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建筑结构设计裂缝成因及应对措施研究耿宝

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：耿宝

[导读] 摘要：工程项目中，对工程质量来说，做好结构设计，保障结构安全意义重大。

        安徽省宁国市建设监督管理站 242300
        摘要：工程项目中，对工程质量来说，做好结构设计，保障结构安全意义重大。要结合过往经验展开分析，讨论结构裂缝情况，制定预防办法。对此本文将以建筑结构的裂缝预防成因为出发点。探讨裂缝成因和应对措施，旨在为我国建筑行业发展，提升结构设计合理性、科学性提供支持。
        关键词：建筑结构设计；裂缝成因；解决办法
        1建筑结构设计裂缝成因分析
        1.1 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。
        1.2 温度因素
        依据相关调查数据分析表明，我国当前使用混凝土材料的过程中，其线性膨胀系数大小为1×10－5/℃，当混凝土材料内外温度较大差距是，经常会产生外部应力的改变，若应力大小不断上涨伴随而来的就是控应力，且控应力大小若超过混凝土的整体抗拉极限强度，裂缝也就随之产生。通过实际分析混凝土结构构件当中的摩擦系数、外部环境温度和建筑结构的尺寸等因素，从中了解到，若外部环境的温度不断上升，则混凝土结构中所含有的水分也会因蒸发而流失，从而引起混凝土浇筑坍落度太低，进而使混凝土结构出现收缩裂缝等问题，并且若是外界没有补充水分，裂缝问题会表现的更加明显。
        1.3 荷载裂缝
        这种裂缝所说的是，因为建筑物体量大，所以在自重因素作用下，承重结构承受着巨大压力。相较于无载裂缝而言，荷载裂缝的受力问题要更加严重。建筑物标识中，国内不少施工单位有积极吸收和广泛借鉴来自西方的建筑作业经验。但是其结果并没有令人满意。建筑物的预估荷载往往和最后的结果出现比较大的冲突和矛盾，结果就是混凝土结构使用度很高。面对此情此景，行业做不到严格按照标准施工，荷载裂缝成为了极为普遍的现象。不少企业设计建筑物的过程中，盲目照搬，直接套用检验标签，并没有参照我国实际条件。所以不少高层建筑、超高层建筑都会出现荷载裂缝问题。
        1.4 塑性沉降裂缝
        在实际情况下，建筑的钢筋和模板等元素会影响混凝土骨料的沉降，造成塑性沉降裂缝。如果不按常规标准对模板进行绑扎施工，建筑结构中便可能会出现塑性沉积裂缝。塑性沉降裂缝是呈梭形，其中心较宽且两端较窄，经常发生在结构的可变横截面、梁板节点、梁柱节点和板肋节点处，裂缝深度通常达到钢筋的表面。因此，应控制此类裂缝需要控制水灰比、砂率和坍落度不要太大，对于横截面差异较大的组件，必须先浇注较深的部分，静置1-1.5 h后，沉降会稳定下来，然后再浇筑顶部。
        1.5 施工质量因素
        在建筑工程的施工过程中，施工质量影响也会造成结构开裂，混凝土施工环节是一个重点的裂缝控制环节。施工管理不当，施工人员踩塌已经绑扎好的上层钢筋，浇筑时混凝土的保护层加大，构件横截面的有效高度减小，容易形成沿构件支承边缘并垂直于构件受力钢筋方向的裂缝；在混凝土浇筑施工当中，相关施工单位必须要充分考虑到外部环境因素的影响，做好养护；另外，需根据设计图纸中所规定的最大荷载量，针对混凝土的浇筑量进行严格的控制，以此来有效提高建筑混凝土结构的稳定性。再有，针对混凝土支模固定、拆模时间必须要做到规范合理，如果混凝土模板固定不牢靠、不稳定或者过早拆模也会造成混凝土裂缝的扩展。

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        2建筑结构设计裂缝改善策略
        2.1适时改变温度条件
        第一，在施工时，为了高效使用水泥，使其作用得到充分的发挥，要全方位考虑工程具体情况，并以此为依据，制定适合的方案。因水泥具有一定独特的性质，比如：在水化过程中，因热量散失，水泥内部会聚集大量的热量，随之混凝土温度应力也会增加。在建筑工程施工中，水泥便可投入实际应用，用来防止混凝土内部温度上升。第二，加强重视混凝土浇筑过程中所需要的温度控制。在注入混凝土时，要时刻关注其温度变化，在实际施工时，要尽可能减少在高温环境中施工的时间，在大面积混凝土浇筑中，如温度条件不足，应及时采用科学、合理的方法进行降温工作，保证混凝土在浇筑施工中的温度能得到合理控制。
        2.2加强荷载裂缝处理
        从当前的表现来看，对于建筑物质量影响最突出的因素实际上就是各种各样的荷载，荷载裂缝非常常见，隐患非常突出。为了消除荷载裂缝带来的负面影响，就有必要加强监督、加强管理，提高重视度。做好材料检验工作，绝不准许施工现场出现偷工减料现象。假设存在水泥质量、砂石质量和标准条件不相符的问题，就意味着此时的混凝土做不到满足强度条件，进而有大概率出现荷载裂缝。另外还要确保混凝土的储存标准和安全运输达成要求，做好模内塌落度的控制与处理。施工中水泥材料和混凝土材料的选择，要在满足质量的基础上降低成本。要确保材料性能符合规定，并在使用前进行实验，确保强度、塌落度等满足要求。
        2.3严格的建筑施工
        减少结构裂缝需要提高施工工艺，监督施工人员进行规范施工，提高施工质量。可以将水管埋入地下，实现混凝土结构的物理冷却和保湿。在浇筑过程中，施工人员还必须考虑加固结构的位置，以使其不受混凝土浇筑操作的影响，提高整个建筑物的稳定性。建筑物的结构通常是大体积的混凝土，建筑物结构的梁和楼板必须具有恒定的混凝土强度。
        2.4控制工程施工质量
        建筑混凝土施工质量控制直接关系到了建筑体的安全性和稳定性。因此，在施工过程中，施工单位需要有效提高混凝土施工技术层次，要求施工人员依照相关施工标准严格执行。在混凝土浇筑施工当中，施工人员需要充分考虑到施工环境的影响，当在一些温度较高的环境下进行施工时，施工人员需要采用分层浇筑施工，通过运用浇筑面自身的散热功能来有效降低外部环境高温所形成的不良影响。此外，还可以选择使用埋设水管的方法来进行物理降温，通过这种方式，不但保证了混凝土结构的施工温度，同时还锁住了混凝土当中的水分，提高了建筑混凝土结构的抗裂能力。在混凝土材料的浇筑过程中，相关施工人员必须要充分考虑到钢筋混凝土结构的施工位置问题，需要充分保证钢筋结构不会受到混凝土浇筑施工的扰动，有效保证整个建筑混凝土结构的稳定性。比如，在建筑混凝土结构当中，建筑结构的梁体和楼板之间的混凝土材料强度大小尽量保持相同，当建筑结构的墙、柱混凝土强度等级高于梁、板混凝土强度等级时，节点核心区域的混凝土强度需要和墙、柱混凝土材料保持相同。在建筑的梁、柱和墙的混凝土等级超过底板混凝土强度的情况下，需要将节点核心区域的混凝土强度大小来进行有效的调整，以此来提高建筑体整体结构的承载能力以及抗开裂能力。
        3结束语
        建筑工程的施工质量与人们的生命个体安全和财产安全息息相关，而建筑结构的裂缝会严重影响到建筑工程质量与安全性能。所以，相关施工人员在工作过程中要给予裂缝问题高度重视，严格检查施工过程，不断改进建筑结构设计，以提高建筑结构整体抗裂能力。
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        [3]王俊荣.对建筑结构设计裂缝原因及措施的探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（34）：1600.
        [4]王士军.对建筑结构设计裂缝原因及措施的研究[J].投资与创业，2018（8）：203-204.