有关现浇混凝土结构设计裂缝控制的方法研究

摘要：我国居民住房和工业建筑不断增多，工程建设中主要使用现浇混凝土结构，但是混凝土裂缝事件越来越多，给居民造成了诸多困扰。而且，混凝土裂缝影响了整个房屋的建筑结构的安全性和耐久度。混凝土裂缝轻则影响外观，重则影响钢筋受损。本文分析了现浇混凝土结构设计裂缝产生的原因，并对此提出了自己的想法。

关键词：现浇混凝土；结构设计；裂缝控制； 措施

中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：

出现混凝土裂缝的次数越来越多，设计人员对混凝土裂缝问题也很困扰。从材质上说，裂缝不可避免，但是我们可以从技术上尽量控制混凝土裂缝的产生，分析探讨裂缝原因，控制混凝土裂缝的产生，减少裂缝的宽度。

一、混凝土裂缝产生的原因

一）混凝土材料特性

1、自身“干缩”现象

大量数据分析得出：一般的混凝土收缩值是（4-8）×10-4， 混凝土的抗拉强度大约在2MPa，而弹性模量Es为（2-4）×104 ，那么根据公式

，

可得混凝土的自身材料允许变形的范围大约是1/10000，这个数值远小于工程中的实际数值。所以混凝土的裂缝不可避免，控制宽度和深度尤其重要。

混凝土产生裂缝的一个原因是因为混凝土自身材料会产生“干缩”现象。当环境的相对湿度低于100%时，就会发生“干缩”。大量数据表明，骨料的品种及用量影响干缩程度。骨料的品种值一定，用量越多，浆骨比就会越小，干缩程度也越小；相对而言，用量一定，水灰比大，浆骨比大，干缩程度越大。在混凝土中尽量少加水，降低干缩程度。随着混凝土收缩，在整个结构中会产生约束力，就会产生裂缝。

2、混凝土比例“失常”

目前，混凝土主要用泵送，而为了达到免振，混凝土中的减少使用了粒径及粗骨料，也加快了干缩程度。

混凝土的材料强度高

目前混凝土的材料的强度越来越高，加快了裂缝时间。强度高的混凝土中，水泥含量较高，容易干缩；再者，它的弹性模具较多，约束力变大，抗拉力却没有多大变化。发生混凝土裂缝是一个比较缓慢的过程，内部复杂的结构相互作用使整体干裂速度减小，但是这个因素仍然要引以重视。

二）设计思路模糊，考虑不得当

混凝土结构的设计思路关联到每个细小的步骤，思路不明确，使得整个方案模糊不清，容易出错。例如荷载容易漏算，实际值大于荷载值，很容易产生裂缝。

三）温度差

随着混凝土强度的增大，水泥用量的增多，在高热情况下凝固的混凝土，必然在冷却收缩后，在现浇结构中产生约束应变，引起约束拉应力而导致混凝土裂缝。

就C30混凝土举例，C30混凝土的标准抗拉强度值是2.01N/mm2。混凝土的线膨胀系数是αc=1×10-5/℃，10℃的温差使应变ε=1×10-4，会产生σ=ε·E=3.0N/mm2温度应力。

表明温度差越大，裂缝越容易变大。

产生温差的原因有两个：一个是自然四季变化，主要是外墙部分，裂缝随四季温度不同，宽度随着不同；另一个则因为混凝土内部温度不同，产生裂缝，尤其是表面位置及突出位置。

而且目前的混凝入中大量应用水泥，水泥量增加，热胀冷缩后，约束力增强，更容易产生裂缝。

四）施工不当

混凝土中的水灰比较大，容易产生裂缝

支模不太严格，截面比较小，容易漏浆

施工者操作不当，荷载过大

混凝土的养护措施不到位

混凝土未达到要求的强度，就进行下步操作

五）管道影响

水暖管、照明管、通讯网络等管线需要放在现浇板中，这些管线比较集中或者多层交叉，而一般板的厚度在100mm左右，使板实际厚度小于原始厚度，很容易产生裂缝。

六），设计结构过于复杂

为了追求建筑整体视觉效果好，设计造型奇特，结构会比较立体，这使得某些地方拉力变强，受力也不相等。而本身混凝土会发生干缩现象，这样更加剧了产生裂缝的速度。

二、基本裂缝控制措施

一）要有控制意识

在实际设计过程中，就要重视混凝土裂缝的问题，要有控制意识。结合实际的情况，要求准确计算出荷载。设计构造时，不能够仅仅考虑到混凝土强度的问题，混凝土的结构也必须达到国家要求的标准，要具有较强的张力，达到抗裂的效果。

控制裂缝时，采取“抗”“放”原则，一些部位可以在一般基础上合理加上配筋，可提高混凝土的弹性，控制混凝土裂缝的变形，这就是“抗”原则。

例如在梁侧、屋面板角等等部位，但是这些部位都必须进行混凝土裂缝的宽度验算，配筋达到一定值后，配筋越多，收缩越大。如果盲目增加配筋，不仅达不到抗裂效果，还会起相反作用。“抗”原则起不到效果或者造价过高，就选择使用“放”原则，主要是设置伸缩缝、滑动层以及沉降缝。当混凝土裂缝变形过大时，则应该采取“抗放”的原则，首先设置后浇带，变形快结束时，进行浇筑，使整体结构稳定。

二）设计思路明确、考虑周全

首先混凝土的结构必须符合《混凝土结构设计规范》(GB5001-2002)，其次必须依据荷载效应进行裂缝宽度验算。在设计过程中，要注意每个细节，考虑全面，考虑到每个可能会发生的事件以及非正常反应，并且要采取合理措施控制。尤其是一些比较立体容易突变部位；建筑的四角、屋面板；现浇混凝土结构和周围浇筑的梁柱的楼板等等。这些部位很容易引起问题，在构造设计时，要思路明确、考虑周全。

三）尽可能的改善混凝土的性能

在施工时，如果条件允许，尽可能的改善混凝土的性能。例如，在混凝土中添加抗裂剂和膨胀剂。混凝土性能高，混凝土的抗裂能力才会越好。

四）尽量减少温度差

对于四季变化产生的温度差，我们无法控制，但是我们可以尽量减少混凝土内部的温度差。我们可以把建筑划分为N个小结构单元，这样可以减少内部结构作用产生的拉力，温度差就会变小，降低了因为温差导致的裂缝概率。这种小结构单元更适用于一些特殊地段，如软地基、地震多发地段等。

五）合理选择配筋和钢筋

根据公式得出，钢筋的面积和裂缝宽度有关，那么为了控制混凝土裂缝，应选择细直径的钢筋，当外部的条件与配筋面积值一定时，直径越细，排列越密，那么，混凝土与钢筋的粘接力就越强，混凝土裂缝较分散，其单条裂缝又会分成很多细小裂缝，这样对整个混凝土结构比较有利。但是它有个缺点，这种情况下，施工难度大，截面比较小，钢筋的间距变小，混凝土浇筑不方便。在一定情况下，可以使用螺纹式钢筋，它跟混凝土的粘接力更强，控制裂缝更为容易。

三、具体部位裂缝控制

湖南邵阳地区的某住宅楼，梁柱板的位置发生了多处裂缝，有关部门对此高度重视。经检查发现，主要是钢筋用量少，有很多薄弱环节，稳定性差。目前裂缝宽度已趋于稳定。对此，根据对梁、柱、板等裂缝的分析，提出几点建议。

一）对梁、柱裂缝的控制措施

首先，要控制保护层的厚度。梁柱厚度＞50mm，就要采取一些防裂措施，或是设置纵向配筋。梁高≥450mm，截面就增大，容易产生裂缝，要设置纵向配筋，且纵向钢筋截面的面积不能小于腹板截面的面积的0.1%，间距要＜200mm。对于梁下的腹板，也要在梁下部1/2梁高的范围内，向两侧纵向配置钢筋间距100-150mm。主梁与次梁之间、荷载较集中部分都应添加配筋，防止混凝土下方产生裂缝。

二）对板裂缝的控制措施

在实际施工时，采取一定控制措施，可以部分控制板裂缝的控制。不可避免的凹凸部位容易出现裂缝，凹凸部位内侧要加固配筋，可以抵抗温差力和材料自身收缩力。对于立体受力不均匀部位，要实行结构小单元原则，减少内部作用力，对面积大的板采取使用双层双向的配筋。增加楼板的厚度，并设置配筋，也利于控制混凝土裂缝。根据《结构概念和体系》的数据，钢筋混凝土的实心板最大值是32，平均28；载梁双向板最大值为36，平均30。我国常用实心板数值为30-35，双向板是35-40,则可以适当增加楼板的厚度，设置配筋。

四、结语

综上所述，在工程建设中，要想达到混凝土裂缝的减少，设计师需要进一步的研究，控制裂缝。

参考文献

【1】王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

【2】GB50011-2008建筑抗震设计规范[s]．