建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析 牛晓彦

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第7期   作者:牛晓彦1 夏辉2
[导读] 摘要:现代建筑大多采用混凝土结构,无法完全避免裂缝的存在,如何有效地控制和处理裂缝是工程技术人员需要深入研究的课题。
        山东大地建筑规划设计有限公司威海分公司  山东省威海市  2642001 青岛北洋建筑设计有限公司  山东省青岛市  2661012
        摘要:现代建筑大多采用混凝土结构,无法完全避免裂缝的存在,如何有效地控制和处理裂缝是工程技术人员需要深入研究的课题。裂缝的存在会威胁到建筑结构的稳定性和安全性,还会影响建筑工程的质量。为了解决裂缝问题,有必要了解裂缝的类型和原因,并鉴于裂缝的性质,采取实用的方法。
        关键词:建筑结构设计;裂缝成因;控制措施
        1 引言
        随着社会经济水平的提高,建筑企业也有了新的发展,不仅建筑规模不断扩大,建筑数量不断增加,人们对其质量也提出了更高的要求。但是,从目前的施工情况来看,仍然存在混凝土裂缝,严重影响了建设项目的质量,难以满足人们的需求。因此,必须采取有效措施来解决裂缝的问题。
        2 建筑结构设计中裂缝的类型
        建筑结构设计中,比较常见的裂缝类型有几种:(1)沉降收缩裂缝,主要是由于地基土质不均、含水量大或者回填不实等因素引发的不均匀沉降导致,也可能是模板本身刚度不足,支撑间距设置不合理,尤其是在冬季,如果模板支撑在冻土层,当温度上升时,冻土解冻就会产生不均匀沉降,这就可能会引发混凝土结构开裂问题;(2)塑性收缩裂缝,是指在混凝土凝结前,表面失水过快引发结构体积的急剧收缩,在收缩应力超过混凝土抵抗强度时,就会导致结构表面开裂。一般情况下,塑性收缩裂缝多出现在大风或者干热天气;(3)温度应力裂缝,通常出现在大体积混凝土或者温差变化较大的区域,主要是因为混凝土产生的水化热积聚在结构内部无法及时散发,导致内部温度急剧上升,结构表面则散热较快,过于强烈的内外温差导致混凝土结构内外膨胀收缩程度不同,由此产生的拉应力如果超出了混凝土本身的抗拉强度极限值,就会导致混凝土结构裂缝的产生。
        3 建筑结构设计出现裂缝的原因
        3.1设计因素导致的裂缝
        设计环节是项目的第一个环节,也是项目的萌芽阶段。在设计中,如果没有根据建筑的要求或地质因素进行合理的防裂设计,或对建筑材料的掌握不完善,不能注意材料之间的相互作用,建筑往往出现裂缝。
        3.2温度影响
        温度应力已经成为造成建筑物产生裂缝的主要因素之一。这种裂缝出现的主要原因是因为在混凝土浇筑之后,在内部聚集的水泥水化热不容易散发,混凝土内部温度快速升高,但是外部散热较快,致使混凝土内外温差较大,就会引起混凝土内部出现压应力,表面出现拉应力。这个阶段的混凝土龄期短,抗拉强度不高,如果温差引起的表面抗拉应力大于混凝土极限抗拉强度的时候,就会导致混凝土表面出现裂缝,尤其是大体积的混凝土最容易出现温度裂缝。这种裂缝属于表面裂缝,出现较早,深度偏浅,但是会引发应力集中,导致裂缝不断延伸。另外,当早晚温差较大的时候建筑物也会出现自生应力从而产生表面裂缝。
        3.3材料因素
        混凝土是由水泥、骨料、水及一些气泡组成的多项非均匀复合材料。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。
        3.4施工因素导致的裂缝
        施工过程对施工项目质量有重要影响,如果想要施工项目质量能够得到保障,就必须重视施工质量和安全生产。

在施工过程中,施工材料的质量和用量是否符合标准;施工过程中施工人员是否按章程进行施工;项目负责人和监理人员能否对项目施工的任何方面进行有效的监督都会影响裂缝的产生。
        4 建筑结构设计中控制裂缝的措施
        4.1加强结构设计,做好施工管理
        在建筑施工中建筑工程的裂缝问题与建筑的结构特点也有很大的关系,因此需要将优化建筑的结构设计重视起来,针对建筑工程项目的不同要求,需要对引起裂缝问题的因素进行综合考虑,对结构设计方案进行反复论证,以优化结构设计减少建筑工程中的裂缝问题。另外还需要加强对工程的监督管理,对施工的流程标准进行明确,保证严格的按照施工的工艺进行施工,防止在建筑工程中出现大量的结构裂缝问题。
        4.2控制施工材料质量
        在混凝土材料选择时,需要严格控制混凝土的质量,通常情况下,较大的混凝土材料,应选择水化热较低的粉煤灰水泥或者是矿渣水泥材料,严格控制水泥、骨料中有害物质的含量,也可以在混凝土材料当中适当地添加外加剂,有效提高水泥浆的粘稠程度,做好对钢筋的锈蚀保护,提高混凝土材料的整体抗裂能力。此外,施工单位需要严格依照国家建筑工程的施工标准,合理控制混凝土材料的含沙率以及骨料类型,施工管理人员需要对所选择的材料进行有效的质量检查。
        4.3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。墙构造柱以及梁圈构成的网格,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。
        4.4注意结构的平面布置
        施工团队应当保证建筑工程的结构平面布置符合要求,在进行建筑工程结构设计时,尽量选用平面布置规则或者是受力科学合理的结构布置规则。设计出来的结构如果有许多坑洼不平的现象,就会导致某些地方温度过于集中,从而产生裂缝。每一处建筑物长度应当小于温度伸缩的最大间距,这样可以有效避免建筑材料发生变形,防止由于温差较大而导致墙体裂缝。此外,也可以加强保温层的设计,将保温层的厚度适当加大,以保证保温效果,减少裂缝现象发生。
        5 结语
        总而言之,建筑结构设计是确保建筑工程顺利施工的基础和前提,也是保证建筑质量达标的关键环节。结构设计阶段,设计人员应该从建筑本身的使用性质出发,结合施工现场周边的地质水温条件,确定好建筑结构类型以及不同部位需要承受的压力荷载,对建筑材料等级进行规范,尽可能避免裂缝的产生,在保证 结构设计科学性、合理性的同时,保证建筑工程的施工质量和使用安全。
        参考文献:
        [1]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.
        [2]韩丽丽.建筑结构设计出现裂缝的原因及对策解析[J].中国新技术新产品,2018(13):101~102.
        [3]黄春莲.建筑结构设计出现裂缝的原因及对策解析[J].山西建筑,2019,45(8):41-42.
        [4]李要飞.建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析[J].中华民居(下旬刊),2019(10):24 - 25.
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