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建筑结构设计裂缝成因及解决办法探讨张南峰

发表时间：2021/6/7 来源：《基层建设》2021年第2期作者：张南峰

[导读] 摘要：目前，在建筑结构中频繁出现不同程度的裂缝，虽然有些裂缝没有达到使建筑物倒塌的危险程度，但结构的裂缝可以引起渗漏、腐蚀、混凝土碳化等，从而导致建筑构件耐久性的降低，甚至对结构的安全可靠性产生严重的潜在威胁。

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        摘要：目前，在建筑结构中频繁出现不同程度的裂缝，虽然有些裂缝没有达到使建筑物倒塌的危险程度，但结构的裂缝可以引起渗漏、腐蚀、混凝土碳化等，从而导致建筑构件耐久性的降低，甚至对结构的安全可靠性产生严重的潜在威胁。因此，研究建筑结构设计裂缝成因及解决办法具有重要意义。下面笔者就对此展开探讨。
        关键词：建筑结构设计；裂缝成因；解决办法；
        1 建筑结构裂缝成因分析
        1.1 温度因素
        1）建筑构件随着温度变化会产生相应的热胀冷缩变形，这种因温度变化导致建筑构件产生变形，且这种变形受到构件自身约束时，在建筑构件内部就会产生拉应力，当拉应力过大时，混凝土构件的表面会出现细小裂缝。2）建筑物中相邻两种由不同材料制作的建筑构件；随着温度变化将产生热胀冷缩变形，由于这两种构件的材料所具备的不同性能，其产生的变形不一致而形成的裂缝。这种裂缝多发生在柱墙交接处和梁墙交接处，柱墙交接处裂缝呈竖向状；梁墙交接处裂缝呈水平状，多分布在房屋顶层。
        1.2 材料因素
        水泥、骨料、水等是组成混凝土的主要材料，作为一种复合材料，不同材料的力学性能不同，在硬化过程中极易出现裂缝，这些裂缝不规则分布，一般不贯通，且是不可避免的，称这些裂缝为微观裂缝。钢筋、混凝土会相互影响，出现不同程度的变形，如果拉应力过大，则会出现裂缝，若细微裂缝汇聚，会导致整体变成更大的裂缝。
        1.3荷载较大
        在建筑结构中一旦出现荷载过大情况，出现裂缝问题的概率也会升高，并且荷载过大与建筑结构重量、质量存在十分紧密联系，若使用建筑材料重量较大和质量较差时，建筑结构抗裂性就会被削弱，再加上使用建筑材料与工程结构设计不相契合，建筑工程整体质量也会遭受不良影响，随着时间不断延长出现裂缝问题概率也会急剧升高，并导致建筑结构整体稳定性和质量下降。
        1.4基础不均匀沉降，引起建筑主体的开裂
        建筑下部带多层裙房的建筑在现在设计中经常遇到，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，主楼基础的沉降也远大于裙房基础的沉降，沉降差超过建筑材料的变形限值，构件就会产生裂缝。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。
        2 建筑结构设计裂缝问题有效解决办法探讨
        2.1 做好设计工作
        1）结构尺寸设计。特别是在对建筑结构受力进行设计时，需要严格遵循整体性原则，使结构受力得到显著提高，实践中也要结合基本受力原理，确保受力图与受力分析保持一致。如：在对高层建筑开展结构设计时，就要充分考虑建筑结构抵御变形和抵抗力学能力，并通过结构尺寸科学合理设计，使整体结构处于相对平衡状态，裂缝问题也能减少发生。2）混凝土设计。因为混凝土引发的裂缝问题比较常见，为防止裂缝产生，就要对混凝土进行优化设计，实践中可以选择强度较高的钢筋构件，避免混凝土出现开裂情况，同时针对地基沉降出现附加应力引发钢筋混凝土裂缝问题，需要全面考虑钢筋设置，以提高整体结构质量。3）预应力设计。

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对建筑结构预应力进行设计，需要对几何结构、使用钢筋等因素进行综合考量，并通过优化设计达到节省钢筋用量和减少结构自重目的，实践中也要对整个建筑结构长度进行合理控制，使之处于规定数值范围以内，同时在地下部位也要考虑对后浇带进行设置，甚至还可以采用密孔钢丝网对周围钢筋进行加固，针对出现的长度超过规定数值情况，就可以通过沉降缝、后浇带科学设置，避免和减少裂缝问题发生。
        2.2 合理选择材料
        实践中需要根据建筑结构设计要求，对各部分施工材料类型、规格、数量、性能等加以明确，并委派专门人员对这些材料进行采购，在这过程中也要货比三家选择综合资质比较好的供应商进行合作，同时在材料使用时对材料质量、规格等进行一一检验，以避免因为材料因素而引发裂缝问题。如：在对混凝土材料进行选择时，若使用混凝土体积相对较大，就可以选择水热化值相对较低的矿渣水泥加以运用，并对水泥浆稠度进行科学调整，使混凝土具备较强的拉伸性，在砂石骨料方面要保证级配良好，确保所使用材料符合设计结构要求，在保障材料质量的同时，建筑结构出现裂缝概率也会大幅度降低。
        2.3 施工过程严格把关
        针对建筑混凝土施工，其质量控制好坏将直接影响到整体建筑结构安全性和稳定性，为此需要对混凝土施工技术进行深入研究，并指导施工人员严格遵照工艺标准要求进行操作。如：在混凝土浇筑施工中，除了要对施工环境可能造成影响进行考虑以外，还要对工艺技术进行优化创新，实践中可以通过分层浇筑施工的方式，降低外部环境对浇筑质量产生的不良影响，针对出现的温度较高情况，还可以采取埋设水管措施，使混凝土内部外温度保持一致，混凝土结构抗裂性能也会明显提升，同时对钢筋凝土结构施工位置进行科学设置，在保证钢筋结构不会受到混凝土施工影响的同时，利用建筑结构梁体、楼板之间混凝土材料强度等级保持相同、节点核心区域混凝土强度等级与墙柱混凝土材料保持相同等措施，维护整个建筑结构稳定性。另外，在出现建筑梁柱墙混凝土等级超过底板混凝土强度情况时，需要对节点核心区域混凝土强度大小进行科学调整，实践中可以在验算以后采用加大节点区域配筋、增配抗裂钢筋等措施，防止交接部位出现裂缝情况，建筑结构承载和抗裂能力也会得到进一步提高。
        2.4 温度荷载裂缝有效控制
        针对较常发生或已经发生的温度、荷载裂缝，也要及时采取措施进行科学防治。在温度裂缝控制方面，需要对规划和选择工作加以关注，尤其是开展混凝土结构施工，除了要进行较长凝固时间以外，还要对水泥进行科学选择，以降低水化热现象，当混凝土达到初始强度以后，就要对水分和温度固化条件进行严格控制，以确保混凝土表面温度和湿度，防止发生表面裂缝问题，同时联系实际施工要求，选择和运用合理的施工工艺，并在此基础上做好施工过程细节把控工作，在防止裂缝问题发生的同时，可以根据实际遇到问题采取相对应措施加以解决。此外要尽可能地避免出现不规则结构情况，随着温度不断变化，结构不规则也会加剧裂缝问题发生，针对不同部位相关尺寸也要符合要求，在有效控制材料形变的基础上，减少温度伸缩带来的巨大差距，进而实现温度裂缝有效控制。在荷载裂缝方面，可以在建筑物顶层对保温层、隔热层进行设置，以防止墙体与屋里出现较大温度差异，进而引发裂缝问题，同时注重对模板周转率进行控制，确保模板拆除是在一定荷载力情况下，在这过程即便是出现裂缝也能及时发现，并严格遵照施工规范要求进行操作，防止裂缝问题带来更为严重影响。
        结束语
        综上所述，建筑结构产生裂缝既会对建筑物美观造成影响，也会威胁人身与财产安全。建筑行业是国民经济的重要产业，为了确保建筑工程质量，务必结合施工现场的地质、环境等，对其进行充分考虑，使用优质的材料，对施工工艺进行严格把关，避免人为因素造成的裂缝，进而提高建筑工程质量，使建筑行业的发展上升到一个新的台阶。
        参考文献：
        [1]王晓羽.建筑结构设计裂缝成因及控制策略分析[J].建材与装饰，2020（05）：186-187.
        [2]王颖，周正.对建筑结构设计中控制裂缝解析[J].居业，2019（11）：113-114.
        [3]杨通文.探析建筑结构设计中的裂缝产生原因及防治、改善措施[J].建材与装饰，2019（03）：113-114.
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