝问题;材料质量不得太过低劣，不满足建筑要求的材料绝不使用;从建筑施工到验收层层把关，消除人为引起建筑裂缝的可能，提高建筑质量，满足行业要求，促进建筑行业登上一个新的台阶。

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作者简介：刘宏（1980-），男，工程师，本科，主要从事结构设计工作。