（山西中方森特建筑工程設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002）

現(xiàn)階段，我國大部分建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中多采用混凝土結(jié)構(gòu)。在具體的建筑工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，因?yàn)榛炷恋睦炷芰艿?，在荷載或溫濕度作用下或是寒冷地區(qū)受到頻繁的凍融交替作用時，混凝土容易產(chǎn)生大量裂縫，這會對建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成破壞，對社會和人們的人身財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。因此，就要加強(qiáng)對建筑混凝土裂縫的防治工作。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土裂縫的主要類型

1.1 表面裂縫

圖1 表面裂縫

在建筑工程混凝土澆筑過程中，由于聚積在混凝土內(nèi)部的水化熱不易散發(fā)，致使混凝土的內(nèi)部溫度逐漸升高，而混凝土表面由于與外界接觸面大，散熱比較快，這樣在混凝土內(nèi)外形成較大的溫度差，進(jìn)而使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力?；炷凉袒瘯r間比較短，抗拉強(qiáng)度很低，當(dāng)混凝土表面拉應(yīng)力大于內(nèi)部的壓應(yīng)力時，就會在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。

1.2 深層裂縫

深層裂縫的產(chǎn)生原因與表面裂縫一樣，是由于混凝土拉應(yīng)力和壓應(yīng)力不均等造成的。如果混凝土結(jié)構(gòu)的表面裂縫進(jìn)一步發(fā)展，就會形成深層裂縫，進(jìn)而對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)成更大的安全威脅。

1.3 貫穿裂縫

貫穿裂縫顧名思義就是貫穿于整個混凝土結(jié)構(gòu)的大裂縫，造成貫穿裂縫的原因主要是由于建筑物地基不均勻沉降或者地基結(jié)構(gòu)變小造成的。

1.4 微觀裂縫

微觀裂縫一般情況下人眼不易發(fā)現(xiàn)，裂縫寬度小于0.05mm 的裂縫。微觀裂縫主要包括粘接裂縫、水泥石裂縫、骨料裂縫三種類型。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，混凝土中微觀裂縫最常見的是粘接裂縫和水泥石裂縫。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土裂縫的主要危害

2.1 破壞混凝土結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重時造成建筑物崩塌

建筑一旦出現(xiàn)裂縫，就容易使水分沿著裂縫進(jìn)入建筑內(nèi)部，如果此時再加上極端天氣的影響，如冷凍災(zāi)害的發(fā)生，裂縫內(nèi)的水分就會遇冷結(jié)冰，體積變大，在裂縫內(nèi)膨脹，對裂縫產(chǎn)生向外的擴(kuò)張力致使裂縫寬度和深度繼續(xù)加大，破壞了混凝土的結(jié)構(gòu)。如果不及時修復(fù)任其發(fā)展就會形成有害裂縫，有害裂縫會嚴(yán)重影響建筑的結(jié)構(gòu)性能、使用功能和耐久性，嚴(yán)重時直接造成建筑物崩塌，對社會和人們的人身財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。

2.2 致使鋼筋銹蝕，破壞混凝土的粘連性

在鋼筋混凝土建筑物中，鋼筋處于混凝土的包裹之中，一般不容易銹蝕，并且由于混凝土的pH 值呈弱堿性，對鋼筋還起到一定的保護(hù)作用。但混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)致使鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生分離，鋼筋失去混凝土的堿性環(huán)境的保護(hù)，與水分、空氣接觸，特別是在濕度比較大的環(huán)境下，加速了鋼筋表面的銹蝕，進(jìn)而影響混凝土結(jié)構(gòu)的性能和耐久性。另外，鋼筋的銹蝕也會反作用于混凝土裂縫，銹蝕會減弱鋼筋和混凝土的粘連性，容易沿著鋼筋走向形成更大的裂縫，再加上水分、空氣的作用，鋼筋銹蝕程度加深，徹底失去對建筑物的支撐作用，如果不能及時發(fā)現(xiàn)并采取有效措施進(jìn)行補(bǔ)救，將會直接導(dǎo)致建筑物的倒塌。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中預(yù)防混凝土裂縫的有效措施

3.1 采取科學(xué)、先進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，最關(guān)鍵的就是要根據(jù)建筑物目標(biāo)要求結(jié)合混凝土組成部分的特性，采用科學(xué)、先進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行有效的混凝土設(shè)計(jì)，特別注意的是要加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的混凝土設(shè)計(jì)，這樣不僅可以很大程度上提高建筑物的耐久性和適用性，同時也有利于施工成本的管控，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。建筑單位在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土配置環(huán)節(jié)，首先要結(jié)合建筑目標(biāo)要求，對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘察，掌握現(xiàn)場的具體情況，然后選擇科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案，并對混凝土結(jié)構(gòu)組成部分進(jìn)行反復(fù)的計(jì)算和和對，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的各組成因素都達(dá)到最佳效果，比如混凝土結(jié)構(gòu)配筋、預(yù)埋構(gòu)件包括混凝土厚度等各項(xiàng)指標(biāo)都符合建筑目標(biāo)要求。另外，加強(qiáng)對現(xiàn)場的實(shí)時監(jiān)督管理，確保技術(shù)人員完全按照施工圖紙進(jìn)行施工，特別是關(guān)鍵環(huán)節(jié)、隱蔽部位、預(yù)埋件等必須加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督，以此來最大程度的降低混凝土裂縫出現(xiàn)的概率，保證建筑混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量。

3.2 遵循建筑平面設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，一定要結(jié)合建筑要求，嚴(yán)格遵循建筑平面設(shè)計(jì)原則，避免建筑物的平面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，首先要對建筑長度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并科學(xué)確定混凝土澆筑的位置及數(shù)量，以確保能為房屋平面提供足夠的支撐，避免因?yàn)橹亓^大造成裂縫出現(xiàn)。

如果房屋長度過長時，要合理確定變形縫的數(shù)量、位置。在房屋進(jìn)行橫梁澆筑時，要特別注意對橫梁的固定位置及周圍的支持部分的混凝土澆筑厚度，必要時增加配筋的數(shù)量，避免橫梁固定位置裂縫的產(chǎn)生造成橫梁下沉影響整個建筑平面變形。除此之外，也要注意建筑物其他外部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，適當(dāng)設(shè)置沉降縫和伸縮縫。

3.3 合理控制澆筑構(gòu)件的厚度

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，澆筑構(gòu)件的厚度對于建筑物的耐久性和使用性能具有重要作用。因此必須合理設(shè)計(jì)混凝土澆筑構(gòu)件的厚度。根據(jù)建筑行業(yè)的相關(guān)規(guī)定，混凝土澆筑構(gòu)件的厚度應(yīng)小于L/30～L/35（L 為構(gòu)件長度），在一般民用建筑澆筑構(gòu)件厚度設(shè)計(jì)時要保證其不小于100mm。在具體的設(shè)計(jì)過程中要結(jié)合建筑物的具體要求確定澆筑構(gòu)件的厚度，使之符合標(biāo)準(zhǔn)要求。如果澆筑構(gòu)件過厚，會對四周墻體產(chǎn)生較大的壓力，易產(chǎn)生裂縫，如果澆筑構(gòu)件過薄，不足以支撐建筑物垂直方向施加的重力，也易產(chǎn)生裂縫。澆筑構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫主要分布情況如下圖所示。

圖2 澆筑構(gòu)件裂縫分布示意圖

3.4 確定合理的混凝土等級

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，要根據(jù)不同部位確定澆筑混凝土的強(qiáng)度，一般情況下，混凝土強(qiáng)度越高，澆筑構(gòu)件越不易出現(xiàn)裂縫，但在一定程度上增加了水泥的使用量，投入的成本也會相應(yīng)的增加。因此要根據(jù)建筑物建設(shè)要求，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定各部分的澆筑強(qiáng)度，如在對澆筑梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時要結(jié)合周圍各部分的強(qiáng)度確定澆筑梁的澆筑強(qiáng)度，如圖所示。

圖3 澆筑梁澆筑強(qiáng)度與周圍各組成部分強(qiáng)度的關(guān)系

3.5 加強(qiáng)配筋的合理設(shè)置

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，要加強(qiáng)建筑中鋼筋使用的位置、形狀以及型號等的合理設(shè)置以降低混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的可能性。配筋率是鋼筋混凝土構(gòu)件中縱向受力（拉或壓）鋼筋的面積與構(gòu)件的有效面積之比，可以很好地反映建筑結(jié)構(gòu)中鋼筋的設(shè)置情況。

在具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，要結(jié)合建筑目標(biāo)要求，加強(qiáng)配筋的合理設(shè)置，降低混凝土裂縫產(chǎn)生的概率。不同建筑部位的配筋率各不相同，應(yīng)注意對各部位配筋率的區(qū)分設(shè)計(jì)。如在進(jìn)行澆筑平板配筋設(shè)計(jì)時，要根據(jù)平板的長度確定鋼筋的具體數(shù)量，鋼筋數(shù)量過多或者過少都會容易造成混凝土澆筑平板出現(xiàn)裂縫。另外，對于澆筑梁的配筋設(shè)置時，要加強(qiáng)對澆筑梁兩端墻體的支撐能力，必要時可以設(shè)置圈梁來增加主梁的支撐力，避免造成主梁下沉。在進(jìn)行其他構(gòu)件的澆筑過程中，要嚴(yán)格把控鋼筋的數(shù)量控制好配筋率，盡可能減少混凝土裂縫的出現(xiàn)。除此之外，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時也多采用混凝土添加劑像混凝土膨脹劑增加混凝土的密度或者設(shè)置沉降縫、伸縮縫等措施，結(jié)合配筋設(shè)置最大程度減少混凝土裂縫。

3.6 注重預(yù)埋構(gòu)件的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，應(yīng)重點(diǎn)考慮樓板澆筑涉及到管線槽口、下水管道等很多預(yù)埋構(gòu)件，如何合理地處理樓板和預(yù)埋構(gòu)件的關(guān)系也會直接影響樓板裂縫的出現(xiàn)。在對管線槽口進(jìn)行預(yù)埋時，要按照相關(guān)規(guī)定和要求進(jìn)行施工確保管線槽口的直徑和厚度。如果存在管線交叉的現(xiàn)象，一定要保證管線的走向，千萬不能將其直接交叉疊放在一起，避免后期使用過程中出現(xiàn)安全問題。需要在樓板上進(jìn)行開口設(shè)計(jì)時，要對開口四周進(jìn)行加固處理，避免開口四周因澆筑時間不一致出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，還要注意開口大小。另外，預(yù)埋構(gòu)件應(yīng)盡量避開混凝土內(nèi)的鋼筋位置。

4 結(jié)束語

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，要充分認(rèn)識到混凝土裂縫造成的危害，并對其生成原因進(jìn)行分析，以便采取科學(xué)先進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，遵循建筑平面設(shè)計(jì)原則，合理控制澆筑構(gòu)件的厚度，加強(qiáng)配筋的合理設(shè)置等效措施降低建筑物出現(xiàn)混凝土裂縫的概率，進(jìn)而保證建筑物的耐久性和適用性。