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建筑结构设计裂缝成因及应对措施研究江疆

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：江疆

[导读] 摘要：伴随我国城市化进程的快速推进，我国的建筑工程行业也获得了较大的发展空间。

        江苏大学国有资产管理处江苏镇江 212000
        摘要：伴随我国城市化进程的快速推进，我国的建筑工程行业也获得了较大的发展空间。在建筑工程建设中，结构裂缝是较为常见的质量问题之一，其对建筑的安全性和美观性都造成了较大影响。这就要求设计人员不断强化设计方案的优化，减少裂缝问题的出现。鉴于此，文章首先分析了建筑结构设计出现裂缝的原因，然后提出了具体的控制策略，以供参考。
        关键词：建筑结构；裂缝成因；优化策略
        1建筑结构设计裂缝的特点
        如果建筑结构设计工作不到位，就很容易导致建筑产生各类裂缝，这些裂缝为结构带来的危害非常大，其表现特点如下。（1）在建筑结构中经常发生竖向裂缝，这些裂缝的呈现形式是竖向的，并且形成的裂缝尺寸与建筑墙体的高度保持一致性，一般情况下，都是中间的裂缝宽度较大，然后逐步向两端进行延展，形状逐渐变细，然后慢慢消失。（2）对于建筑结构中产生的裂缝，其宽度尺寸一般均小于0.3mm，但是也会存在少部分不同现象，有些裂缝的宽度尺寸大于0.3mm。（3）大部分裂缝出现的位置都是处于建筑墙体的中间部位，但是也存在少部分位于建筑墙体的四周及边缘化区域的情况。（4）对于产生裂缝的原因，大多是由于在进行施工模板拆除时，操作不当或温度变化过大而形成的裂缝。（5）经过日积月累后，产生的裂缝也会发生一系列变化，例如其裂缝数量会不断增多，其开裂的宽度及长度会因混凝土的外露时间长短而发生变化。（6）在进行墙体回填施工时，墙体一旦出现了裂缝，后期很容易出现漏水的情况。
        2建筑结构设计裂缝成因分析
        2.1材料因素
        混凝土是由水泥、骨料、水及一些气泡组成的多相非均匀复合材料。由于各种材料的力学性能存在差异，在混凝土硬化过程中，混凝土内部产生粘着细微裂缝，包括骨料与水泥浆粘结面上裂缝、水泥浆裂缝和骨料自身裂缝。这些裂缝呈现不规则分布，一般情况下不贯通。微观裂缝的存在是材料固有的物理性质，是不可以避免的。钢筋混凝土构件在使用过程中，钢筋和混凝土协同工作，二者的弹性模量不同，导致变形不同步。如果混凝土承受的拉应力大于混凝土的抗拉强度，这些细微裂缝会相互贯通，裂缝宽度迅速增大，当裂缝宽度超过0.05mm时，便产生了肉眼可以看见的宏观裂缝。
        2.2荷载因素
        建筑工程在建设完成之后，由于受到外部荷载的影响，经常会产生不同程度的混凝土裂缝。由于外部荷载压力会对钢筋混凝土结构形成不同程度的应力作用，如果结构长期处于一种不均匀性应力作用下，随着使用年限的不断增长，建筑结构当中会出现不同程度的混凝土裂缝。由此可以看出，建筑结构裂缝问题和建筑结构的动静荷载以及应力影响有着密切的关联。
        2.3温度应力
        在进行建筑施工时，其混凝土结构在外部温度变化较大的情况下，很容易出现温差较大造成热胀冷缩的情况，产生温度应力的影响，从而出现建筑结构变形、裂缝等情况。如果在建筑结构中出现了温度应力变形的情况，则会受到相邻的外部约束的影响。如果梁发生了变形，则会受到柱的约束影响，如果楼板发生了变形，则会受到梁柱的约束影响。温度变化差异也会造成裂缝，如果昼夜温差较大，那么在进行建筑结构施工的过程中，很容易出现由于温差变化导致的裂缝现象。
        3建筑结构设计裂缝防治措施研究
        3.1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。

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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。
        3.2结构设计控制措施
        3.2.1控制好建筑物的不均匀沉降
        设计工作中要结合实际地质状况和建筑结构施工要求，选用最佳的基础形式。同一建筑结构不可选用两种不同的基础形式。若选用的是天然基础形式，则必须针对各个基础的沉降量进行精确的计算，当相邻的两个基础在沉降量上出现偏差，达不到设计及规范要求的标准的情况下，必须及时做出科学调整，并重新验算，待相邻基础的沉降差达到标准要求后再进行后续工作。若选用的桩基础，则必须结合现实需要来明确是否对基础沉降进行验算工作。而若建筑结构形式复杂且层数差比较大的高低层连成一体的建筑物，由于其高低层变化位置承受的荷载比较大，若处理不合理，极易出现比较大的沉降差，使得结构发生开裂问题。所以可以在两边结构完成沉降后，再利用后浇带技术进行补充。
        3.2.2配筋设计
        建筑结构构件应该根据裂缝情况优化配筋工作，尤其是大跨度梁板中。屋面的配筋一般采用双层、双向通长配筋，选择合适直径、密度进行结构裂缝的有效控制工作。钢筋与混凝土互相影响，因此需要做好配筋的工作，防止裂缝产生。
        3.2.3外部温度控制
        混凝土的施工工作前，需要进行混凝土配比的检测工作，使得其在后续的施工过程中可以满足混凝土的质量要求，也减少裂缝的产生。尤其是需要在温度方面进行严格的控制工作，并进行严格的投料的控制工作。水泥水化热是造成混凝土施工时温度变化的主要原因，施工企业应参照施工时的各项性能要求，尽量降低水泥的使用频率，若必须使用则多选取低水化热的水泥进行施工，减少混凝土搅拌时散发的热量。混凝土实施搅拌前，借助冷水对碎石进行冲刷，可以减少热量的产生。选取合适的施工时间与浇筑方式也有助于控制温度裂缝。夏季酷暑和冬季严寒时进行作业要采取必要的温度控制措施，杜绝高温作业或者低温作业提升混凝土结构内部温差。实施浇筑时，使用分层浇筑施工，加强混凝土散热能力。若建筑工程施工选取大体积混凝土，施工单位要安装冷却水管，减少混凝土内外温差和内应力，避免裂缝的产生。
        3.2.4需要针对房屋建设中出现的裂缝情况进行针对性的技术处理和设计
        例如，对于混凝土结构中经常出现的裂缝，可以通过使用“放”与“抗”的原则，进行有效预防；其中，“放”的原则，释放或减少结构约束，减少结构在温度及收缩作用下产生的温度及收缩拉应力，也就是减少结构构件的相互约束，避免在结构中产生过大的应力，以达到减少裂缝的目的。“抗”原则，是指通过在某些部位的构造上增加配筋，以加强混凝土的弹性极限拉伸程度，从而可以进行有效、灵活调节，应对因构件变形而导致裂缝产生的情况。
        结语
        综上所述，建筑结构裂缝的出现不仅会影响工程的整体观感，同时也会降低建筑工程的防水性、抗压性等基本性能，进而对建筑工程的安全、质量都产生极其不良的影响。因此，设计部门应不断强化对建筑结构设计出现裂缝的原因分析，并对结构设计方案进行完善，保证建筑工程设计方案的质量，进而为工程建设的顺利进行打下坚实基础。
        参考文献
        [1]刘华文.对大体积混凝土施工裂缝成因分析及控制技术的思考[J].绿色环保建材，2019（12）：9，12.
        [2]李传明.建筑工程施工中混凝土裂缝的成因与治理策略分析[J/OL].河南建材，2019（6）：264，267
        [3]张明.混凝土施工裂缝成因分析及设计要点[J].建筑施工技术，2017（8）：9，10.