王敏

（鄄城縣規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院，山東 菏澤 274000）

1 引言

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)澆混凝土施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用在建筑領(lǐng)域中。但受多種因素影響，房屋建筑中現(xiàn)澆混凝土裂縫的風(fēng)險(xiǎn)增加，要求設(shè)計(jì)人員在考慮建筑物美觀、空間利用率的前提下，完善房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，預(yù)防現(xiàn)澆混凝土裂縫風(fēng)險(xiǎn)，保障房屋建筑工程的整體建筑質(zhì)量。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循GB 55008—2021《混凝土結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》中的相關(guān)要求，從混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力混凝土樓板結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)、混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)等方面入手，優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)方案中的各項(xiàng)參數(shù)符合規(guī)范要求。比如，當(dāng)房屋結(jié)構(gòu)為高度小于10 m且不超過(guò)3層的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻中鋼筋的配筋率應(yīng)適當(dāng)降低，但需要大于0.15%。需要注意的是，基于現(xiàn)澆混凝土施工工藝，房屋在后期使用過(guò)程中可能存在混凝土裂縫風(fēng)險(xiǎn)，所以，為有效控制現(xiàn)澆混凝土裂縫，設(shè)計(jì)方應(yīng)從房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，嘗試通過(guò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防范混凝土裂縫風(fēng)險(xiǎn)。

3 現(xiàn)澆混凝土裂縫類型

3.1 應(yīng)力裂縫

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，建筑物內(nèi)的不同結(jié)構(gòu)會(huì)在應(yīng)力作用下出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。對(duì)于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，溫度、環(huán)境都會(huì)改變混凝土結(jié)構(gòu)所承受的應(yīng)力，繼而出現(xiàn)應(yīng)力裂縫。應(yīng)力裂縫是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)裂縫類型，其產(chǎn)生的原理是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)水分會(huì)逐漸流失，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)收縮，而混凝土結(jié)構(gòu)的伸縮量有限，當(dāng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸和伸縮量的差異超出一定范圍后，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力裂縫[1]。

3.2 結(jié)構(gòu)裂縫

房屋建筑結(jié)構(gòu)體系中受力薄弱部位會(huì)出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)較大，尤其是現(xiàn)澆樓板區(qū)域，結(jié)構(gòu)裂縫非常多見(jiàn)。結(jié)構(gòu)裂縫不僅會(huì)改變削弱該區(qū)域的剛度，還會(huì)導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)中部分結(jié)構(gòu)體系應(yīng)力過(guò)于集中，產(chǎn)生斜向裂縫、板面裂縫等問(wèn)題。

3.3 塑性裂縫

房屋建筑現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)人員在增設(shè)大量鋼筋結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)所需的骨料后，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的垂直、水平收縮量會(huì)產(chǎn)生變化，而現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)收縮量的變化速度產(chǎn)生較大差異后，會(huì)誘發(fā)塑性裂縫問(wèn)題。相較于其他現(xiàn)澆混凝土裂縫，塑性裂縫深度大、危害性較強(qiáng)，可直接改變房屋建筑物的受力情況，影響房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土裂縫的原因

4.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)不合理時(shí)，建筑物會(huì)伴有不均勻沉降風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致樓板區(qū)域的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，甚至引發(fā)更為嚴(yán)重的墻體裂縫。若設(shè)計(jì)人員僅考慮結(jié)構(gòu)荷載、構(gòu)件尺寸等設(shè)計(jì)參數(shù)，忽視了裂縫誘因，會(huì)導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)最大裂縫寬度驗(yàn)算偏差較大，數(shù)據(jù)沒(méi)有可參考性[2]。

4.2 設(shè)計(jì)中鋼筋配置不合理

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中未考慮裂縫，造成配筋較少，同樣會(huì)引起現(xiàn)澆混凝土裂縫。比如，在設(shè)計(jì)房屋建筑樓板結(jié)構(gòu)時(shí)，樓板、墻板中鋼筋配置量過(guò)少，或所選用的鋼筋規(guī)格不合理，以及結(jié)構(gòu)體系中鋼筋距離過(guò)大，都會(huì)引起構(gòu)件裂縫問(wèn)題。

4.3 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不科學(xué)

對(duì)于現(xiàn)澆混凝土房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)控制不合理時(shí)，依然會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土裂縫風(fēng)險(xiǎn)加劇。

1）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，部分設(shè)計(jì)人員可能會(huì)忽視溫度應(yīng)力對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，使現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)在周圍溫度改變后，結(jié)構(gòu)本身出現(xiàn)較大的應(yīng)力變化，從而使混凝土結(jié)構(gòu)在內(nèi)外部應(yīng)力作用下出現(xiàn)開(kāi)裂。

2）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)過(guò)大、過(guò)小時(shí)會(huì)直接改變混凝土現(xiàn)澆時(shí)的施工參數(shù)，使混凝土結(jié)構(gòu)抗裂強(qiáng)度受損，裂縫風(fēng)險(xiǎn)增加。

5 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制對(duì)策

5.1 優(yōu)化房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1）房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)規(guī)范地對(duì)建筑平面進(jìn)行設(shè)計(jì)，若平面結(jié)構(gòu)中存在凹口，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在平面處布設(shè)拉梁，并在地基結(jié)構(gòu)上方的樓板銜接區(qū)域增加配筋，使其與地基結(jié)構(gòu)相互貫通、共同承擔(dān)建筑物的應(yīng)力。

2）設(shè)計(jì)人員還應(yīng)按照房屋建筑的設(shè)計(jì)規(guī)范控制基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的尺寸。若房屋長(zhǎng)度超出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，增設(shè)后澆帶，后澆帶間距宜為30 cm。設(shè)計(jì)后澆帶時(shí)，設(shè)計(jì)人員還可用該結(jié)構(gòu)分離房屋建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并連續(xù)配置鋼筋構(gòu)件，通過(guò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中配筋量的增加以及結(jié)構(gòu)應(yīng)力的貫通性，預(yù)防現(xiàn)澆混凝土裂縫。

3）設(shè)計(jì)人員驗(yàn)算房屋建筑設(shè)計(jì)方案中最大裂縫寬度時(shí)，還應(yīng)考慮工藝設(shè)計(jì)對(duì)裂縫風(fēng)險(xiǎn)的影響。同時(shí)根據(jù)房屋建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)和功能要求，準(zhǔn)確計(jì)算各區(qū)域基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力條件與荷載能力，更科學(xué)地確定設(shè)計(jì)參數(shù)，從而減少現(xiàn)澆混凝土裂縫問(wèn)題。

5.2 合理控制混凝土結(jié)構(gòu)配筋率

控制混凝土結(jié)構(gòu)配筋率需注意以下幾點(diǎn)：

1）按照房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要求，設(shè)計(jì)人員可準(zhǔn)確評(píng)估其耐久性，針對(duì)性地分析房屋結(jié)構(gòu)中混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況，排查應(yīng)力過(guò)于集中的區(qū)域。對(duì)于應(yīng)力過(guò)于集中的結(jié)構(gòu)，應(yīng)提高配筋率。

2）設(shè)計(jì)房屋建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)于部分存在強(qiáng)約束的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)提前預(yù)留變形余地，通過(guò)改變配筋量、設(shè)計(jì)伸縮量的方式減少現(xiàn)澆混凝土裂縫。

3）對(duì)于房屋建筑中梁結(jié)構(gòu)、樓板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可基于GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015年版）控制配筋率。設(shè)計(jì)建筑樓板結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用直徑小的鋼筋，且樓板中鋼筋間距應(yīng)適當(dāng)縮小，可降低建筑構(gòu)件使用后出現(xiàn)裂縫的概率，使建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造配筋、受力配筋更為合理，對(duì)加強(qiáng)現(xiàn)澆混凝土裂縫控制意義重大。

除此之外，房屋屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)部分無(wú)負(fù)彎矩鋼筋的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)雙層雙向配筋的方式避免板面結(jié)構(gòu)收縮量被雙向約束，有利于預(yù)防房屋建筑板面結(jié)構(gòu)中的貫穿裂縫。

5.3 重視環(huán)境對(duì)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的影響

環(huán)境是造成房屋建筑現(xiàn)澆混凝土裂縫的重要因素，所以，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視環(huán)境對(duì)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的影響，通過(guò)有效的設(shè)計(jì)方案控制環(huán)境因素。環(huán)境因素中，風(fēng)力參數(shù)、溫度都會(huì)使現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各類裂縫問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，需要提前平衡好房屋建筑結(jié)構(gòu)中內(nèi)外部環(huán)境、混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的關(guān)系。比如，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮混凝土結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的水熱化現(xiàn)象，將溫度變化等設(shè)計(jì)參數(shù)融入混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，同時(shí)要求施工人員在現(xiàn)澆施工中重視環(huán)境溫差的控制，避免因溫差而引起裂縫。

5.4 細(xì)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還應(yīng)按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范控制現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的厚度。例如，對(duì)于民用建筑，現(xiàn)澆板厚度應(yīng)不小于10 cm，且建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不同區(qū)域的構(gòu)件厚度設(shè)計(jì)要求會(huì)存在較大區(qū)別。

在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)細(xì)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合房屋建筑的實(shí)際情況分別增強(qiáng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的荷載承載力。以現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)為例，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為預(yù)防剪力墻區(qū)域出現(xiàn)裂縫，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合剪力墻洞口尺寸適當(dāng)?shù)卦黾优浣?，用不同方向的配筋?duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

5.5 完善現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)和耐久性對(duì)完善現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要。

1）設(shè)計(jì)人員應(yīng)科學(xué)確定房屋建筑結(jié)構(gòu)中的混凝土等級(jí)。比如，設(shè)計(jì)現(xiàn)澆板時(shí)，若部分結(jié)構(gòu)平面尺寸大，應(yīng)選擇強(qiáng)度等級(jí)低于C30的混凝土，且現(xiàn)澆混凝土梁結(jié)構(gòu)、板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)該保持一致。若剪力墻結(jié)構(gòu)、柱結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí)，應(yīng)確保房屋建筑結(jié)構(gòu)中核心結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)與墻柱結(jié)構(gòu)相同[3]。

2）設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)在凍融循環(huán)開(kāi)裂、堿-骨料反應(yīng)等因素的影響下出現(xiàn)裂縫。出現(xiàn)裂縫后，房屋周圍環(huán)境中的Cl-、SO42-會(huì)直接損傷結(jié)構(gòu)內(nèi)部，使鋼筋銹蝕、混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能受損，房屋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性減弱。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，還應(yīng)提高混凝土結(jié)構(gòu)的防護(hù)性能，從而減少裂縫的產(chǎn)生。設(shè)計(jì)人員可通過(guò)在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)外設(shè)置隔離層的方式改變現(xiàn)澆混凝土外部結(jié)構(gòu)的密實(shí)性，降低裂縫風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑物設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的核心工作，為有效控制房屋建筑中的現(xiàn)澆混凝土裂縫問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入分析現(xiàn)澆混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并根據(jù)具體的原因從設(shè)計(jì)角度給出相應(yīng)的解決措施。在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要通過(guò)科學(xué)選用混凝土材料，控制混凝土構(gòu)件厚度，提高建筑結(jié)構(gòu)配筋率的方式，預(yù)防現(xiàn)澆混凝土裂縫風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)出更可靠的房屋建筑結(jié)構(gòu)方案。