建筑结构设计中混凝土裂缝问题探讨

摘要：裂缝问题不仅是消费者不想看到的情况，也是建筑工人亟需解决的问题，所以就要求建筑结构设计对于裂缝有一个好的控制分析。文章分析其裂缝产生原因，探讨其控制措施以及实现安全性途径。

关键词：建筑结构设计；混凝土裂缝；问题

中图分类号：TU318文献标识码： A

引言

建筑结构作为建筑工程的骨架，是建筑工程施工过程中十分重要的一步骤，也是建筑安全应用的基础，有着无法取代的作用。因此在建筑结构的设计当中，最重要的莫过于通过设计来增强建筑结构的持久性和安全指数。

一、裂缝产生的原因

（一）荷载作用引起的裂缝

水工建筑物混凝土结构在使用荷载作用下，由于截面的混凝土拉应变大多是大于混凝土极限拉伸值的，所以构件在使用时总是带缝工作的。这类裂缝总是与主拉应力方向大致垂直，且最先在荷载效应最大处产生。如果荷载效应相同，裂缝首先在混凝土抗拉能力最薄弱处产生。预防荷载作用引起的裂缝的措施是合理的配筋。在施工过程中，选用混凝土粘结较好的变形钢筋，控制钢筋的应力不过高，钢筋的直径不过粗，并用钢筋不在混凝土中分布比较均匀。这样就能较好地控制正常使用条件下裂缝宽度不致过宽。

（二）非荷载引起的裂缝

在水工建筑物混凝土物件中，大部分裂缝是由非荷载因素引起的，如温度变化、混凝土收缩、基础不匀沉降、塑性坍落和钢筋锈蚀等。

（三）温度变化引起的裂缝

水工建筑结构件随着温度的变化而产生变形，即通常所说的热胀冷缩。当变形受到约束时，便产生了裂缝，约束的程度越大，裂缝就越宽。预防热胀冷缩的措施：一是撤去约束，允许自由的产生变形；二是设置伸缩缝。㈣水泥和水所引起化学反应引起裂缝 大体积混凝土开裂的主要原因之一是混凝土在硬化过程中，水泥和水起化学反应产生大量的水化热引起混凝土的温度上升，如果热量不能很快散失，内部和外部温差过大，就将产生温度应力，使结构内部受压，外部受拉。混凝土在硬化初期，只有很低的抗拉强度，如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期抗拉强度时，混凝土就要产生裂缝。

二、建筑结构设计中混凝土裂缝控制对策

（一）控制荷载裂缝的策略

当出现荷载裂缝时，为了有效控制裂缝对建筑的危害，可以通过“抗”的的方式，在计算、构造方面对混凝土结构的强度形成可靠保证，保证施工质量。

（二）控制变形裂缝的策略

当出现变形裂缝时，可以在综合利用“抗”或者“放”的方式的基础上有效控制裂缝的进一步恶化和不良影响。其中，“抗”指的是在结构构件的某些部位上添加配筋，从而提升混凝土的弹性极限，而且还能够对混凝土的塑性变形加以控制。另外，配筋的适当添加可以改善混凝土的内部结构性能。而对于变形因素影响比较突出的结构需要综合运用“抗”与“放”两种方式，在施工时设置后浇带，后浇带的浇筑应当在大部分变形完成后在进行，以使得结构能够成为一个有机整体，从而对未完成的收缩与沉降变形予以有效抵抗。

（三）控制房屋构造设计中裂缝的方法

（1）科学进行建筑平面设计

在设计建筑平面时，应当保持平面的规则状态，以防止出现异常问题。当平面有凹口时，应当在边缘位置拉梁，并对周边楼板的厚度予以加厚，并添加配筋。另外，对房屋长度的控制必须严格依照标准进行，当长度超出部分不是很多时，可在其中间部位设置收缩后浇带间距保持在30米，以在墙、梁、板之间形成良好的搭配; 而如果超出部分稍长，则需要进行变形缝的添加。当主楼与周围其他建筑的高差较大时，应当在建筑之间设置后浇带或沉降缝，以对因基础沉降而产生的裂缝形成有效控制。

（2）严格限制构件的厚度

在进行建筑结构设计时，要求能够准确掌握钢筋锚固及其耐久性，并严格控制现浇构件的最小厚度，一般来说要控制在L30～L35，L是板的计算跨度，在民用建筑中要求将该数值不超过10cm。但是，在施工时，应当结合工程的实际情况选择合适的厚度，根据构件的具体情况合理选择，以保证建筑的各项指标都保持在有效范围内。

（3）科学选用混凝土的强度等级

如果混凝土的强度等级较高，则其所需要的水泥量也会较多，水灰比也相应较大，而容易出现裂缝。由于现浇板的平面尺寸比较大，一般来说，其强度等级不会超过 C30，同时要求现浇梁与楼板的混凝土要保持相同的强度等级。

（4）合理进行配筋设计

为了有效控制构件的裂缝宽度，可以适当提高构件的配筋率。《混凝土结构设计规范》中，对于不同的板与梁的构件的配筋率和钢筋间距做出了具体的要求，配置板的受力钢筋，应以选择具有较小的直径和较密间距为原则，以减小构件的裂缝。因此，构件的配筋与间距设置必须严格按照规范中的相关规定予以确定，只有这样才能对混凝土结构的裂缝进行有效控制。而且，建筑的屋面传热系数应该保持在 1.0W / ( m2.K) 以内，并对屋面板的结构进行双层双向配筋，另外可以拉通板的支座负筋对无负筋的板面区域进行处理，或者在板无负筋的区域配置双向钢筋，并搭接在板负筋上。

三、建筑结构安全设计的有效方法

（一）强化建筑设计行业的安全意识

建筑设计行业首先应该形成一种强烈的安全意识，建筑设计单位以及设计工作者要从内心深处形成一种安全责任意识，形成以安全为核心的建筑结构设计，将结构设计视作一项系统性工作，扎实掌握其所需的科学理论，善于利用创新想法，树立严肃负责的工作态度。建筑结构设计工作者必须全面提升自身的专业技术水平，将抗震理念纳入建筑结构安全设计工作中，不断改革更新自身工作思想，积极发挥自身在建筑结构安全设计中的作用，灵活利用自己所掌握的知识结构体系，发挥自身才能，以此来确保建筑结构设计的安全等级。

（二）多层框架建筑结构的安全设计

(1) 独立基础设计荷载取值。一般来说，多层框架建筑多数依靠柱下独立基础的形势，事实上从抗震的角度来讲，当地基的重要持力层缺少软弱粘土覆盖，且建筑物层数8，高度25m 时，其地基的抗震承载力能够被忽略不计，但是，值得注意的是需要将风荷载视作重点考虑因素，因为这关系到普通民用建筑的抗震能力。同时，在设计独立基础时，要对柱脚内力设计进行科学取值，不仅要对轴力、弯曲的设计进行科学取值，同时也要将剪力因素考虑在内。

(2) 关于井筒电梯的科学设置。小井筒能够吸收一定程度的地震剪力，从而降低多层框架建筑有效抵抗地震剪力的能力，而且，要尽量不选择钢筋混凝土电梯井筒，因为钢筋混凝土井筒的设置会更加影响多层框架的抗震能力，当没有其他条件可供选择时，可以适度地削减井筒壁的厚度，或者采用竖缝、结构洞等模式来控制井筒的强度和刚度，具体计算过程中，不仅要根据框架进行计算，同时也要将井筒的框架算在内，通过复核等方式来计算，同时也需要夯实并加强同井墙相链接的柱子的配筋，同时，需要注意的是，伸出屋顶的楼电梯间同水箱间等结构物的承重结构需采用框架梁结构，切实杜绝使用砌体墙，而且雨篷要切忌从承重墙中拔出，楼梯梁以及夹层梁等不能在填充墙上做支撑，正确的方法是依靠承重柱来进行支撑。

(3) 加强科学研究，开发设计软件。建筑结构安全设计需要依托于健全完善的计算机软件技术，特别是安全等级较高的建筑结构设计更加需要计算机技术的支持，多层框架建筑结构的安全设计相对复杂、难度也较大，必须加强对建筑结构设计人员的培养与培训，使他们开发出更多的设计软件程序，当前的一些力学模型无法有效满足相对复杂的结构构件模式，也不能够对构件的承载力加以科学设计，这样就无法有效确保建筑物结构设计的安全程度，因此，要想确保建筑结构设计的安全，就要积极开拓创新，想方设法开发出一套精度较高、功能健全的软件系统，依靠并利用这些软件系统来确保建筑结构设计安全。

结语

综上所述，混凝土工程的裂缝问题，必须引起高度重视，尤其在西北高海拔地区天气变幻无常、昼夜温差大，因此无论从设计、材料、施工和管理等方面都必须采取措施。

参考文献：

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[2]林光.从设计的角度谈混凝土裂缝[J].福建建材,2014,07:38-40.

[3]秦学峰.建筑工程施工中混凝土裂缝的成因与治理探究[J].科技创新与应用,2014,02:240.