張震 甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司

引言：目前建筑已經(jīng)成為了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最為主要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，和人們的生活緊密相關(guān)。隨著人們生活水平的提升，對(duì)于建筑質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，尤其是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及到的建筑空間以及使用年限。但是目前建筑結(jié)構(gòu)中的裂縫問(wèn)題是影響其質(zhì)量和使用年限的主要問(wèn)題之一，非常容易造成建筑滲漏、鋼筋銹蝕、混凝土碳化等問(wèn)題，不但影響到了建筑物的美觀，同時(shí)也影響到了建筑的性能以及安全，尤其是在受到外部環(huán)境因素的作用（例如地震等）下非常容易發(fā)生坍塌問(wèn)題。所以對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫原因進(jìn)行分析，同時(shí)找到相應(yīng)的解決對(duì)策，對(duì)于進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)安全性、推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展具有非常重要的作用。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫原因分析

（一）載荷裂縫分析

所謂的載荷裂縫主要就是指鋼筋混凝土受到長(zhǎng)時(shí)間載荷作用而產(chǎn)生開裂的情況。載荷主要包括機(jī)構(gòu)構(gòu)件上的長(zhǎng)期載荷以及結(jié)構(gòu)自身重量的載荷等。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要充分考慮到長(zhǎng)期載荷所造成的抗裂問(wèn)題，例如設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)等。但是從目前情況看，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)我國(guó)的荷載設(shè)計(jì)值比較低，并且混凝土強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值常常又較其他國(guó)家高，因此混凝土所具有的荷載能力要遠(yuǎn)低于其他國(guó)家，這就造成了建筑結(jié)構(gòu)非常容易出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。

（二）溫度應(yīng)力裂縫分析

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)溫度在0～100℃范圍內(nèi)時(shí)，線膨脹系數(shù)為0.00001/℃。一旦混凝土內(nèi)外的溫差比較大所產(chǎn)生的拉應(yīng)力超出了混凝土所具有的極限抗壓強(qiáng)度，那么就會(huì)逐漸形成裂縫，可以稱之為溫度應(yīng)力裂縫?；炷林园l(fā)生收縮開裂主要是因?yàn)榛炷潦蛘吆坎蛔悖绕涫腔炷恋耐獠凯h(huán)境較為干燥而內(nèi)部嚴(yán)重缺水情況等非常容易造成裂縫順著構(gòu)件貫通，從而造成建筑結(jié)構(gòu)混凝土表面裂縫出現(xiàn)?；炷烈?yàn)闇囟葐?wèn)題而出現(xiàn)冷縮或者干縮，會(huì)造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到溫度應(yīng)力影響而出現(xiàn)裂縫。

構(gòu)件與溫度應(yīng)力可以采用如下公式來(lái)表示兩者之間的關(guān)系：

其中Amax表示的為構(gòu)件中央最大溫度應(yīng)力；μ表示的為構(gòu)件和擱置面之間的摩擦系數(shù)；y表示的為構(gòu)件材料的重力密度；l表示的為構(gòu)件的長(zhǎng)度。從上述公式中能夠得知，溫度應(yīng)力會(huì)隨著構(gòu)件長(zhǎng)度增加而增大，從而引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要對(duì)構(gòu)件的長(zhǎng)度給予充分關(guān)注。有效的保持混凝土濕潤(rùn)性是防止溫度應(yīng)力裂縫最為重要的手段，同時(shí)混凝土收縮裂縫絕大部分發(fā)生在建筑施工過(guò)程中，因此在進(jìn)行混凝土澆注施工時(shí)一定要關(guān)注水分蒸發(fā)問(wèn)題，同時(shí)也要關(guān)注水灰配合比所出現(xiàn)的變化情況。混凝土表面水分蒸發(fā)最快的時(shí)間就是其澆注之后3、4個(gè)小時(shí)期間，在這個(gè)過(guò)程中相應(yīng)施工人員可以通過(guò)在混凝土表面覆蓋草袋或者塑料薄膜的方式來(lái)避免水分發(fā)生流失。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中要最大程度上防止因?yàn)闇囟人a(chǎn)生的裂縫，確?；炷辆哂谐浞值臐駶?rùn)性，防止建筑結(jié)構(gòu)表面發(fā)生裂縫問(wèn)題。

（三）塑性沉降裂縫分析

之所以會(huì)出現(xiàn)沉降裂縫主要是由于混凝土主骨料等比重較大的顆粒沉降過(guò)程中受到鋼筋以及模板影響而造成豎向體積縮小的變形裂縫，此種裂縫更多發(fā)生在鋼筋上部以及結(jié)構(gòu)變截面等區(qū)域。由于塑性沉降裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土不均勻收縮所造成的，因此需要通過(guò)優(yōu)化混凝土配合比、有效振搗、完善混凝土面層質(zhì)量保證體系等來(lái)減少混凝土沉降收縮量。另外，通過(guò)設(shè)置較為適宜的沉降縫可以有效避免墻體裂縫，通過(guò)降低建筑物長(zhǎng)高比來(lái)提升建筑結(jié)構(gòu)的整體剛性。

（四）設(shè)計(jì)不夠合理，施工措施不當(dāng)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理以及施工措施不當(dāng)也是造成裂縫的重要原因。例如建筑荷載計(jì)算存在誤差、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、梁的跨度較大或者較小、配筋位置設(shè)置不夠合理、節(jié)點(diǎn)設(shè)置不夠合理等等都非常容易造成建筑結(jié)構(gòu)先天性缺陷，從而產(chǎn)生裂縫。

二、防止建筑結(jié)構(gòu)裂縫的解決對(duì)策

（一）在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要站在整體的角度進(jìn)行，特別要關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)整體剛度方面的內(nèi)容，避免建筑結(jié)構(gòu)不均勻沉降所造成的結(jié)構(gòu)內(nèi)部拉應(yīng)力產(chǎn)生，最大程度上緩解建筑結(jié)構(gòu)抵抗溫度應(yīng)力的能力。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初始階段需要對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)施較為精細(xì)的計(jì)算，同時(shí)要對(duì)其進(jìn)行多次的核對(duì)檢查，防止出現(xiàn)漏算和誤算等問(wèn)題。除此之外，一定要保證設(shè)計(jì)資料以及數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確記載以及核算，確保建筑結(jié)構(gòu)的合理性，避免裂縫的產(chǎn)生。

（二）進(jìn)行材料的合理選擇。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，混凝土是最為重要的材料，其具有無(wú)法取代的作用，因此混凝土的質(zhì)量直接影響著建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量?；炷林饕峭ㄟ^(guò)水泥、砂石骨料、水以及外摻合料混合而成，這些材料的情況直接影響著混凝土的質(zhì)量，所以在選擇選料過(guò)程中一定要特別注意。例如需要選擇那些水熱化程度較低的水泥。因?yàn)樗嗪退旌线^(guò)程中會(huì)放出大量的熱，所以在選擇水泥過(guò)程中需要防止放熱產(chǎn)生高溫而引發(fā)裂縫的問(wèn)題，例如建筑結(jié)構(gòu)較大時(shí)需要選擇火山灰水泥或者礦渣式水泥。同時(shí)為了防止溫度造成的裂縫問(wèn)題也要對(duì)水泥的用量進(jìn)行仔細(xì)控制，需要在建筑結(jié)構(gòu)中最大程度降低水泥使用量，同時(shí)要按照具體情況控制用量，最大程度上降低溫度對(duì)于建筑的影響；粗骨料需要選擇那些表面較為粗糙、含泥量比較低、空隙較小以及無(wú)堿性反應(yīng)的中砂；采用堿水劑作為外加劑來(lái)改善混凝土的性能。

除了混凝土原料自身質(zhì)量影響混凝土質(zhì)量外，配料以及成分配合比也會(huì)影響到混凝土質(zhì)量。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)水灰比以及水泥用量進(jìn)行嚴(yán)格控制，盡可能采用低水灰比以及低用水量的配料。雖然微膨脹混凝土在經(jīng)過(guò)合理配比以及施工養(yǎng)護(hù)之后能夠有效提升建筑結(jié)構(gòu)抵抗溫度裂縫的性能，但是微膨脹混凝土膨脹性具有非常大的離散性，因此在混凝土中采用微膨脹劑就可以按照實(shí)際添加量和伸縮縫間的定量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，再加上后澆帶以及加強(qiáng)帶等相應(yīng)措施可以降低建筑結(jié)構(gòu)溫度裂縫的產(chǎn)生。

（三）荷載變化以及變形等容易引發(fā)砌體結(jié)構(gòu)裂縫，此種裂縫更多是由于人為因素造成的，例如建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理、建筑結(jié)構(gòu)施工不符合標(biāo)準(zhǔn)等等。避免砌體裂縫最主要的方式包括：

第一，可以在建筑屋蓋上部采取保溫層以及隔熱層，通過(guò)降低屋面和墻體的溫差來(lái)避免溫度裂縫的產(chǎn)生，要保證屋面設(shè)計(jì)滿足隔熱保溫的要求；

第二，可以在墻體當(dāng)中設(shè)置伸縮縫，避免砌體因?yàn)楦煽s造成的墻體豎向裂縫產(chǎn)生。

一般情況下可以采用較為規(guī)范的砌體材料來(lái)有效控制收縮變形，不同材料的收縮率如表2所示。

表2 不同材料收縮率表

接上表

（四）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中模板所具有的質(zhì)量以及施工合理性在很大程度上會(huì)影響到混凝土的裂縫情況。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一定要確保模板的牢固性，防止其受到載荷影響而發(fā)生變形避免出現(xiàn)裂縫的產(chǎn)生。另外，在施工過(guò)程中要控制好模板的周轉(zhuǎn)率，要確?；炷猎跐M足規(guī)定載荷力時(shí)才能夠進(jìn)行模板拆除，避免因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)荷載過(guò)早而發(fā)生裂縫問(wèn)題。同時(shí)，在建筑結(jié)構(gòu)施工中一定要嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，要保證支模架的合理設(shè)置，確保具有足夠的支撐力，避免出現(xiàn)混凝土裂縫。

三、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫包括很多，并且解決裂縫問(wèn)題措施的針對(duì)性以及范圍也是有所去別的。相應(yīng)設(shè)計(jì)人員需要充分按照具體情況對(duì)于不同類型的裂縫進(jìn)行有效分析，明確其原因所在，在此基礎(chǔ)上采取針對(duì)性的措施來(lái)防止裂縫的出現(xiàn)。本文主要分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫的原因，同時(shí)提出了相應(yīng)的解決對(duì)策，通過(guò)本文的介紹能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一定參考和幫助。