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摘要：随着商品混凝土的运用，混凝土裂缝越来越成为工程质量通病。本文试图从设计构造等方面，减少混凝土裂缝。
关键词：裂缝构造措施混凝土
混凝土抗压强度高，抗拉强度低，一般只有抗压强度的1/8-1/20。抗拉强度不够，是导致混凝土开裂的主要原因。引起混凝土结构产生拉应力的原因很多，除荷载作用外，混凝土的收缩，温度的变化，结构的不均匀沉降等，均会产生拉应力，从而引起混凝土的开裂。针对混凝土的收缩，温度变化等原因，从结构平面布置，混凝土构件厚度，混凝土强度等级选用和配筋构造等四个方面，简述结构设计和构造措施针对混凝土结构裂缝的控制技术。
1 结构平面布置
（1）建筑平面宜规则，避免平面形状突变。当平面有凹口时，凹口处外横墙宜与内横墙拉通对齐，并宜在凹口处边缘设置拉梁，其截面及配筋不宜太小；凹口周边楼板宜适当加厚并加强配筋，宜考虑该处楼板负筋拉通，使其能抵抗在此处集中的温度应力及混凝土收缩应力。
（2）对于连续长度较长的外墙，建筑上可以考虑设置大的落地门窗和八角窗，以减小墙端部温差应力，避免楼板切角裂缝的产生。转角窗处楼板宜加设暗梁，配筋构造如图1所示。
（3）当房屋长度大于60m时，可在房屋中部设置后浇带，以减小混凝土收缩应力及温差应力的影响。后浇带内的钢筋可不截断。后浇带的混凝土强度等级宜较其两侧混凝土高一个等级，并应采用补偿收缩混凝土进行浇筑，其湿养护时间不少于14d。为解决高层建筑与群房间沉降差异过大而设置的“沉降后浇带”，应在相邻两侧的结构满足设计允许的沉降差异值后，方可浇筑后浇带内的混凝土。后浇带的宽度以800~1000mm为宜。
（4）对于外露的现浇钢筋混凝土女儿墙、挂板、栏板、檐口等构件，当其水平直线长度超过12m时，可应按图2示意设置伸缩缝。
2 混凝土构件厚度
现浇楼板板厚≥L/35（L为单向板跨度或双向板短向跨度），一般设计厚度不宜小于100mm（厨房、浴室、阳台板不得小于90mm），屋面板厚度宜≥120mm。对现浇剪力墙结构，外墙墙厚宜大于160mm，其中地下室外墙墙厚宜大于250mm。
现浇混凝土楼板的最小厚度，《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）在考虑钢筋锚固、耐久性等因素而确定的最小厚度，对于民用建筑单向板仅要求为60mm，對于双向板仅要求为80mm。楼板厚度越小，受力半径倒数越大，相应产生的混凝土干缩应力亦越大。根据工程设计经验，厚度低于100mm的楼板的温度—收缩裂缝很难控制。对于混凝土墙，厚度过小，支模浇筑困难，实际工程中，普遍用到≥200mm。地下室外墙外侧的保护层厚度，目前普遍要求不低于50mm，内侧的保护层厚度常取20mm，厚度过低亦难以满足受力和防水要求。
混凝土强度等级选用。
现浇楼板混凝土强度等级不宜大于C30，宜选用C25。现浇梁与楼板混凝土等级宜一致，梁、楼板与柱、墙不同混凝土强度等级节点处（见图3）可考虑特殊处理。基础底板及地下室外墙混凝土强度等级不宜大于C35。
楼板采用的混凝土强度等级越大，强度越高，水泥用量越多，水灰比越大，出现裂缝的可能性就大，故控制在C30以下较为合适；多层建筑（4-6层）基本上选用C25就可以达到强度要求；对于中高层建筑（7-9层）、高层住宅（12层以下）选用C25或C30混凝土即可满足要求，采用过高强度等级的混凝土则没有必要；对于12层以上的高层建筑，底部十几层混凝土强度等级选用时有可能超过C30。
柱（墙）混凝土强度等级高于梁（板），且相差大于5MPa时，梁（板）与柱（墙）节点区的混凝土强度等级应与柱（墙）相同，不同强度等级的混凝土交界面可按图三施工。
基础底板受弯矩、剪切和冲切的作用，从经济性考虑，控制板厚而提高混凝土强度等级可能更经济。但过高的混凝土强度等级，可能带来过大水化热，这在大底板混凝土结构中尤为明显。混凝土强度等级不超过C35，施工过程中水化热温差比较容易控制。混凝土强度等级选用C40或以上时，设计上可考虑利用混凝土的60d或者90d强度，减少混凝土的水泥用量，从而降低水化热温差。
按实际工程经验，地下室外墙混凝土强度等级普遍用到C30，对水化热及温差和防水抗渗的控制都比较容易。如果外墙受力或抗渗无法满足使用要求，通常考虑增加墙厚，而不是提高混凝土强度等级。只有当抗渗要求≥1.2MPa时，C30混凝土很难配置，才考虑选用C35混凝土或更高强度等级。
配筋构造
(1)屋面板建筑应采用保温设计，屋面的传热系数宜≤1.0W/ m²；结构配筋应采用双层双向钢筋。
(2)楼板双向板负弯矩钢筋可按分离式配筋，在板面无负弯矩钢筋区宜配置双向钢筋网与负弯矩钢筋搭接,其配筋率不宜小于0.15%，钢筋直径不宜小于ф6，钢筋间距不宜大于250mm；板面无负弯矩钢筋区也可考虑利用受力筋，如上部钢筋每间隔一定距离拉通，贯通筋的间距应尽量与受力筋间距匹配（如受力筋间距100mm，贯通筋间距200mm），以便于施工。在有条件时，在房屋端开间及房屋中间凹口较大部位处，宜采用双层双向配筋，即负弯矩钢筋也拉通配筋。
（3）为减小楼板角部开裂的可能性，双向板周边支座为墙、梁、圈梁时，支座弯矩宜按四边嵌固板计算，负弯矩钢筋按计算配筋，正弯矩钢筋应将弯矩增大1.2～1.5倍配筋，或者正弯矩按实际支座情况（如有简支边）计算在酌情增大配筋。
（4）在房屋屋面阳角、阴角处及较大板块的四角部位板上、下侧，宜增设直径与原面筋相同的双层双向间距为100mm钢筋，其范围为L/4（L为短跨长度），上侧钢筋放在负筋下面，下侧钢筋放在下部钢筋上面，钢筋伸入支座的锚固长度不宜小于5d（d为钢筋直径）；另外，在板面建筑层面（水泥砂浆找平层）中还可铺设ф6或ф6.5间距为150mm双向钢筋网，其铺设范围为L/4，以防止楼板四角部位出现45°裂缝，配筋构造如图4所示。也可考虑增设5根ф10放射状钢筋，钢筋长度不宜低于1500mm（见图4）。从施工便利角度考虑，建议选用双层双向钢筋网片措施，为便于混凝土浇筑，增设钢筋可与楼板原有钢筋两根并在一起绑扎。
（5）在房屋端开间及中部有凹口部位，板下部纵向钢筋伸入支座长度宜在《混凝土设计规范》（GB50010—2002）限定的5d(d为钢筋直径)锚固长度基础上适当增加。
（6）框架结构较长（超过规范规定设置伸缩缝的长度），纵向梁的侧边宜配置足够的抗温度收缩钢筋。当梁腹板高度hw≥450mm(对T形梁，hw＝梁高-板厚；对矩形截面梁，hw＝有效高度；对工字形梁，hw＝腹板净高)时，梁的侧边也宜配置足够的抗温度收缩钢筋。抗裂构造钢筋直径不宜小于ф12，间距不宜大于200mm，具体如图5所示。此外，在设计时应考虑温度收缩对端部区段框架柱的不利影响，适当提高其承载力。
（7）现浇剪力墙结构的墙体中分布筋宜双排布置。对端山墙、端开间内纵横、顶层和底层墙体，均宜比按计算需要量适当增加水平和竖向分布钢筋配筋数量。对于地下室外墙，可在外侧50mm保护层内增设HPB235级ф6间距为150mm水平向分布筋，配筋构造如图6所示。
厚度大于160mm的墙体，从构造上均需配置双排分布钢筋。对于混凝土收缩和温度作用显著的部位，从抗裂的角度来讲，需要适当增加分布筋配置数量。地下室外墙，更容易产生垂直向的收缩和温度裂缝，沿水平向增设分布钢筋，经济合理。
（8）楼板钢筋宜选用热轧钢筋，而不宜选用冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。当钢筋直径≥10mm时，宜采用HRB335级或HRB400级钢筋，而不宜采用HPB235级钢筋。
受力钢筋的最大间距，板中当板厚≤150mm时，不宜大于200mm，当板厚>150mm时，不宜大于1.5倍板厚，且不宜大于250mm；现浇剪力墙结构的墙体中不宜大于200mm；地下室外墙水平向分布筋不宜大于150mm。
楼板中管线必须布置在钢筋网片之上（双层双向配筋时，布置在下层钢筋之上），交叉布线处可采用线盒，线管不宜立体交叉穿越。预埋管线处应采用增设钢筋网片等加强措施。楼板中强弱电预埋管建议选用国标标准焊接钢管，而不提倡采用PVC塑料管。电气埋管直径不得大于板厚 的1/3，且不得超过50mm，并使管壁至板上下边缘净距不应小于25mm。配筋构造如图7所示。楼板板面管线洞口应做必要的加强处理，配筋构造如图8所示。
（9）梁腰上的孔洞应作成圆形，且尽可能布置在拉力和剪力较小处（梁跨中的2/3范围内，梁高的中间1/3范围内）。在梁两侧沿洞口周边应设置构造钢筋，洞底与下部受力钢筋的距离不小于50mm，配筋构造如图9所示。
（10）防止剪力墙小洞口出现角裂，应沿洞口周边进行水平筋和纵向筋补强，并加配斜筋，配筋构造如图10所示。
5 结论
以上针对混凝土的收缩、温度变化引起的裂缝，从结构平面布置、混凝土构件厚度、混凝土强度等级选用和配筋构造四个方面，总结了目前国内常见的结构抗裂构造。工程实践表明，如果措施得当，混凝土结构裂缝完全可以控制在容许范围内。
参考文献：
[1] GB 50010-2002 混凝土结构设计规范[S]
[2] 王铁梦工程结构裂缝控制[M]北京中国建筑工业出版社1997
[3] 混凝土结构构造手册(第三版)北京中国建筑工业出版社2003
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：裂缝构造措施混凝土
混凝土抗压强度高，抗拉强度低，一般只有抗压强度的1/8-1/20。抗拉强度不够，是导致混凝土开裂的主要原因。引起混凝土结构产生拉应力的原因很多，除荷载作用外，混凝土的收缩，温度的变化，结构的不均匀沉降等，均会产生拉应力，从而引起混凝土的开裂。针对混凝土的收缩，温度变化等原因，从结构平面布置，混凝土构件厚度，混凝土强度等级选用和配筋构造等四个方面，简述结构设计和构造措施针对混凝土结构裂缝的控制技术。
1 结构平面布置
（1）建筑平面宜规则，避免平面形状突变。当平面有凹口时，凹口处外横墙宜与内横墙拉通对齐，并宜在凹口处边缘设置拉梁，其截面及配筋不宜太小；凹口周边楼板宜适当加厚并加强配筋，宜考虑该处楼板负筋拉通，使其能抵抗在此处集中的温度应力及混凝土收缩应力。
（2）对于连续长度较长的外墙，建筑上可以考虑设置大的落地门窗和八角窗，以减小墙端部温差应力，避免楼板切角裂缝的产生。转角窗处楼板宜加设暗梁，配筋构造如图1所示。
（3）当房屋长度大于60m时，可在房屋中部设置后浇带，以减小混凝土收缩应力及温差应力的影响。后浇带内的钢筋可不截断。后浇带的混凝土强度等级宜较其两侧混凝土高一个等级，并应采用补偿收缩混凝土进行浇筑，其湿养护时间不少于14d。为解决高层建筑与群房间沉降差异过大而设置的“沉降后浇带”，应在相邻两侧的结构满足设计允许的沉降差异值后，方可浇筑后浇带内的混凝土。后浇带的宽度以800~1000mm为宜。
（4）对于外露的现浇钢筋混凝土女儿墙、挂板、栏板、檐口等构件，当其水平直线长度超过12m时，可应按图2示意设置伸缩缝。
2 混凝土构件厚度
现浇楼板板厚≥L/35（L为单向板跨度或双向板短向跨度），一般设计厚度不宜小于100mm（厨房、浴室、阳台板不得小于90mm），屋面板厚度宜≥120mm。对现浇剪力墙结构，外墙墙厚宜大于160mm，其中地下室外墙墙厚宜大于250mm。
现浇混凝土楼板的最小厚度，《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）在考虑钢筋锚固、耐久性等因素而确定的最小厚度，对于民用建筑单向板仅要求为60mm，對于双向板仅要求为80mm。楼板厚度越小，受力半径倒数越大，相应产生的混凝土干缩应力亦越大。根据工程设计经验，厚度低于100mm的楼板的温度—收缩裂缝很难控制。对于混凝土墙，厚度过小，支模浇筑困难，实际工程中，普遍用到≥200mm。地下室外墙外侧的保护层厚度，目前普遍要求不低于50mm，内侧的保护层厚度常取20mm，厚度过低亦难以满足受力和防水要求。
混凝土强度等级选用。
现浇楼板混凝土强度等级不宜大于C30，宜选用C25。现浇梁与楼板混凝土等级宜一致，梁、楼板与柱、墙不同混凝土强度等级节点处（见图3）可考虑特殊处理。基础底板及地下室外墙混凝土强度等级不宜大于C35。
楼板采用的混凝土强度等级越大，强度越高，水泥用量越多，水灰比越大，出现裂缝的可能性就大，故控制在C30以下较为合适；多层建筑（4-6层）基本上选用C25就可以达到强度要求；对于中高层建筑（7-9层）、高层住宅（12层以下）选用C25或C30混凝土即可满足要求，采用过高强度等级的混凝土则没有必要；对于12层以上的高层建筑，底部十几层混凝土强度等级选用时有可能超过C30。
柱（墙）混凝土强度等级高于梁（板），且相差大于5MPa时，梁（板）与柱（墙）节点区的混凝土强度等级应与柱（墙）相同，不同强度等级的混凝土交界面可按图三施工。
基础底板受弯矩、剪切和冲切的作用，从经济性考虑，控制板厚而提高混凝土强度等级可能更经济。但过高的混凝土强度等级，可能带来过大水化热，这在大底板混凝土结构中尤为明显。混凝土强度等级不超过C35，施工过程中水化热温差比较容易控制。混凝土强度等级选用C40或以上时，设计上可考虑利用混凝土的60d或者90d强度，减少混凝土的水泥用量，从而降低水化热温差。
按实际工程经验，地下室外墙混凝土强度等级普遍用到C30，对水化热及温差和防水抗渗的控制都比较容易。如果外墙受力或抗渗无法满足使用要求，通常考虑增加墙厚，而不是提高混凝土强度等级。只有当抗渗要求≥1.2MPa时，C30混凝土很难配置，才考虑选用C35混凝土或更高强度等级。
配筋构造
(1)屋面板建筑应采用保温设计，屋面的传热系数宜≤1.0W/ m²；结构配筋应采用双层双向钢筋。
(2)楼板双向板负弯矩钢筋可按分离式配筋，在板面无负弯矩钢筋区宜配置双向钢筋网与负弯矩钢筋搭接,其配筋率不宜小于0.15%，钢筋直径不宜小于ф6，钢筋间距不宜大于250mm；板面无负弯矩钢筋区也可考虑利用受力筋，如上部钢筋每间隔一定距离拉通，贯通筋的间距应尽量与受力筋间距匹配（如受力筋间距100mm，贯通筋间距200mm），以便于施工。在有条件时，在房屋端开间及房屋中间凹口较大部位处，宜采用双层双向配筋，即负弯矩钢筋也拉通配筋。
（3）为减小楼板角部开裂的可能性，双向板周边支座为墙、梁、圈梁时，支座弯矩宜按四边嵌固板计算，负弯矩钢筋按计算配筋，正弯矩钢筋应将弯矩增大1.2～1.5倍配筋，或者正弯矩按实际支座情况（如有简支边）计算在酌情增大配筋。
（4）在房屋屋面阳角、阴角处及较大板块的四角部位板上、下侧，宜增设直径与原面筋相同的双层双向间距为100mm钢筋，其范围为L/4（L为短跨长度），上侧钢筋放在负筋下面，下侧钢筋放在下部钢筋上面，钢筋伸入支座的锚固长度不宜小于5d（d为钢筋直径）；另外，在板面建筑层面（水泥砂浆找平层）中还可铺设ф6或ф6.5间距为150mm双向钢筋网，其铺设范围为L/4，以防止楼板四角部位出现45°裂缝，配筋构造如图4所示。也可考虑增设5根ф10放射状钢筋，钢筋长度不宜低于1500mm（见图4）。从施工便利角度考虑，建议选用双层双向钢筋网片措施，为便于混凝土浇筑，增设钢筋可与楼板原有钢筋两根并在一起绑扎。
（5）在房屋端开间及中部有凹口部位，板下部纵向钢筋伸入支座长度宜在《混凝土设计规范》（GB50010—2002）限定的5d(d为钢筋直径)锚固长度基础上适当增加。
（6）框架结构较长（超过规范规定设置伸缩缝的长度），纵向梁的侧边宜配置足够的抗温度收缩钢筋。当梁腹板高度hw≥450mm(对T形梁，hw＝梁高-板厚；对矩形截面梁，hw＝有效高度；对工字形梁，hw＝腹板净高)时，梁的侧边也宜配置足够的抗温度收缩钢筋。抗裂构造钢筋直径不宜小于ф12，间距不宜大于200mm，具体如图5所示。此外，在设计时应考虑温度收缩对端部区段框架柱的不利影响，适当提高其承载力。
（7）现浇剪力墙结构的墙体中分布筋宜双排布置。对端山墙、端开间内纵横、顶层和底层墙体，均宜比按计算需要量适当增加水平和竖向分布钢筋配筋数量。对于地下室外墙，可在外侧50mm保护层内增设HPB235级ф6间距为150mm水平向分布筋，配筋构造如图6所示。
厚度大于160mm的墙体，从构造上均需配置双排分布钢筋。对于混凝土收缩和温度作用显著的部位，从抗裂的角度来讲，需要适当增加分布筋配置数量。地下室外墙，更容易产生垂直向的收缩和温度裂缝，沿水平向增设分布钢筋，经济合理。
（8）楼板钢筋宜选用热轧钢筋，而不宜选用冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。当钢筋直径≥10mm时，宜采用HRB335级或HRB400级钢筋，而不宜采用HPB235级钢筋。
受力钢筋的最大间距，板中当板厚≤150mm时，不宜大于200mm，当板厚>150mm时，不宜大于1.5倍板厚，且不宜大于250mm；现浇剪力墙结构的墙体中不宜大于200mm；地下室外墙水平向分布筋不宜大于150mm。
楼板中管线必须布置在钢筋网片之上（双层双向配筋时，布置在下层钢筋之上），交叉布线处可采用线盒，线管不宜立体交叉穿越。预埋管线处应采用增设钢筋网片等加强措施。楼板中强弱电预埋管建议选用国标标准焊接钢管，而不提倡采用PVC塑料管。电气埋管直径不得大于板厚 的1/3，且不得超过50mm，并使管壁至板上下边缘净距不应小于25mm。配筋构造如图7所示。楼板板面管线洞口应做必要的加强处理，配筋构造如图8所示。
（9）梁腰上的孔洞应作成圆形，且尽可能布置在拉力和剪力较小处（梁跨中的2/3范围内，梁高的中间1/3范围内）。在梁两侧沿洞口周边应设置构造钢筋，洞底与下部受力钢筋的距离不小于50mm，配筋构造如图9所示。
（10）防止剪力墙小洞口出现角裂，应沿洞口周边进行水平筋和纵向筋补强，并加配斜筋，配筋构造如图10所示。
5 结论
以上针对混凝土的收缩、温度变化引起的裂缝，从结构平面布置、混凝土构件厚度、混凝土强度等级选用和配筋构造四个方面，总结了目前国内常见的结构抗裂构造。工程实践表明，如果措施得当，混凝土结构裂缝完全可以控制在容许范围内。
参考文献：
[1] GB 50010-2002 混凝土结构设计规范[S]
[2] 王铁梦工程结构裂缝控制[M]北京中国建筑工业出版社1997
[3] 混凝土结构构造手册(第三版)北京中国建筑工业出版社2003
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。