建筑工程结构设计中的裂缝问题分析

李金磊

【摘要】在建筑工程中，混凝土裂缝与建筑结构设计密切相关，数据表示建筑结构设计对工程造价的影响可达75%以上，对工程质量的影响达45%以上。而目前我国65%以上的建筑在投入使用后的2年内都会出现不同程度的渗漏，这与建筑裂缝有着直接的关系，因此在建筑结构设计中加强裂缝控制十分重要。

【关键词】建筑结构设计;混凝土裂缝;温度应力;施工技术

当前国内建筑业在飞速发展，人们越来越重视建筑的质量，特别是建筑施工及使用中的结构裂缝的问题。在建筑中使用最广泛的材料是混凝土，由于混凝土建筑物结构的设计和其他特性，混凝土材料容易受到外界的影响，会导致建筑物结构出现裂缝，这些裂缝对建筑物的稳定性和安全性具有重大影响，甚至会影响到用户的人身安全。因此，为了提高整个建筑物的安全性和质量水平，相关施工人员需要处理好这些裂缝问题，做好预防。为了充分保证对裂缝问题的有效控制，建筑工程设计和施工应从合理的设计、实际施工条件、所用地质环境和建筑材料等方面入手，做好预防与控制。

1、建筑结构设计中混凝土产生裂缝的原因

1.1应力裂缝

塑性收缩、碳化收缩等收缩问题会引起混凝土结构裂缝，这种裂缝一般被称为应力裂缝。混凝土在硬化的过程中，经常会出现因为水分蒸发导致体积缩小的现象，进而导致混凝土结构产生收缩的现象，这时墙板的四周就会由于支座的约束作用不能自由地伸展。如果混凝土的收缩导致约束力达到一定程度时，就会导致浇板出现裂开的情况，而且混凝土结构裂开的部位一般都会出现在应压力比较集中的部位，进而产生应力裂缝。而且如果过早拆模，混凝土还没最终凝结，这时在混凝土上施加压力，也会导致混凝土结构出现变形裂开的现象。实际工程中，还应该区分好应力裂缝以及温度应力裂缝。

1.2塑性收缩变形

塑性收缩变形主要是在混凝土凝结中产生塑性收缩，从而造成了裂缝现象。通常是在混凝土终凝前且处于塑性状态期间。由于上部混凝土均匀沉降受到限制，如果上方有较大骨料、钢筋或者平面面积较大的混凝土，此时水平收缩量要小于垂直收缩量，进而产生不规则的深层裂缝。多数的塑性收缩裂缝都是平行状态分布，间距非常小，在0.5mm左右。

1.3地基引发的裂缝

建筑工程的项目建设开展是在建筑地基基础之上进行的，地基承载能力和地基处理水平对工程项目的施工和后期正常使用有关键作用。由于城市用地现阶段愈发紧张，一些建筑工程项目也开始在软弱地基上建设，而软弱地基中最容易出现的一个问题就是建筑物的不均匀沉降。地基沉降的不均匀体现在上部建筑物结构之中，即建筑物基地的应力分布不均情况，从而引发各类墙体开裂。如果对裂缝的开展不加以重视，裂缝的肆意开展还可能反过来促使不均匀沉降的情况更加严重。

2、建筑结构设计中控制裂缝的措施

2.1严谨选材

设计人员在进行建筑结构设计时需要严谨选材，对原材料质量标准进行严格的控制，确保混凝土配比符合国家相关技术标准。然而当前有许多不良企业为节约建设成本，获取更高的利润，在结构原材料点清单制定时，往往以次充好，选择价格更低的材料进行选购，使得砂石材料中泥砂含量过高，造成混凝土配比后的渗水性大幅降低，导致工程建设的质量受到严重影响。企业应针对这一乱象，对原材料质量进行严格的监管，在企业中制定并应用建筑工程全流程原材料管理制度，对结构设计阶段所用材料进行严格的管理。并要求设计人员在进行结构设计时按照有关标准罗列材料采购清单，同时引入监理单位对材料选定和采购环节进行有效监管，确保原材料符合工程施工的质量标准，从而有效降低产生混凝土裂缝的概率。

2.2做好预应力结构设计

在设计预应力结构时，需要对建筑物的几何尺寸、预应力钢筋的数量以及预应力结构的抗裂性进行综合分析。通常在设计中使用梁长度的1/15，根据现有的设计和施工技术水平，通常使用1/18～1/20，不仅可以减少钢筋数量，也可以减少建筑物本身的结构重量，但是必须根据相关规范和要求严格控制建筑结构的长度。如果建筑物的结构超出相关法律法规规定的限制，则需要在地下设置后浇筑区，并在地面上设置膨胀加强带。通过在上层和下层均匀布置水平钢筋并混合12%的膨胀混凝土，可以将混凝土的强度等级提高一级。

2.3加强混凝土材料质量

（1）在建筑工程项目建设中，对混凝土材料的选用一定要以建筑行业标准为准则，坚决避免偷工減料、原材料质量不达标的问题出现，同时，混凝土浇筑施工作业人员应当加强对其的监督工作。混凝土是建筑结构的承载材料也是荷载产生主体，如果与之对应的水泥质量不达标，砂石质量不过关，那么混凝土材料自身强度就得不到保障，出现裂缝的情况也就无法避免。与此同时，混凝土的入模坍落度应该尽可能地降低，从而保证混凝土的安全储存和安全运输。（2）施工过程中，对于不同规格的水泥材料和混凝土规格的选用，应当在工程成本允许范围内，尽可能地选用质量水平可靠、规格较高的混凝土材料，以满足相关建设标准，从而使混凝土材料自身强度达到要求，避免荷载引发的裂缝出现。

2.4做好产生裂缝的温差防控

在设计建筑物的高度时，尽量将屋面控制在相同的高度。如果在建筑的结构中出现错层的房屋，在错层的位置要设置墙构造柱，最好设置在纵墙以及横墙交汇的位置。设置梁圈可以对混凝土结构的温度裂缝产生较好的控制作用。墙构造柱以及项圈构成的网格，可以对墙体产生一定的约束作用，对砌体的抗裂性也有一定的改善作用，可以显著提高砌体的受力性。利用微膨胀混凝土也能对温度裂缝起到一定的抵抗作用，但是需要准确地把控膨胀混凝土的配合比以及做好后期的养护工作，以达到减轻屋面板裂缝的目的。对于超长建筑，在使用微膨胀剂时要谨慎，因为微膨胀剂会导致混凝土的内部产生极大的离散性，对于微膨胀剂的用量与伸缩缝的间距都很难把控，会给设计人员带来一定的困难。在实际施工中，使用微膨胀剂需要根据相关的措施来计算使用量，只有在超出规定值的情况下才能增加伸缩缝的距离。

2.5配筋设计

通过调查得知，提升混凝土结构配筋率，有助于减少构件周围裂缝生成量，还可以控制裂缝宽度。我国建筑行业所提出的《混凝土结构设计规范》（以下简称《规范》）中明确提出了受拉钢筋最小配筋率，要严格按照《规范》标准设计配筋。在梁、板等构件设计中，根据《规范》标准设置配筋率、钢筋间距，受力配筋主要是选择直径小、密集的方案，从而减少构件裂缝。在实际设计中要对构件配筋、设置间距进行合理性分析，仿真计算各个设计方案的混凝土结构裂缝情况。建筑屋面传热系数通常在1.0W/（m2·K）以内，屋面板结构配筋主要是采用双层、双向配筋方法，如果设计中发现存在无筋情况，可以把板支座负筋拉通，也可以在此区域配置双向钢筋网，连接到其他的负筋即可。

结语：

很多原因都会导致建筑结构产生裂缝，包括设计因素、施工因素等。在建筑工程中，要严格按照相关的要求标准进行建设，针对各个环节采取科学的防范以及应对措施，严格控制建筑结构裂缝，提升建筑施工的质量。

参考文献：

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[2]罗钧，谢传喜，王耀伟.基于有限元模型的混凝土结构裂缝成因分析新方法[J].建筑结构，2019，49（23）：134-138.