论文部分内容阅读
摘要：随着建筑行业的迅速发展，混凝土结构的应用越来越广泛，但是相对应的混凝土裂缝的问题也越来越多，怎样对混凝土裂缝的发生进行有效的控制和预防成为我们关注的重点，故作者结合实际的工作经验在本文中对建筑结构设计中混凝土裂缝产生的原因及解决措施进行了详细的分析与探讨，以供参考。
关键词：结构设计；混凝土裂缝；主要措施；
中图分类号：TB482文献标识码： A
一、建筑工程结构设计中混凝土裂缝产生的原因
一般说来，在建筑工程结构的设计当中，产生的裂缝通常是表现在混凝土上的，下面就影响裂缝产生的因素进行具体的分析。
（一）原材料裂缝
原材料质量引起的裂缝主要是因为混凝土采用材料质量的不合格。这些原材料主要是水泥、沙、水及骨料等。在建筑施工中如果砂石的含泥量超过了规定的标准，就是使得混凝土的强度和抗渗性有所降低，最终导致混凝土干燥室产生网状裂缝，由此可见，混凝土原材料的选择是非常重要的，所以在混凝土原材料选择时要严格进行筛选，只有这样才能保证原材料符合施工质量的标准，从而保证建筑工程整体质量水平的提高。
（二）塑形裂缝
塑形裂缝通常都是在混凝土完全硬化之前产生的。混凝土在完全硬化之前是呈现塑性状态的，其上部结构的沉降不均匀而导致裂缝出现。在混凝土结构中，若骨料粒径超过标准粒径、所用钢筋的直径过大或是混凝土的表面积加大等这些因素都会导致混凝土水平方向上的收缩能力下降，与垂直方向上的收缩能力相比，其会大大减弱，这样就会在混凝土表面产生不规则的裂缝，且因垂直方向上的收缩能力固定而合得出现的裂缝呈平行状。裂缝间的距离一般超过 0.3mm，但不会大于 1.0mm，并且裂缝的深度较大。
（三） 结构裂缝
施工技术随着科技水平的提高不断发展，施工水平也逐渐得到提高，现越来越多的施工单位在进行建筑工程时会选择利用现浇楼板的方式来进行施工。在浇筑完成以后，楼板的承载力一般都能达到设计要求。但若以现浇楼板来代替预制多孔板，墙体的刚度就会加大，而将原有楼板的刚度降低，这就可能会导致在墙体截面的一些突变位置或是墙体一些比较薄弱的地方有裂缝产生，比如说墙角，此处的应力相对来说要比较集中，同时也更容易产生裂缝。
（四） 应力裂缝
应力裂缝即因应力而产生裂缝，其主要原因是混凝土结构在因各种原因而产生收缩时会自动出现应力而使得裂缝产生 [1]。因应力而使得裂缝产生的主要表现形式包括混凝土自身的收缩、混凝土因干燥而产生收缩，混凝土在塑性的过程中产生收缩以及炭化而出现的收缩。混凝土在浇筑完成以后，混凝土会慢慢硬化，在这个过程当中，混凝土内部的的水分会逐渐蒸发，使得混凝土的体积会不断减小，从而导致混凝土收缩现象的产生，但是混凝土在进行收缩的过程当中因受支座的影响不能自行伸展，若约束应力到达极限，混凝土板就会开裂。另外，若混凝土过早拆模或是其未完全凝固就对其施加荷载也会使得裂缝出现。
二、裂缝对钢筋混凝土结构造成的危害
（一）钢筋混凝土结构受力重新分配钢筋混凝土结构正常使用时，钢筋抵抗拉力，混凝土则抵抗压力，当钢筋混凝土结构开裂之后，裂缝处的钢筋与混凝土锚固失效，钢筋的应力变化极大，混凝土由整体变为破碎的各部分，上部混凝土受压区高度相对变小，压应力也急剧增长。
（二）钢筋混凝土结构的抗剪能力下降当钢筋混凝土结构开裂之后，混凝土由一个整体被分为各支离破碎的部分，混凝土的各个截面不再完整，使得起到抗剪作用的净截面面积减小，整体的抗剪能力大幅度下降。
（三）钢筋混凝土结构的刚度减小钢筋混凝土结构开裂比较严重时，裂缝截面处的中性轴上移，结构的变形加大，刚度减小，整体挠度随着裂缝的发展而激增。
（四）钢筋混凝土结构的疲劳度下降裂缝的出现不但降低了结构的整体刚度，还使得钢筋及混凝土长时间处于高应力拉压状态，降低了它们的疲劳寿命，从而降低了整体结构的疲劳度。
（五）钢筋混凝土结构的强度降低裂缝的出现致使结构中的钢筋外露，空气及水分中有腐蚀作用的成分侵入混凝土内部，引起钢筋锈蚀及混凝土质变，导致整个结构强度逐渐降低，强度的降低又会加大裂缝的扩展，最终造成结构的受力性能进一步恶化，钢筋混凝土结构的耐久性及使用性能严重下降。
三、建筑工程结构设计中预防混凝土裂缝产生的主要措施
针对于裂缝产生的原因，我们主要可从以下方面着手预防裂缝的产生。
（一） 严格原材料的选材程序
原材料的质量一旦出现问题，也会引起裂缝的产生。为了有效规避建筑裂缝的产生，就需要严格进行原材料的选择，对于大体积的混凝土应要通过水热化值低的粉煤灰水泥或者矿渣水泥的选择，来改善水泥浆的稠度。适量的添加一些外加剂也能改善水泥浆的稠度，实现混凝土拉伸度的提升，减少建筑裂缝的产生。早骨料的选择和处理上，也要严格的按照國家的相关执行，这样通过严格选材程序来降低选材、适材方面出现问题，保证整个工程的进度和施工质量。严把选材关就要按照规定选取质量较高的材料，要实现材料购物途径的合理性，在购买材料时严格进行原材的质量审核，这样能够避免建筑物质量问题的出现。
（二）确保结构刚度或施放射筋
在设计时要保证混凝土结构的刚度，建筑结构会因各种原因而产生不均匀沉降，混凝土结构因不均匀沉降会自动产生压应力或是拉应力，这样就会使得在结构内部的抗温度应力大大下降，导致裂缝容易产生。另外，要满足板角的应力需求。在应力相对集中的地方，如建筑物的各墙角放置超过 7 根放射筋，且配筋的范围一定要比楼板跨度的 1/3 还要大，配筋的长度也要在 2m 以上，钢筋之间的间距要控制在 0.1m 以内。这样就能保证现浇楼板产生裂缝时的应力作用范围与放射筋相同，从而减少裂缝的产生。
（三） 做好保温层
从建筑工程的结构设计来考虑，建筑的平面布置要求尽量简单、规则，最好不要有很多凹凸部位，以避免因温度应力而使混凝土表面产生裂缝。建筑结构的长度要结合其温度变化时产生伸缩所需的最大间距来进行设计及施工，这样才能使建筑结构能够保持其整体性，防止在屋面变形的情况下墙体会产生裂缝。处于纵向方向的墙面，其两端尽量不要设置门或窗户，若要设置也要保证门洞或窗洞的大小，避免降低砖墙的抗剪面积，将建筑物本身的抗剪能力提高，同时也将门窗洞口处的应力降低。
因温度应力而使裂缝产生其主要原因是在屋面板及圈梁和砖墙之间的温度存在很大差异，这种温度差会使混凝土发生变形，从而引起裂缝的产生。因此屋面保温层的材料选择及施工质量会直接影响顶层砖墙裂缝的产生程度。所以在屋面保温层施工时要特别注意按照有关热工的要求来进行。所选用的保温材料要符合有关保温需求，施工时也要严格按照有关规范来进行操作。为确保保温效果，在施工时可适当加大保温层的厚度。
从建筑物的整体结构来看，在顶层墙体施工的过程当中，若要进行砂浆砌筑时，要注意提高其砌筑的强度，以使砖墙的抗剪能力得到保证。不管是横墙顶层或是纵墙顶层，都要设置相应的圈梁，经保证建筑物的整体性。
（四）结构尺寸要设计合理
事实表明，建筑结构各部分存在的温度差以及材料的变形都会对混凝土结构是否会产生裂缝及产生裂缝的程度产生影响。如果建筑结构的尺寸过长，那么在受到温度差及材料变形的情况下，混凝土结构所产生的应力就会不断增大，使得建筑结构的墙体或是楼板产生横向裂缝的可能性加大。据分析，建筑结构的长度能够影响其所产生的应力，两者之间存在着非线性的关系。因此在对建筑工程结构进行设计时要注意结构的尺寸，避免或减少结构出现裂缝。
（五）利用钢纤维混凝土
想要增强钢筋混凝土的抗裂能力，使其能到符合设计当中的要求，可考虑在钢筋混凝土梁的底部适当地添加钢纤维，使其能够与结构内部的钢筋一起抵抗裂缝的产生。而且据分析，在钢筋混凝土梁的底部适当地添加钢纤维与《混凝土结构设计规范》当中对于抗裂度以及裂缝宽度的规定相符。
总之，在对建筑结构进行设计时要对混凝土裂缝有专门的预防措施，在施工中以预防为主，尽量减少裂缝发生，为建筑工程施工的进度和质量提供有效的保证。
参考文献
[1] 梅晔. 试论建筑结构设计中控制裂缝的措施 [J]. 科技创新导报，2014（1）.
[2] 董春玲; 李兴凯. 浅谈建筑结构设计中控制裂缝的措施 [J]. 黑龙江科技信息，2010（10）.
[3] 李兴凯. 试论建筑结构设计中控制裂缝的措施 [ J] . 黑龙江科技信息, 2013( 4)
作者简介：
1.亓秀斌，男，1984.10，大学本科，工程师。单位：山东省冶金设计院股份有限公司
2.吴占亮，男，1984.9，大学本科，工程师。单位：山东省冶金设计院股份有限公司
关键词：结构设计；混凝土裂缝；主要措施；
中图分类号：TB482文献标识码： A
一、建筑工程结构设计中混凝土裂缝产生的原因
一般说来，在建筑工程结构的设计当中，产生的裂缝通常是表现在混凝土上的，下面就影响裂缝产生的因素进行具体的分析。
（一）原材料裂缝
原材料质量引起的裂缝主要是因为混凝土采用材料质量的不合格。这些原材料主要是水泥、沙、水及骨料等。在建筑施工中如果砂石的含泥量超过了规定的标准，就是使得混凝土的强度和抗渗性有所降低，最终导致混凝土干燥室产生网状裂缝，由此可见，混凝土原材料的选择是非常重要的，所以在混凝土原材料选择时要严格进行筛选，只有这样才能保证原材料符合施工质量的标准，从而保证建筑工程整体质量水平的提高。
（二）塑形裂缝
塑形裂缝通常都是在混凝土完全硬化之前产生的。混凝土在完全硬化之前是呈现塑性状态的，其上部结构的沉降不均匀而导致裂缝出现。在混凝土结构中，若骨料粒径超过标准粒径、所用钢筋的直径过大或是混凝土的表面积加大等这些因素都会导致混凝土水平方向上的收缩能力下降，与垂直方向上的收缩能力相比，其会大大减弱，这样就会在混凝土表面产生不规则的裂缝，且因垂直方向上的收缩能力固定而合得出现的裂缝呈平行状。裂缝间的距离一般超过 0.3mm，但不会大于 1.0mm，并且裂缝的深度较大。
（三） 结构裂缝
施工技术随着科技水平的提高不断发展，施工水平也逐渐得到提高，现越来越多的施工单位在进行建筑工程时会选择利用现浇楼板的方式来进行施工。在浇筑完成以后，楼板的承载力一般都能达到设计要求。但若以现浇楼板来代替预制多孔板，墙体的刚度就会加大，而将原有楼板的刚度降低，这就可能会导致在墙体截面的一些突变位置或是墙体一些比较薄弱的地方有裂缝产生，比如说墙角，此处的应力相对来说要比较集中，同时也更容易产生裂缝。
（四） 应力裂缝
应力裂缝即因应力而产生裂缝，其主要原因是混凝土结构在因各种原因而产生收缩时会自动出现应力而使得裂缝产生 [1]。因应力而使得裂缝产生的主要表现形式包括混凝土自身的收缩、混凝土因干燥而产生收缩，混凝土在塑性的过程中产生收缩以及炭化而出现的收缩。混凝土在浇筑完成以后，混凝土会慢慢硬化，在这个过程当中，混凝土内部的的水分会逐渐蒸发，使得混凝土的体积会不断减小，从而导致混凝土收缩现象的产生，但是混凝土在进行收缩的过程当中因受支座的影响不能自行伸展，若约束应力到达极限，混凝土板就会开裂。另外，若混凝土过早拆模或是其未完全凝固就对其施加荷载也会使得裂缝出现。
二、裂缝对钢筋混凝土结构造成的危害
（一）钢筋混凝土结构受力重新分配钢筋混凝土结构正常使用时，钢筋抵抗拉力，混凝土则抵抗压力，当钢筋混凝土结构开裂之后，裂缝处的钢筋与混凝土锚固失效，钢筋的应力变化极大，混凝土由整体变为破碎的各部分，上部混凝土受压区高度相对变小，压应力也急剧增长。
（二）钢筋混凝土结构的抗剪能力下降当钢筋混凝土结构开裂之后，混凝土由一个整体被分为各支离破碎的部分，混凝土的各个截面不再完整，使得起到抗剪作用的净截面面积减小，整体的抗剪能力大幅度下降。
（三）钢筋混凝土结构的刚度减小钢筋混凝土结构开裂比较严重时，裂缝截面处的中性轴上移，结构的变形加大，刚度减小，整体挠度随着裂缝的发展而激增。
（四）钢筋混凝土结构的疲劳度下降裂缝的出现不但降低了结构的整体刚度，还使得钢筋及混凝土长时间处于高应力拉压状态，降低了它们的疲劳寿命，从而降低了整体结构的疲劳度。
（五）钢筋混凝土结构的强度降低裂缝的出现致使结构中的钢筋外露，空气及水分中有腐蚀作用的成分侵入混凝土内部，引起钢筋锈蚀及混凝土质变，导致整个结构强度逐渐降低，强度的降低又会加大裂缝的扩展，最终造成结构的受力性能进一步恶化，钢筋混凝土结构的耐久性及使用性能严重下降。
三、建筑工程结构设计中预防混凝土裂缝产生的主要措施
针对于裂缝产生的原因，我们主要可从以下方面着手预防裂缝的产生。
（一） 严格原材料的选材程序
原材料的质量一旦出现问题，也会引起裂缝的产生。为了有效规避建筑裂缝的产生，就需要严格进行原材料的选择，对于大体积的混凝土应要通过水热化值低的粉煤灰水泥或者矿渣水泥的选择，来改善水泥浆的稠度。适量的添加一些外加剂也能改善水泥浆的稠度，实现混凝土拉伸度的提升，减少建筑裂缝的产生。早骨料的选择和处理上，也要严格的按照國家的相关执行，这样通过严格选材程序来降低选材、适材方面出现问题，保证整个工程的进度和施工质量。严把选材关就要按照规定选取质量较高的材料，要实现材料购物途径的合理性，在购买材料时严格进行原材的质量审核，这样能够避免建筑物质量问题的出现。
（二）确保结构刚度或施放射筋
在设计时要保证混凝土结构的刚度，建筑结构会因各种原因而产生不均匀沉降，混凝土结构因不均匀沉降会自动产生压应力或是拉应力，这样就会使得在结构内部的抗温度应力大大下降，导致裂缝容易产生。另外，要满足板角的应力需求。在应力相对集中的地方，如建筑物的各墙角放置超过 7 根放射筋，且配筋的范围一定要比楼板跨度的 1/3 还要大，配筋的长度也要在 2m 以上，钢筋之间的间距要控制在 0.1m 以内。这样就能保证现浇楼板产生裂缝时的应力作用范围与放射筋相同，从而减少裂缝的产生。
（三） 做好保温层
从建筑工程的结构设计来考虑，建筑的平面布置要求尽量简单、规则，最好不要有很多凹凸部位，以避免因温度应力而使混凝土表面产生裂缝。建筑结构的长度要结合其温度变化时产生伸缩所需的最大间距来进行设计及施工，这样才能使建筑结构能够保持其整体性，防止在屋面变形的情况下墙体会产生裂缝。处于纵向方向的墙面，其两端尽量不要设置门或窗户，若要设置也要保证门洞或窗洞的大小，避免降低砖墙的抗剪面积，将建筑物本身的抗剪能力提高，同时也将门窗洞口处的应力降低。
因温度应力而使裂缝产生其主要原因是在屋面板及圈梁和砖墙之间的温度存在很大差异，这种温度差会使混凝土发生变形，从而引起裂缝的产生。因此屋面保温层的材料选择及施工质量会直接影响顶层砖墙裂缝的产生程度。所以在屋面保温层施工时要特别注意按照有关热工的要求来进行。所选用的保温材料要符合有关保温需求，施工时也要严格按照有关规范来进行操作。为确保保温效果，在施工时可适当加大保温层的厚度。
从建筑物的整体结构来看，在顶层墙体施工的过程当中，若要进行砂浆砌筑时，要注意提高其砌筑的强度，以使砖墙的抗剪能力得到保证。不管是横墙顶层或是纵墙顶层，都要设置相应的圈梁，经保证建筑物的整体性。
（四）结构尺寸要设计合理
事实表明，建筑结构各部分存在的温度差以及材料的变形都会对混凝土结构是否会产生裂缝及产生裂缝的程度产生影响。如果建筑结构的尺寸过长，那么在受到温度差及材料变形的情况下，混凝土结构所产生的应力就会不断增大，使得建筑结构的墙体或是楼板产生横向裂缝的可能性加大。据分析，建筑结构的长度能够影响其所产生的应力，两者之间存在着非线性的关系。因此在对建筑工程结构进行设计时要注意结构的尺寸，避免或减少结构出现裂缝。
（五）利用钢纤维混凝土
想要增强钢筋混凝土的抗裂能力，使其能到符合设计当中的要求，可考虑在钢筋混凝土梁的底部适当地添加钢纤维，使其能够与结构内部的钢筋一起抵抗裂缝的产生。而且据分析，在钢筋混凝土梁的底部适当地添加钢纤维与《混凝土结构设计规范》当中对于抗裂度以及裂缝宽度的规定相符。
总之，在对建筑结构进行设计时要对混凝土裂缝有专门的预防措施，在施工中以预防为主，尽量减少裂缝发生，为建筑工程施工的进度和质量提供有效的保证。
参考文献
[1] 梅晔. 试论建筑结构设计中控制裂缝的措施 [J]. 科技创新导报，2014（1）.
[2] 董春玲; 李兴凯. 浅谈建筑结构设计中控制裂缝的措施 [J]. 黑龙江科技信息，2010（10）.
[3] 李兴凯. 试论建筑结构设计中控制裂缝的措施 [ J] . 黑龙江科技信息, 2013( 4)
作者简介：
1.亓秀斌，男，1984.10，大学本科，工程师。单位：山东省冶金设计院股份有限公司
2.吴占亮，男，1984.9，大学本科，工程师。单位：山东省冶金设计院股份有限公司