建筑结构设计裂缝成因及对策

吴丹

【摘要】建筑物产生的裂缝与建筑结构设计有必然的联系，因此，要解决裂缝问题，必须对建筑结构的设计进行分析。随着人们生活水平的提高，对建筑质量也提出了更高的要求。当前，建筑裂缝问题很常见，不仅对建筑物的使用产生一定的影响，甚至威胁到了人们的生命安全，所以在进行建筑设计时，必须保证其合理性。

【关键词】建筑；结构设计；裂缝成因；对策

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.090

目前，随着城镇化的发展，各种建筑工程兴起并呈现蓬勃发展之势。在这一时代背景下，如何减少裂缝问题的发生概率，既是亟待解决的首要问题，也是提高人们居住水平的必然要求。建筑结构设计是建筑施工的前提，由于结构设计牵扯的内容较多，设计不合理，在施工中会出现很多问题，甚至出现重大安全事故。其中，裂缝问题是一个多年困扰建筑工作人员的难题，裂缝对于建筑物的安全有着严重威胁。权威数据显示，在建筑结构设计阶段会经常出现裂缝问题，可能出现严重威胁人们的人身财产安全的情况。因此，设计单位、施工部门必须充分认识解决裂缝问题的重要意义，并且结合工程实际制定科学合理的裂缝防治措施。

1、防止建筑结构出现裂缝的重要意义

目前，我国经济水平迅速提升，城镇化进程进入了快速增长阶段，人们的生活需求也发生了根本性的变化，对于建筑物质量的要求也越来越高。在这一背景下，建筑行业的发展必须始终将安全问题摆在第一位。其中，裂缝问题是建筑工程质量投诉的焦点，也引起了业内和社会的极大关注，裂缝问题亟待解决。建筑物裂缝最常见的是表面裂缝，表面裂缝并不会对建筑物造成很大影响，但裂缝出现时间较长，就会对建筑物造成破坏。因此，在建筑物设计、施工、后期维护过程中，技术人员必须充分认识提高建筑物表面平整度的重要性，这是防止产生表面裂缝的重要措施。

2、裂缝的主要类型

2.1 塑性沉降裂缝

塑性沉降裂缝是一种常见的裂缝，其外观酷似鱼身，中间宽，两边窄。一般来说，这种裂缝喜欢出现在变截面或梁板交汇处，裂缝深度比较大，可触碰到钢筋。防止裂缝出现的方法有三，分别是选择合理的水灰比，合理控制砂率，科学设计坍落度。在一些工程中会出现界面差距比较大的构件，常规手段无法完全遏制裂缝，这时就需要采取特殊手段，即深层浇筑，静置一段时间，等到沉降稳定后与上面截面层一同进行浇筑施工。

2.2 塑性收缩裂缝

当前，工程施工水平参差不齐，当施工不当时，很容易产生塑性收缩裂缝。这种裂缝的外观没有单一规格，并且裂缝间距大小不一，小的间距有几厘米，大的间距能达到十几厘米。裂缝并非一下子就会形成，而是要经过一个缓慢成型的过程。防止裂缝出现的方法有二，分别是科学控制水胶比，精准把控水泥用量。当遭遇高温大风等极端天气时，施工单位要提高控制等级，这样才能最大限度抑制裂缝的形成。

2.3 荷载引起的裂缝

荷载变化是造成建筑物表面裂缝的主要原因之一。现代建筑大多是钢筋混凝土结构，随着使用时间的推移，建筑物的整体结构强度逐渐降低，而钢筋混凝土的重量却并没有什么变化，整体结构的负载压力逐渐升高，使建筑物出现形变，从而引发裂缝。此外，如果建筑物出现了深裂缝，就会使建筑物受到严重破坏。与无载裂缝相比，荷载裂缝对建筑结构的影响更为不利。在建筑工程设计过程中，虽然国内不少单位都在借鉴西方先进国家的建筑经验，但是效果不佳。由于预估荷载与实际荷载存在差异性，建筑结构出现裂缝难以避免。

2.4 温度变化引起的裂缝

温度变化也是造成建筑物裂缝的重要原因之一。具体而言，混凝土加工技术是建筑物建设过程中必不可少的一项技术。在施工过程中，经常会出现水泥与水产生水化热的化学现象，并且产生混凝土温差裂缝和收缩裂缝，进而引起结构性形变，出现明显的建筑物结构裂缝。主要原因包括以下几点：（1）为了保证建筑物结构的强度，现在很多建筑物都是由钢筋混凝土建成的，而水泥在水化过程中会产生水化热。在混凝土浇筑期间，由于水泥的水化，混凝土温度会明显升高，进而产生混凝土温差应力裂缝。（2）混凝土和砖砌体热膨胀系数不同，在温差变化较大时，建筑很容易产生裂缝。

3、建筑裂缝的产生原因

3.1 材料质量

建筑材料是建筑工程中非常关键的因素，混凝土材料的水化热等会导致建筑裂缝的产生，优良的材料质量會增加整个建筑物的硬度、增强荷载能力和承受的拉应力，所以，原材料质量对于裂缝的影响非常大。

3.2 设计因素

人员是结构设计工作的执行者，其能力优劣直接影响到建筑整体质量的高低。目前，设计人员的能力有强有弱。能力较强的人员，懂得全面思考问题。但这样的人少之又少，大部分的人员都缺乏业务素养。在缺少必要信息的前提下，盲目开展工作。由于没有合理控制，导致事情脱离掌控，想不产生裂缝都难。

3.3 施工因素

在工程项目中，首要保证的是建筑的安全性及稳定性。为达成目标，除了要科学设计方案外，还要严格控制施工质量。控制手段主要有：依托设计图纸确定材料类型及数量。根据国家规范及企业制度进行施工活动。对施工全过程进行监督，以减少违规行为的出现。从实践角度来说，能够全面抓好工作的单位并不多，这也是裂缝频出的原因。

4、建筑结构设计中控制裂缝的有效措施

4.1 针对温度裂缝进行防治

针对建筑项目内部结构的详细设计工作，施工方务必遵照设计原则，切忌产生过多的凹凸，利用这种方式，能够有效避免由于温度集中而引发的墙体裂缝。详细而言，温度裂缝的形成关键，是因为建筑项目的圈梁等部位出现温度变形，同时各部位相互作用而导致的。所以，有关建筑物表层的保温性能的设置，以及顶层砖墙裂缝程度之间将会具备比较直接的关系，在施工环节务必要确保建筑项目的表层温度与相关建设标准保持一致。除此之外，保温屋面、材料性能及具体的施工方式一定要严格遵循标准。而针对建筑结构方面，应当合理加强对应的抗剪功能，横墙及纵墙顶端都需要配置相应的圈梁，进一步加强建筑结构的总体性能。

4.2 选用高质量的建设原料

高质量的建设原料能够有效减少微型裂缝的形成概率，水泥作为混凝土的关键构成材料，已有的水泥品种丰富多样，各类材料的实际质量具有较大差异，水泥硬化过程中通常会释放一定的热量。不同质量的水泥，其释放热量的频率同样存在差异，高质量的水泥在释放热量的过程中，其速度通常会有所减慢，比如，包含火山灰的水泥，便能够对自身释放热量的速度进行实际掌控，因此在大规模的建筑项目中使用频率较高。骨料的粗细、砂石的含泥量等对裂缝也有较大的影响。砂石的含泥量越多，混凝土的稳定性越差，越容易产生裂缝，在建筑施工时可根据不同建筑、不同位置选择合适的原材料来保证工程质量。

4.3 平面布置的控制措施

平面布置是结构设计中一项重要工作，布置是否合理直接关系到设计质量。当建筑结构平面存在凹凸不规则情况时，要做好两件事。第一件，依托工程实际合理添加拉梁。第二件，对平面结构四周楼板进行加厚处理。当然，厚度增加时，钢筋配置也要调整。除此之外，对结构长度也要进行有效控制，最为常用的手段有后浇带和膨胀加强带。后浇带的使用，能够有效减少裂缝的产生。其机理是将建筑结构划分成若干部分，先让构件完成收缩或沉降，再利用浇捣等手段让结构形成一个整体。膨胀加强带能够最大限度补偿收缩，不给结构裂缝的产生提供机会。当前，膨胀加强带的应用形式有三类，分别是连续式、间歇式、后浇式。设计人员要依托现场情况进行选择，这样才能达到控制裂缝的目标。

4.4 配筋设计的控制措施

钢筋在混凝土结构中发挥重要作用，对其进行管理，能够提升控制水平。配筋位置不同，要求也会有所区别，如在屋面上进行配置应使用双层双向钢筋，并对热传导系数进行有效控制。一般来说，系数要低于1W/m2·K。屋面并非所有部位都有负筋，对于缺失的部分就要采取特殊处理。处理方法有两种，一是利用拉通板支座钢筋来为其负筋，二是增加双向钢筋网。在楼板阴阳角要使用放射性钢筋。在配置板筋时，要遵循两项原则，一是直径小，二是间距密。只有满足两项要求，才能缩小裂缝。例如，在某工程中选用四边嵌角结构。在收缩力的作用下，楼板中间会形成贯穿裂缝，从而让四角出现倾斜，倾斜角为45度。为避免此类问题出现，设计人员就要使用双层双向的配筋方法，钢筋间距保持在100毫米，覆盖范围是楼板跨度的四分之一，分散阴阳角的应力，提升建筑结构的整体性能。

4.5 荷載裂缝

荷载裂缝的产生在很大程度上影响到了整个建筑工程的质量，所以在建筑施工过程中，应该重视荷载裂缝的防护工作，加大检查力度。在施工原材料方面，要保证水泥的质量和细砂的含沙量，只有这样才能够保证混凝土强度达到相关的标准规定，有效避免出现荷载裂缝。此外，在入模坍落度方面也应该进行严格的控制，最大程度地降低入模坍落度。在选择混凝土时，应该根据相关的设计要求来进行，保证混凝土的质量，重视减水防裂剂的应用。

4.6 不均匀沉降裂缝控制

对于地基不均匀沉降引起的裂缝，相关单位需要采取以下措施对其进行处理：（1）工程设计师在进行设计时，需要全面分析建筑物沉降裂缝、窗间墙水平裂缝、冻土地基引起的裂缝等问题，根据实际情况选择科学的设计方案；（2）工程设计师在设计建筑方案时，需要重点把握建筑结构的均匀性和规则性，避免出现结构性裂缝；（3）工程设计师需要设置沉降缝，并且按照抗震要求完成圈梁布置等工作，进而提高地基强度，从而把建筑物的沉降控制在合理范围内；（4）设计师需要采取一定措施对软土地基等特殊地基进行加固。

4.7 重视对混凝土浇筑后的养护工作

在开展混凝土浇筑环节工作时，应当对内部水分的蒸发速度进行严格地管控，确保混凝土在固化环节具备一定的湿度。利用把控水分蒸发速度的方式，可以实际避免因水分急速蒸发而形成的裂缝。除此之外，还应当在项目建设环节对混凝土的养护工作提起高度关注。建设企业在结束浇筑环节后，应当按照建设手册中规定的标准，对混凝土开展养护工作，在半天内应当指派专项人员，围绕混凝土开展温度、湿度的保养工作。针对详细的养护标准，应当依据所在地区的实际环境开展决策。同时，在开展维护的时候，应当用塑料薄膜全面覆盖混凝土，并且及时开展洒水工作，避免养护期间混凝土内部的水分无故流失。需要注意的是，还应当在养护期间完成温度测量工作，围绕养护期间气温与湿度开展记载，确保养护期间混凝土的温度等符合标准，进一步保障养护工作成果。

4.8 加强建设的管理效力

建筑项目在开展建设环节时，现场作业人员往往不具备较高的业务素质，这种情况下，便需要加强管理工作的实施效率，提高对施工技术的支持力度，定期面向作业人员开展培训教育工作。比如，振捣频率与相关建设标准是否保持一致；初次凝固前加强振捣的次数以减少产生裂缝的可能性、在容易开裂的部位适当添加一些预埋件以降低产生裂缝的可能性等。认真遵循建设方案、实施流程、建设的前后步骤等开展建设作业，针对工作人员的具体工作职责进行清晰划分，相关工程师务必进入作业现场开展指导督促工作。对于存在的操作失误需要第一时间提供指导纠正，引导作业人员开展精准的技术实操，并进一步提升其思想认知，积极创建高质量的建筑项目，大幅度降低裂缝的形成概率。

结论：

综上所述，建筑项目形成裂缝，不但降低其美观度，而且还严重侵害作业人员的生命健康安全，阻碍了后期的正常使用。由于钢筋混凝土的构造极易产生裂缝，应当对裂缝的控制引起高度关注，尽管大多数裂缝不具备有害性，并未实际影响建筑物的整体质量。但仍有部分裂缝可能位于建筑结构的重要部位，因外部环境影响，引发极大的安全隐患，时刻威胁着建筑结构的使用强度与安全。鉴于此，相关部门应当重视对建筑裂缝方面的探析，优化建筑结构设计，科学防治有害裂缝的形成，进一步确保建筑项目的整体质量与建筑结构的总体平稳性。

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