浅谈多高层混凝土结构构件裂缝控制

摘要：混凝土结构裂缝不仅影响建筑的整体美观，而且会造成严重的安全隐患，因而是多高层建筑结构设计的重要难关。混凝土收缩是不可避免的，因此要重视对裂缝的控制，本文对多高层建筑混凝土结构构件容易产生裂缝的原因进行分析并提出相应的控制措施。

关键词：多高层建筑；混凝土结构；裂缝控制

中图分类号：TU97 文献标识码：A

多高层建筑大多采用混凝土结构，但混凝土建筑物经常会产生裂缝问题，裂缝不仅影响美观，对建筑物的结构安全和整体质量造成很大隐患，产生裂缝的最主要原因是混凝土材料自身特性。完全避免裂缝的出现很难做到，同时造价太高不经济，但可以在建筑设计、施工、和使用过程中采取相应措施，使裂缝处于结构安全的可控范围。本文从混凝土结构常见裂缝类型入手，分析其产生的原因，从而提出控制裂缝的措施，为混凝土结构减少裂缝提供理论依据和技术支持。

1.高层混凝土结构常见裂缝类型

1.1 根据成因分类

根据成因分类，分为结构性和非结构性裂缝，其中结构性裂缝是由荷载引起的裂缝，一般是由主要应力引起的荷载直接应力裂缝和由结构次应力引起的荷载次应力裂缝的统称。由变形引起的混凝土构件裂缝是属于非结构性裂缝。变形主要包括通过温度、湿度、沉降不均匀等原因引起的收缩和膨胀变形。主要危害：降低建筑物的承载力、削弱防水性能，对结构安全造成隐患。

1.2 根据形状分类

根据形状分类，分为斜裂缝和纵横向裂缝。首先是斜裂缝，一般混凝土结构构件产生斜裂缝的位置是与板边呈45度倾斜向下，多数在两侧的山墙边跨板角。（图1）斜裂缝是比较常见的裂缝，多是沿着墙体的贯穿性裂缝。楼层越高越容易出现斜裂缝，位置以房屋的阳角双向剪力墙的边跨为主。其次是纵横向裂缝，纵、横向的裂缝一般是从长向中部大跨度开间跨中，沿着墙体纵、横向出现。（图2）。一旦出现斜裂缝就会导致承载力急剧下降，脆性性质显著。

（图1为墙体斜裂缝） （图2为墙体横向裂缝）

1.3 根据产生位置分类

根据成因分类，可分沿预埋线管走向的裂缝和门窗洞口裂缝。预埋线管处削弱混凝土截面导致板内部收缩应力较大，使得薄弱部位首先开裂。这类裂缝在板的表面，一般不会贯穿整个楼板。当预埋管径较大时易在楼面产生裂缝。这种裂缝容易造成钢筋腐蚀，同时降低结构自防水效果，影响建筑的功能性和耐久性。结构在门窗洞口处产生强度和刚度突变，在拐角处容易发生应力集中破坏，因而是结构薄弱环节，应重点加强构造。

2.高层混凝土构件的裂缝产生原因

2.1温度改变导致混凝土开裂

外界温度或者混凝土结构内部温度发生变化时，混凝土构件将会发生形变，产生内应力，当温度应力超过了混凝土自身的强度就会产生裂缝。混凝土硬化期间水泥会释放大量水化热，内部温度会上升，混凝土表面产生拉力，而降温过程中混凝土内部会产生拉力，这就是因为混凝土在热胀冷缩中其温度应力超过抗裂能力，就会出现裂缝。温度裂缝最主要特征是热胀冷缩。

2.2施工不当引起混凝土开裂

由于混凝土在施工过程中，其原始的缺陷就会以裂缝形式出现，施工不当主要包括混凝土振捣不当、盲目赶工期、养护不当，材料质量不合格，施工工艺不适合，构造不良等。如浇捣混凝土时如果振捣不当或者频率过快都会导致混凝土的密实性和均匀性降低。如养护不当会导致混凝土凝结早期出现脱水现象，混凝土收缩过大出现裂缝。混凝土材料的配合比不合理也是引起混凝土出现开裂的一个重要原因，比如材料含泥沙量较大、水灰比过大，水泥品种不合格等。

2.3 荷载作用导致混凝土构件出现裂缝

混凝土结构在常规的静动荷载和次应力下会产生裂缝，包括直接应力裂缝和次应力裂缝。在荷载作用下，高层混凝土结构的截面会受到弯力、剪力、轴向拉力，这些力超过了混凝土的极限拉伸值，再加上钢筋的粘结力不足就会造成混凝土开裂。有些由于基础沉降不均匀导致的混凝土裂缝也属于荷载作用范畴，而这种情况大多是由于勘测不准确或者施工不当造成的。

2.4 混凝土收缩导致其裂缝

混凝土收缩主要有塑性收缩、缩水收缩、自生收缩和碳化收缩。其中塑性收缩主要是在施工过程中出现的，在浇注一段时间后水分蒸发过快导致混凝土失水收缩，此时混凝土尚未完全硬化。缩水收缩是当混凝土的外部失水过多但是内部失水慢而导致的失水不均匀产生的裂缝。自生收缩是由于混凝土的变形不能自由伸缩而导致的，碳化收缩是空气中的二氧化碳和水泥中的一些物质发生了化学反应从而引起裂缝。

3.混凝土结构裂缝的控制措施

3.1设计措施

在设计时，严格遵守国家规范标准的结构抗裂性能和裂缝宽度的相关规定。设计图纸中，要体现控制高层混凝土构件裂缝的控制措施，为后期施工提供依据。对于平面不规则的建筑，要加强薄弱部分的刚度。对构件刚度差异较大的部位，比如房屋的阳角，要考虑到外墙的保温构造对其不利的影响采取加强措施：要优化钢筋的配置，尽量分散混凝土的收缩应力。在转角等形状突然改变的容易产生裂缝的部位要增加构造筋，或者将突变部位设计成过渡渐变的；对于大空间、大跨度结构可以考虑采用预应力构件或者起拱等措施，减少裂缝的产生。

3.2施工措施

在高层建筑施工过程中，要健全工程质量保障体系，其中要包括混凝土裂缝控制的技术措施。在施工现场要加强混凝土原材料的检验和验收，保证材料的质量过关，在混凝土配合比的抗裂性能方面进行优化，选择品质良好，承载力、刚度和稳定度都较高的混凝土。对于裂缝控制要求高的结构，要适当添加外加剂，一般不要超过混凝土质量的5%。在浇捣混凝土时，要控制好钢筋的位置，防止钢筋移位导致混凝土开裂，同时做好构造钢筋的布置。混凝土后期的合理养护也能减少裂缝的出现，如混凝土浇筑完毕后，及时进行复核温控技术措施要求的保温养护，同时保证良好的湿度和抗风条件。

3.3在结构模型模拟计算时合理取值减少裂缝

在使用PKPM软件进行结构模型模拟计算时，首先要保证混凝土构件的保护层厚度要求。梁、板保护层厚度一般取15.0mm，对于与土直接接触的梁、板保护层取值为5.0cm，混凝土容重取值为26KN/M3；其次梁截面要满足承载力要求。一般按照经验公式L/H=8~12来计算框梁截面高度，按L/H=10~15来确定次梁的高度，L为框梁的跨度。再次荷载取值要合理，尽可能符合实际情况，又要保证一定的安全冗余。对于梁间灰砂砖墙体，线荷载一般按照厚度240、120分别取为4.2KN/M和3.0KN/M，有门窗洞口时要适当减小。有挑板时，边梁要适当增大荷载。最后通过控制裂缝限值和挠度要求来配置梁板钢筋，增大配筋率或减小钢筋直径等措施来改善结构抗裂性能。

4.结论

混凝土裂缝的成因复杂，重点在于“防”。而未来混凝土的裂缝控制将朝智能化方向发展，让其拥有“损后修复”的性能，这样势必给建筑业带来极大的影响和便利。

参考文献：

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