建筑结构设计中控制裂缝的措施解析

【摘 要】随着城市化进程的不断推进，对建筑物质量的要求越来越高，建筑结构设计中出现裂缝将会直接威胁到整个建筑的稳定性和安全性。所以加强对结构性裂缝的控制，对于保证人民生命财产安全有着至关重要的作用。

【关键词】建筑；结构设计；混凝土；裂缝；措施

一.建筑结构中裂缝的危害

由于混凝土自身的缺陷，故混凝土结构中会有微裂缝出现，普通钢筋混凝土结构往往是带裂缝工作的。混凝土结构中出现微裂缝虽然是不可避免的，但裂缝的数量以及有害程度是可以通过采取适当的措施来控制。如果结构中没有采取适当的控制裂缝措施或处理不当，将有可能导致混凝土结构出现大面积开裂，结构的裂缝数量过多、裂缝宽度过大，这样既会影响到结构的整体观感，也可能导致地下室出现渗水现象。此外，由于裂缝的出现，使得结构内部的钢筋暴露于含有水汽的空气之中，会导致钢筋被锈蚀和混凝土结构的耐久性和使持久强度下降。

二.建筑结构设计中结构裂缝控制措施

目前常用的处理混凝土结构裂缝问题的方法主要有三种：“防”、“抗”、“放”。如果采取“抗”的原则来控制裂缝，那么要求混凝土结构必须要具有足够的刚度以及强度储备；假若采取“放”的原则来控制裂缝，则要求混凝土结构必须允许有一定的变位空间来提供结构变形。其中，“抗”与‘放”的原则分别代表了在温度裂缝控制方面的刚性学派与柔性学派。从目前的工程温度裂缝控制措施应用情况，超长结构采取温度裂缝控制措施时，均以“防”的原则为前提，而“抗”与‘放”的原则应结合工程的实际情况来确定。

1.“防”的措施

“防”即防止混凝土结构出现裂缝。温度收缩作用是导致混凝土出现裂缝的主要因素，因而防止裂缝产生和控制裂缝宽度的关键在于控制混凝土结构的温差和混凝土的收缩。其主要的做法有：（1）进行混凝土浇筑时，应采用低温入模、低温养护，这样可以使混凝土终凝时的温度尽量降低和减少水泥的水化热和收缩。夏季施工时，应尽量在早上或晚上等气温较低的时间浇筑混凝土，避免中午时分浇筑。（2）在选择水泥品种时，应尽量选择那些水化放热小的水泥，如选用矿渣硅酸盐水泥或者掺有粉煤灰的水泥；还可以通过在混凝土中掺入适量的缓凝剂，从而使混凝土的初凝时间被人为推迟，这样就可以延长由水与水泥发生水化反应而放出的热量的时间，并且可以使水化热量的峰值减小，最终达到降低混凝土结构温差的效果。还有，混凝土各原料的用量也是影响水化热和收缩的关键，因此，需要选择适当的骨料级配、水灰比、尽量减少骨料的含泥量等。（3）重视对混凝土结构的养护，空气相对湿度对混凝土的裂缝形成影响较大，因此在施工时，应采取蓄水养护的方法，在对墙、板混凝土进行养护时，应保证有不少于 14 天的养护时间，得到充分的养护后才能对这些构件拆除模板；（4）在对混凝土结构中采用保温隔热措施，尽可能的减少混凝土结构受到外界温度变化的影响，从而降低施加于结构上的温差作用，避免温度裂缝的产生。

2. “放”的措施

“放”就是放松约束，使混凝土构件能够产生自由的变位，即能够自由收缩。放松约束，允许混凝土能够发生自由变形，能够释放一定程度的温度应力、以达到控制裂缝的目的。目前，工程中常用的“放”的方法主要包含：设置后浇带、采用“跳仓法”施工和设置诱导缝。

（1）后浇带

在超长混凝土结构中设置后浇带是一种常用的“放”的措施。后浇带属于在结构浇筑施工期间临时保留的变形缝，当两侧的混凝土在后浇带保留期间内已发生较大的自由收缩变形后，再对后浇带进行浇筑封堵，使结构成为整体。设置后浇带后，将原本为整体状态的超长结构暂时划分为暂不相连的若干部分，使浇筑后每部分都能够有足够的变形空间，以释放大量的收缩应力，最终达到控制裂缝的效果。后浇带越迟浇筑则所释放的收缩应力就越多，因此，在不影响工期的前提下，应尽量延长后浇带的留设时间，一般应保证两个月后浇筑。在设置后浇带时，应注意

①按照我国现行规范要求，后浇带的设置间距，应每 30～40m设置一道后浇带、带宽约为800～1000mm，并建议在考虑满足钢筋错开搭接的要求时，可以允许带宽超过1m。

②浇筑后浇带处的混凝土时，宜采用比相邻的主体混凝土强度等级高一等级的混凝土，来保证混凝土的抗裂能力，此外，还应采用无收缩或微膨胀混凝土来避免因浇筑时差而导致两侧主体混凝土与后浇的混凝土间形成较大的收缩差。

③设置后浇带时，尽量将其设置于小跨度梁开间或者受力比较小的位置，通常将其设置在梁跨的1 /3处；为了保持梁的完整性、避免梁被截断，平面布置时，应尽可能将梁的布置平行于后浇带。

（2）“跳仓法”施工

“跳仓法”施工是利用混凝土浇筑后的一段期间内由于其性能未达到稳定，在没完全硬化前有充分的结构变位空间，从而将混凝土内部的早期应力释放出来，也就是体现了“放”的原理。与设置后浇带的方法相比，虽然同样都是采用‘放”的措施，但是采用“跳仓法”施工能够缩短施工工期。采用“跳仓法”施工对大尺寸混凝土进行浇筑时，先将整体结构按施工缝划分为有限个小区域，进行分段分仓，实施间隔浇筑，各跳仓之间相互独立，该模式与跳棋相似，即间隔一段浇筑一段，相邻两个仓段的混凝土需要至少间隔7天才能施工相连，最终浇筑成为整体结构。使用侧[仓法’施工时，地下室底板的分段长度一般情况下不宜超过40 m，而地下室侧墙以及地下室顶板的分段长度一般不宜超过16m。

（3）诱导缝

诱导缝的概念，最先是在口本提出的，也是采用了‘放”的思想，其它超长结构裂缝控制的措施都是以减少裂缝的数量以及限制其宽度为目的的，但诱导缝则是利用“有限刚度”的设计原则，在满足地下室结构各构件的承载力和保证结构安全的前提下，在几个应力或者收缩较大的区域，通过人为的降低这些区域的结构强度而达到使这些区域成为结构体系中的薄弱环节的目的。在温度收缩等作用下，“诱导”裂缝在诱导缝处出现，这样就可以控制裂缝在这些区域出现而避免在结构的其它部位出现，也能达到释放整体结构的变形以及混凝土内部应力的效果。设置诱导缝会对结构的整体刚度及强度有一定的负面影响，此外，如果设置诱导缝处的防水抗渗措施考虑不周或不完善，也很容易导致结构在后续使用阶段出现渗漏现象，因此必须有对应的防水措施

3.“抗”的措施 “

抗”的方法就是通过增强混凝土结构的抗裂能力来防止裂缝的出现。其主要方法有：（1）提高混凝土各构件的配筋率，通过增加温度钢筋来抵抗由温度收缩产生的温度拉应力；（2）在混凝土中，掺入一定剂量复合纤维以提高混凝土的抗拉强度，如掺入聚丙烯纤维可以有效的提高混凝土的抗裂属性和抗拉强度，达到控制混凝土浇筑时期出现的塑性收缩以及沉降裂缝等问题。此外，在混凝土中掺入聚丙烯纤维还能很好地改善混凝土的抗渗能力。

（3）在结构中施加预应力。混凝土的抗拉强度较低，因此，可以通过张拉应力的方法对混凝土施加预应力，并通过这些预压应力及相应的预压应变抵消部分或者全部由温度和收缩效应引起的变形而产生的拉应力。从而避免混凝土的开裂或控制裂缝的开裂宽度。预应力筋应采用分段、分批进行张拉，并宜采用先中间后两边的顺序张拉。

（4）设置膨胀加强带。其原理为膨胀加强带处使混凝土产生一定的化学膨胀能，并转化为结构的预压应力，用这种预压应力来抵消部分的收缩拉应力和温度拉应力，来防止裂缝的出现或控制其宽度。工程中多采用UEA膨胀剂代替部分（14%～15%）水泥用量，作为补偿混凝土在硬化过程中所产生的温度以及收缩拉应力。在膨胀加强带方面的研究，游宝坤[77]认为需要结合结构的布置特点和根据温度应力的大小、位置来确定膨胀加强带的数量和位置，并提出了计算公式。膨胀加强带的带宽通常取 2～3m，并宜设置在温度应力较大或截面有突变和应力集中的区域。

结束语

建筑结构设计是保证建筑工程质量的重要工作，所以只有设计出科学合理的结构设计方案提前做好防范措施才能够避免裂缝的出现，确保建筑工程中各部分结构的稳定性和牢固性从而提高建筑工程的施工质量。

参考文献

[1]徐洪亮，李俊谈如何控制混凝土的裂缝[J].黑龙江科枝信息，2011（05）

[2]董春玲，李兴凯.浅谈建筑结构设计中控制裂缝的措施[[J].黑龙江科枝信息，2013（11）.

[3]李广和论现浇混凝土施工裂隙原因分析及预防措施[[J].城市建设理论研究2011.8.