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【摘 要】 现代多高层建筑根据主要受力构件的材料不同，可分为砖混结构，钢筋混凝土结构，钢结构，钢骨混凝土结构。其中钢筋混凝土结构因为其优良的受力性能，良好的稳定性，以及低廉的价格，在当今世界新建建筑中占据了主导地位。但由于材料自身的特性，混凝土结构极易出现的一个问题便是裂缝，裂缝形成的原因主要有以下几方面，1.材料。2.设计。3.施工工艺。本文着重从设计的角度讨论钢筋混凝土结构裂缝的成因，以及控制裂缝的一些措施和处理方法。并通过工程实例来介绍了裂缝控制措施实际应用。
【关键词】 混凝土裂缝；结构设计；钢筋混凝土
引言：
钢筋混凝土作为建筑材料具有物美价廉、施工方便、强度大、耐久性及抗震性好等许多优点，因此在当今建筑业中被广泛采用。但由于混凝土是一种非均匀的脆性材料，抗拉强度低，因此在荷载及各种变形作用下容易开裂。对于裂缝问题，一方面不用看的“太重”，因为工程实践证明混凝土裂缝在工程中是难以避免的，而钢筋混凝土带裂缝工作在工程实践中也是允许的；一方面不能看的“过轻”，因为裂缝过宽首先会影响结构的外观，引起使用者心理上的不安，进一步的会影响结构的正常使用功能，降低结构的耐久性，更严重的还会对建筑物的承载力和安全造成影响。而在工程实践中，我国的设计者往往看轻了裂缝问题。设计者一般较注重结构的安全性和构件的承载力，而对裂缝防治，特别是对非荷载原因引起裂缝的防治重视不够。要改变这种认识上的误区，就需要设计者对裂缝问题有更深入的了解。
一、钢筋混凝土结构裂缝产生的原因
设计是工程施工前的重要阶段，设计的出入也会影响到钢筋混凝土的质量。好比由于设计不当导致受拉区外边缘的混凝土达到其抗拉强度时，虽然会有混凝土的塑性变形，不会马上产生裂缝，但是当其拉应变接近混凝土的极限拉应变时，就会出现裂缝。结构体量过大，局部（比如超长结构的两端）约束应变积累过多而无法释放，容易产生裂缝；结构体型复杂，布置不规则，容易在薄弱处（如平面瓶颈如引起裂缝。即便是体型规则的结构，如果构造措施不当，在应力比较集中的部位也容易出现裂缝，比如挑檐板转角处不设阳角放射筋就可能造成开裂。计算简图与实际受力不符引起开裂，比如设计中常将边梁视为边跨板的简支支座，但实际上还是存在一定约束弯矩的，如不配置适量的板负筋则容易开裂，尤其是板跨较大时。配筋方式不当，比如采用少而粗的配筋方式往往无法有效控制裂缝。设计采用的混凝土等级过高。高强混凝土收缩量、弹模量较大，导致较大的约束应力，但相其抗拉强度却又相对增加不多，故容易引起裂缝。地基产生不均匀沉降时会受到上部结构抗弯刚度的限制而有所调整，与此同时也引起上部结构内力的重新分配，如果局部应力过大就会造成开裂。而引起地基不均匀沉降的原因主要包括上部荷载不均，地基土质不均匀和相邻建筑物的影响等。屋面、外墙节能保温措施不够而引起的墙体及楼板裂缝。总之，设计的合理与否对裂缝的形成与控制有重要影响，设计者应当引起重视。
二、现行设计规范关于裂缝控制的要求和措施
我国现行《混凝土结构设计规范》将结构构件在直接作用下的裂缝控制等级分为三级。一级、二级均要求构件不出现裂缝，主要是针对预应力混凝土结构，应进行混凝土拉应力验算；三级为允许出现裂缝的构件：对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过该规范3.4.5条规定的最大裂缝宽度限值。裂缝宽度可按该规范7.1节的相关规定进行验算，以规范式7.1.2-1为例
从式中可以看出最大裂缝宽度wmax与deq（受拉区纵向钢筋的等效直御及Cs（最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离）成正比。这就意味着在配筋量相同的情况下采用细直径钢筋可以有效减小裂缝计算宽度，因此实际设计中往往采用细而密的配筋方式来控制裂缝；Cs值一般取混凝土保护层厚度加上箍筋直径，意味着保护层厚度越大，裂缝计算宽度也越大，但较大的保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的，因此对保护层较厚的构件，当外观要求允许时，可根据实践经验对最大裂缝宽度限值做适当的加大。另外需要指出的是《混凝土结构设计规范》第3.4节所讲的裂缝限值及第7.1节所讲的裂缝计算都是针对荷载引起的直接裂缝，而控制直接裂缝的内容主要表现为构造措施，由于涉及的条款很多，本文不再一一列举。通过比较各种控制裂缝措施的特点，大体上可将其分为“堵”和“导”两类。“堵”即是增强结构抵抗力，防比裂缝的出现。比如对容易引起应力集中的薄弱部位应采取加强配筋等措施；比如在按简支设计但实际上具有一定程度嵌固约束的结构部位采取针对性的防裂构造措施；比如保证钢筋有一定的直段锚固长度以控制锚固钢筋的滑移，防比构件产生较大的裂缝。“导”是消解引起裂缝的因素，从源头上控制裂缝，应该说是比“堵”更合理的方式。比如做好屋面的保温隔热以降低温度应力；比如通过设置结构缝将体量较大体型复杂的建筑划分为若干相对独立的结构单元，以避免积累过大的约束应力。这里的所说结构缝是一个综合概念，包括永久性的构造缝和临时性的施工缝，《混凝土结构设计规范》所说的伸缩缝就是构造缝的一种类型。直接裂缝中由不均匀沉降引起的裂缝比较特殊，其产生与否是由地基、基础和上部结构三者共同决定的。《建筑地基基础设计规范》第5.3节对地基变形允许值做了明确规定，控制不均匀沉降的具体措施按该规范的相关规定大致归为三类：地基处理：对软弱地基的处理方法包括换填垫层、机械压实、预压地基、复合地基等，地基处理除应解决地基承载力问题之外，尚应对地基变形值等进行控制。
三、混凝土裂缝的防治与修补
1、加强主要部位的设计
对于工程的现浇楼板而言，其裂缝主要在房屋地板四周的阳角附近，就是在楼板的负弯矩筋的位置，还有楼层放射筋的尾端，再有就是楼地面外侧的斜角会有开裂现象发生。这些裂缝在不同的房屋结构类型中较容易产生。因此，建设单位和设计单位应注重这些方面设计要求和采取的措施方法，比如：在建筑物四周的阳角处，对楼面板的配筋加强；或是在负筋处改为沿建筑物的房间全长布置，并应把钢筋进行适当的变密变粗。而从实践中证明出的结果是注重以上部位的设计，对此部位进行加强后，能很好的解决楼板开裂的问题。 2、商品混凝土改善性能
由于现阶段浇筑混凝土都是商品混凝土，随着市场经济的迅速发展，商混生产厂家为了提高企业自身利益，在进行混凝土的生产过程中部分厂家受到利益驱使往往会采用性能低的外加剂和含量高的中粗砂作为商混原材料，做到减少成本。混凝土的原材料不合格会导致水泥沙石搅拌不均匀，导致凝结时间不一致，造成强度减小，达不到质量要求。因此需要相关部门相互联合，加强对商品混凝土厂家以及混凝土原料厂家的管理，并结合混凝土的制作流程和制作成本，合理的对市场上混凝土价格进行调整，促使商品混凝土厂家进行观念的转变，不再以数量盈利，而应以质量创造利益，从而对混凝土的原材料进行更好的控制，尽量减少商品混凝土的收缩值。建立健全混凝土质量市场控制体系，有助于商品混凝土的质量。把好混凝土的质量关就能够从混凝土生产的源头杜绝混凝土开裂现象。
四、工程实例
在混凝土裂缝问题的解决上，设计人员要做的主要是在设计中采取相应有效的控制措施，防患于未然。下面就实际设计的一个工程来谈下一些裂缝控制措施的具体应用：工程为某工业园，其中的1#厂房为地上五层框架结构，柱距8mx8m，平面尺寸如图1所示。
由于结构长度远远超过《混凝土结构设计规范》第8.1.1条所规定的55m，结合建筑使用功能的要求，在9-10轴处设一道伸缩缝。分缝后左右部分建筑x向长度分别为63.9m和80m，仍为超长结构，各在其中部设一道后浇带。由于伸缩缝间距超长较多，尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响，故采取了相应的加强措施，现列举部分措施如下：两端开间和后浇带开间，楼层X向板负筋拉通；屋面板板面采用拉通钢筋的配筋方式；X向梁纵向腰筋加大，且均按扭筋设置；X向梁底筋适当加大，支座筋留一定余量，梁面通长筋也比普通建筑有所放大；山墙柱的h边实际配筋相比计算值加大较多（特别是顶层柱）；对砖墙采取加密构造柱的措施，尤其是两端开问门窗洞边、顶层所有门窗洞边均设构造柱；在设计中要求后浇带掺膨胀剂以补偿收缩，并要求加强施工养护；要求梁、板钢筋的搭接和锚固均按受拉钢筋考虑。
五、结束语
混凝土裂缝问题是一个综合性的问题，需要建材、设计、施工等部门共同努力来解决。以往大家对裂缝控制普遍重视不足，但随着人们对建筑工程质量日益重视，工程界对裂缝的认识有了很大的提高，现行设计规范中有关裂缝控制措施的规定更加完善。作为设计人员也应与时俱进，重视有关设计规范对裂缝控制的规定，采取合理的防治措施，为解决我国目前普遍存在的混凝土裂缝问题作出努力。
参考文献：
[1]徐有邻，顾祥林.混凝土结构工程裂缝的判断与处理[M]北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2] GB50367-2006.混凝土结构加固设计规范[S].
[3] GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].
【关键词】 混凝土裂缝；结构设计；钢筋混凝土
引言：
钢筋混凝土作为建筑材料具有物美价廉、施工方便、强度大、耐久性及抗震性好等许多优点，因此在当今建筑业中被广泛采用。但由于混凝土是一种非均匀的脆性材料，抗拉强度低，因此在荷载及各种变形作用下容易开裂。对于裂缝问题，一方面不用看的“太重”，因为工程实践证明混凝土裂缝在工程中是难以避免的，而钢筋混凝土带裂缝工作在工程实践中也是允许的；一方面不能看的“过轻”，因为裂缝过宽首先会影响结构的外观，引起使用者心理上的不安，进一步的会影响结构的正常使用功能，降低结构的耐久性，更严重的还会对建筑物的承载力和安全造成影响。而在工程实践中，我国的设计者往往看轻了裂缝问题。设计者一般较注重结构的安全性和构件的承载力，而对裂缝防治，特别是对非荷载原因引起裂缝的防治重视不够。要改变这种认识上的误区，就需要设计者对裂缝问题有更深入的了解。
一、钢筋混凝土结构裂缝产生的原因
设计是工程施工前的重要阶段，设计的出入也会影响到钢筋混凝土的质量。好比由于设计不当导致受拉区外边缘的混凝土达到其抗拉强度时，虽然会有混凝土的塑性变形，不会马上产生裂缝，但是当其拉应变接近混凝土的极限拉应变时，就会出现裂缝。结构体量过大，局部（比如超长结构的两端）约束应变积累过多而无法释放，容易产生裂缝；结构体型复杂，布置不规则，容易在薄弱处（如平面瓶颈如引起裂缝。即便是体型规则的结构，如果构造措施不当，在应力比较集中的部位也容易出现裂缝，比如挑檐板转角处不设阳角放射筋就可能造成开裂。计算简图与实际受力不符引起开裂，比如设计中常将边梁视为边跨板的简支支座，但实际上还是存在一定约束弯矩的，如不配置适量的板负筋则容易开裂，尤其是板跨较大时。配筋方式不当，比如采用少而粗的配筋方式往往无法有效控制裂缝。设计采用的混凝土等级过高。高强混凝土收缩量、弹模量较大，导致较大的约束应力，但相其抗拉强度却又相对增加不多，故容易引起裂缝。地基产生不均匀沉降时会受到上部结构抗弯刚度的限制而有所调整，与此同时也引起上部结构内力的重新分配，如果局部应力过大就会造成开裂。而引起地基不均匀沉降的原因主要包括上部荷载不均，地基土质不均匀和相邻建筑物的影响等。屋面、外墙节能保温措施不够而引起的墙体及楼板裂缝。总之，设计的合理与否对裂缝的形成与控制有重要影响，设计者应当引起重视。
二、现行设计规范关于裂缝控制的要求和措施
我国现行《混凝土结构设计规范》将结构构件在直接作用下的裂缝控制等级分为三级。一级、二级均要求构件不出现裂缝，主要是针对预应力混凝土结构，应进行混凝土拉应力验算；三级为允许出现裂缝的构件：对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过该规范3.4.5条规定的最大裂缝宽度限值。裂缝宽度可按该规范7.1节的相关规定进行验算，以规范式7.1.2-1为例
从式中可以看出最大裂缝宽度wmax与deq（受拉区纵向钢筋的等效直御及Cs（最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离）成正比。这就意味着在配筋量相同的情况下采用细直径钢筋可以有效减小裂缝计算宽度，因此实际设计中往往采用细而密的配筋方式来控制裂缝；Cs值一般取混凝土保护层厚度加上箍筋直径，意味着保护层厚度越大，裂缝计算宽度也越大，但较大的保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的，因此对保护层较厚的构件，当外观要求允许时，可根据实践经验对最大裂缝宽度限值做适当的加大。另外需要指出的是《混凝土结构设计规范》第3.4节所讲的裂缝限值及第7.1节所讲的裂缝计算都是针对荷载引起的直接裂缝，而控制直接裂缝的内容主要表现为构造措施，由于涉及的条款很多，本文不再一一列举。通过比较各种控制裂缝措施的特点，大体上可将其分为“堵”和“导”两类。“堵”即是增强结构抵抗力，防比裂缝的出现。比如对容易引起应力集中的薄弱部位应采取加强配筋等措施；比如在按简支设计但实际上具有一定程度嵌固约束的结构部位采取针对性的防裂构造措施；比如保证钢筋有一定的直段锚固长度以控制锚固钢筋的滑移，防比构件产生较大的裂缝。“导”是消解引起裂缝的因素，从源头上控制裂缝，应该说是比“堵”更合理的方式。比如做好屋面的保温隔热以降低温度应力；比如通过设置结构缝将体量较大体型复杂的建筑划分为若干相对独立的结构单元，以避免积累过大的约束应力。这里的所说结构缝是一个综合概念，包括永久性的构造缝和临时性的施工缝，《混凝土结构设计规范》所说的伸缩缝就是构造缝的一种类型。直接裂缝中由不均匀沉降引起的裂缝比较特殊，其产生与否是由地基、基础和上部结构三者共同决定的。《建筑地基基础设计规范》第5.3节对地基变形允许值做了明确规定，控制不均匀沉降的具体措施按该规范的相关规定大致归为三类：地基处理：对软弱地基的处理方法包括换填垫层、机械压实、预压地基、复合地基等，地基处理除应解决地基承载力问题之外，尚应对地基变形值等进行控制。
三、混凝土裂缝的防治与修补
1、加强主要部位的设计
对于工程的现浇楼板而言，其裂缝主要在房屋地板四周的阳角附近，就是在楼板的负弯矩筋的位置，还有楼层放射筋的尾端，再有就是楼地面外侧的斜角会有开裂现象发生。这些裂缝在不同的房屋结构类型中较容易产生。因此，建设单位和设计单位应注重这些方面设计要求和采取的措施方法，比如：在建筑物四周的阳角处，对楼面板的配筋加强；或是在负筋处改为沿建筑物的房间全长布置，并应把钢筋进行适当的变密变粗。而从实践中证明出的结果是注重以上部位的设计，对此部位进行加强后，能很好的解决楼板开裂的问题。 2、商品混凝土改善性能
由于现阶段浇筑混凝土都是商品混凝土，随着市场经济的迅速发展，商混生产厂家为了提高企业自身利益，在进行混凝土的生产过程中部分厂家受到利益驱使往往会采用性能低的外加剂和含量高的中粗砂作为商混原材料，做到减少成本。混凝土的原材料不合格会导致水泥沙石搅拌不均匀，导致凝结时间不一致，造成强度减小，达不到质量要求。因此需要相关部门相互联合，加强对商品混凝土厂家以及混凝土原料厂家的管理，并结合混凝土的制作流程和制作成本，合理的对市场上混凝土价格进行调整，促使商品混凝土厂家进行观念的转变，不再以数量盈利，而应以质量创造利益，从而对混凝土的原材料进行更好的控制，尽量减少商品混凝土的收缩值。建立健全混凝土质量市场控制体系，有助于商品混凝土的质量。把好混凝土的质量关就能够从混凝土生产的源头杜绝混凝土开裂现象。
四、工程实例
在混凝土裂缝问题的解决上，设计人员要做的主要是在设计中采取相应有效的控制措施，防患于未然。下面就实际设计的一个工程来谈下一些裂缝控制措施的具体应用：工程为某工业园，其中的1#厂房为地上五层框架结构，柱距8mx8m，平面尺寸如图1所示。
由于结构长度远远超过《混凝土结构设计规范》第8.1.1条所规定的55m，结合建筑使用功能的要求，在9-10轴处设一道伸缩缝。分缝后左右部分建筑x向长度分别为63.9m和80m，仍为超长结构，各在其中部设一道后浇带。由于伸缩缝间距超长较多，尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响，故采取了相应的加强措施，现列举部分措施如下：两端开间和后浇带开间，楼层X向板负筋拉通；屋面板板面采用拉通钢筋的配筋方式；X向梁纵向腰筋加大，且均按扭筋设置；X向梁底筋适当加大，支座筋留一定余量，梁面通长筋也比普通建筑有所放大；山墙柱的h边实际配筋相比计算值加大较多（特别是顶层柱）；对砖墙采取加密构造柱的措施，尤其是两端开问门窗洞边、顶层所有门窗洞边均设构造柱；在设计中要求后浇带掺膨胀剂以补偿收缩，并要求加强施工养护；要求梁、板钢筋的搭接和锚固均按受拉钢筋考虑。
五、结束语
混凝土裂缝问题是一个综合性的问题，需要建材、设计、施工等部门共同努力来解决。以往大家对裂缝控制普遍重视不足，但随着人们对建筑工程质量日益重视，工程界对裂缝的认识有了很大的提高，现行设计规范中有关裂缝控制措施的规定更加完善。作为设计人员也应与时俱进，重视有关设计规范对裂缝控制的规定，采取合理的防治措施，为解决我国目前普遍存在的混凝土裂缝问题作出努力。
参考文献：
[1]徐有邻，顾祥林.混凝土结构工程裂缝的判断与处理[M]北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2] GB50367-2006.混凝土结构加固设计规范[S].
[3] GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].