林永銓

摘 要：從結(jié)構(gòu)設(shè)計的觀點出發(fā)，列舉了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的現(xiàn)澆混凝土裂縫類型，提出了房屋建筑結(jié)構(gòu)中引起現(xiàn)澆混凝土裂縫的成因，對如何有效地防止現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度，分析了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中現(xiàn)澆混凝土裂縫的控制方法，為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的現(xiàn)澆混凝土裂縫控制提供參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆混凝土；裂縫控制；結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TU755 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）02-0013-03

1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形成

混凝土結(jié)構(gòu)的開裂無法避免，但其危害程度卻可以得到有效的控制。裂縫的形成與材料、設(shè)計、施工、溫度等因素密切相關(guān)，本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度探討如何有效地控制裂縫的發(fā)展和減少裂縫的寬度。

2 現(xiàn)澆混凝土裂縫類型

2.1 結(jié)構(gòu)裂縫

根據(jù)當(dāng)前我國房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀可知，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)在整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中起著舉足輕重的作用，其整體的施工效果將直接關(guān)系到工程的整體質(zhì)量?，F(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件種類繁多，構(gòu)件之間的連接部位，在使用時間長后，會出現(xiàn)裂紋。在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于構(gòu)件的設(shè)計不夠合理，因而在整個工程中必然產(chǎn)生一系列裂紋。

2.2 應(yīng)力裂縫

房屋建筑施工時，其各結(jié)構(gòu)構(gòu)件會相互影響。特別是在現(xiàn)澆混凝土的施工中，由于溫度、環(huán)境等多種因素的影響，必然會出現(xiàn)一系列的應(yīng)力，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。根據(jù)當(dāng)前我國住宅建筑結(jié)構(gòu)的施工情況可知，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工后，其本身的含水量會逐步流失，而其本身的體積也在不斷縮小。由于各構(gòu)件的張緊度差別很大，因此在以后的使用中必然會出現(xiàn)大量的應(yīng)力裂紋[1]。

2.3 塑性裂縫

混凝土澆筑初期尚處于一定的塑性狀態(tài)，若表面沒有及時覆蓋，受風(fēng)吹日曬，表面游離水分蒸發(fā)過快，將產(chǎn)生急劇的體積收縮，而混凝土早期強(qiáng)度低，不能抵抗這種變形應(yīng)力便會引起開裂?；炷了z比過大，模板、墊層又過于干燥，吸水量大，由此導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)塑性裂縫。

這些裂縫對結(jié)構(gòu)危害較小，但仍需進(jìn)行表面處理。特別是豎向收縮時，其收縮速率相對較慢，從而出現(xiàn)了嚴(yán)重的塑性開裂等問題。此外，塑性裂紋產(chǎn)生的裂縫深度較大，且在其形狀上呈現(xiàn)不規(guī)則的特點，通常在混凝土完全硬化前發(fā)生裂縫。結(jié)構(gòu)的受力不同，產(chǎn)生的裂縫也會有很大的不同，這是目前最普遍的一種。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)中引起現(xiàn)澆混凝土裂縫的成因

3.1 設(shè)計問題

結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，若不能有效地對其自身構(gòu)造進(jìn)行有效的管理與控制，在以后的一系列施工中，很可能會出現(xiàn)各種各樣的質(zhì)量、安全隱患。同時，由于不同構(gòu)件間的應(yīng)力難以得到有效的控制，從而使結(jié)構(gòu)在使用期間發(fā)生不同程度的開裂。在設(shè)計階段，主要將強(qiáng)度等級和配筋的設(shè)計有機(jī)結(jié)合起來，若不能在結(jié)構(gòu)設(shè)計中對已有的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)與處理，必然導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂問題。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中經(jīng)常會出現(xiàn)高度偏小、截面不夠、梁的跨度太大、配筋位置不科學(xué)、結(jié)構(gòu)縫的設(shè)計不當(dāng)?shù)葐栴}，這些因素都會對混凝土的施工質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響， 從而引起混凝土開裂， 對建筑工程的施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。

3.2 配料問題

結(jié)構(gòu)成分在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計全過程起著舉足輕重的作用?；炷烈话闶怯伤?、水泥、砂、石子及外加劑等材料構(gòu)成，材料的質(zhì)量好壞程度將會直接決定建筑物的質(zhì)量。在實際施工過程中，經(jīng)常會遇到施工材料質(zhì)量不過關(guān)的現(xiàn)象，從而影響混凝土的耐久性和強(qiáng)度，誘發(fā)裂縫的產(chǎn)生。

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須確保加入后的材料都能有效地提高其性能。施工階段，不同種類的配料的具體用量和使用方式，存在著很大的差別，若不能全面分析目前的影響因素，會難以保障結(jié)構(gòu)本身的完整性和可靠性[2]。

3.3 環(huán)境問題

在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，若不能全面、高效地分析各種環(huán)境因子，則難以在實際操作中保障系統(tǒng)的工作品質(zhì)，不能滿足當(dāng)前所提出的各項需求。受多種自然因素的影響，如溫度、風(fēng)速等，建筑結(jié)構(gòu)本身的現(xiàn)澆混凝土體系會產(chǎn)生一系列的問題，從而產(chǎn)生各種不同的裂縫。

4 現(xiàn)澆混凝土裂縫控制

4.1 房屋長度與寬度設(shè)計

在對當(dāng)前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，本文提出了一種對房屋有效方法，其基本思路是防止在建造過程中出現(xiàn)大跨度的現(xiàn)澆混凝土。當(dāng)房屋長度超過規(guī)范值時，需在中部設(shè)置收縮后澆帶進(jìn)行處理，以減少由于基礎(chǔ)沉降而產(chǎn)生裂縫[3]。其距離控制在30 m左右。而后澆帶位置應(yīng)該設(shè)置在梁和樓板1/3跨處，寬度控制在800～1 000 mm。在進(jìn)行后澆帶處理房屋長度時，保證墻、梁和板完全分開，鋼筋仍宜連續(xù)配置。當(dāng)房屋長度超出規(guī)范規(guī)定數(shù)值較大時，宜設(shè)變形縫。

在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，往往有一些建筑采用建筑群的形式。在各類建筑物的設(shè)計過程中，應(yīng)科學(xué)、合理地對各建筑物的高度參數(shù)進(jìn)行科學(xué)、合理管控，并合理引入并有效運用現(xiàn)澆混凝土的控制方式，從而為設(shè)計中的系統(tǒng)提供可靠的保障。結(jié)構(gòu)設(shè)計中要采用具有專業(yè)性質(zhì)的后澆帶結(jié)構(gòu)，合理地布置沉降縫結(jié)構(gòu)，從而取得較好的效果。

4.2 外露構(gòu)件設(shè)計

在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必然會包含很多裸露的構(gòu)件，在對這種構(gòu)件進(jìn)行分析時，有效地控制長度和伸縮參數(shù)，從而促進(jìn)該部件在高工作狀態(tài)下工作。暴露在外的部件有雨篷、掛板等，在專業(yè)的設(shè)計中，如果發(fā)現(xiàn)橫向的長度超過了一定的標(biāo)準(zhǔn)，就需要在構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計上，對伸縮縫進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。

在此基礎(chǔ)上，合理地使用此種結(jié)構(gòu)，可以最大程度地確保該構(gòu)件在組裝完畢后仍能正常、穩(wěn)定地工作。在當(dāng)前的整個設(shè)計階段，要對外露部件的橫向長度進(jìn)行有效管控，嚴(yán)格按照現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行實施。特別暴露構(gòu)件的橫向長度，應(yīng)控制在12 m以內(nèi)[4]。

4.3 強(qiáng)度等級設(shè)計

目前現(xiàn)澆混凝土板的強(qiáng)度等級普遍是C30。在房屋結(jié)構(gòu)中，若要求墻體和柱身全部澆筑的混凝土強(qiáng)度等級必須一致，則相應(yīng)的現(xiàn)澆板和樓面的級別也要同樣設(shè)定。但在普遍設(shè)計階段，現(xiàn)澆混凝土板的強(qiáng)度等級比墻、柱混凝土等級要低一些，那么就需要根據(jù)實際情況，積極采取有針對性的措施，使混凝土核心部位的強(qiáng)度等級得到有效提升。

4.4 構(gòu)件厚度設(shè)計

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般都要求對構(gòu)件本身的厚度進(jìn)行科學(xué)、合理地設(shè)定，以確保相關(guān)構(gòu)件的各項參數(shù)均能得到有效的控制，從而達(dá)到對各類裂縫問題的有效規(guī)避。在設(shè)計階段，如果各種不同構(gòu)件的厚度太小，在使用中這種構(gòu)件難以承受現(xiàn)存的壓力，必然會造成構(gòu)件間出現(xiàn)嚴(yán)重的裂紋問題。為防止開裂，必須通過適當(dāng)調(diào)整構(gòu)件的厚度來提高結(jié)構(gòu)本身的抗裂能力。在對現(xiàn)澆混凝土板跨的設(shè)計中，應(yīng)編制并貫徹已有的設(shè)計方案，以確保既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計的科學(xué)性和合理性。

4.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計多以荷載、變形和裂縫計算為主，再根據(jù)設(shè)計規(guī)范中的構(gòu)造要求進(jìn)行構(gòu)造加固措施。結(jié)果表明，這種方法還不足以阻止產(chǎn)生裂紋，尤其是變形裂紋。

因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該做到：①提高混凝土的耐久性，并給出具體的耐久性指標(biāo)。②合理設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)，在可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的地方，增加設(shè)置構(gòu)造筋。③在受力較大的情況下，應(yīng)留出足夠的變形空間，以減少約束在某些構(gòu)件間可以考慮采用滑動形式。④在有裂縫的地方增加結(jié)構(gòu)筋，結(jié)構(gòu)筋應(yīng)選用較小的變形筋或鋼筋網(wǎng)。⑤當(dāng)荷載和結(jié)構(gòu)條件許可時，應(yīng)采用低強(qiáng)度等級的混凝土。

為提高現(xiàn)澆板的抗干縮和溫度變形性能，采用雙層、雙向配筋，其配筋間距不宜超過200 mm，樓板筋的配筋比例不得低于0.3%。跨度3.9 m以上的樓層，都要采用雙層、雙向配筋，在陽角上的鋼筋間距不得超過100 mm，鋼筋的直徑不能小于8 mm，且宜選用高強(qiáng)度的可變形鋼筋。在陰陽角轉(zhuǎn)角處配筋要加強(qiáng)，建議與設(shè)計單位協(xié)商，在整個房間內(nèi)設(shè)置負(fù)筋，并適當(dāng)增加配筋率。

在建筑物長達(dá)40 m的情況下，可以在平面內(nèi)設(shè)置后澆帶，并采取一定的微膨脹防裂措施，即建筑屋面的傳熱系數(shù)不宜大于1.0 W/（m2·K）。

4.6 內(nèi)外部環(huán)境溫度的平衡設(shè)計

通常情況下，混凝土內(nèi)部的溫度是由水泥水化熱的絕熱溫升、澆筑溫度和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等因素共同決定的，而澆筑溫度與外界氣溫存在著密切的相關(guān)性。在進(jìn)行澆筑過程中，應(yīng)注意控制好混凝土澆筑的溫度，避免出現(xiàn)水熱化等現(xiàn)象，防止由于溫度變化而引起收縮裂縫。盡管混凝土的熱脹冷縮是必然的，但在混凝土澆筑過程中控制內(nèi)外溫度的變化，就可以減小混凝土的熱脹冷縮，從而控制澆筑混凝土出現(xiàn)裂縫。

若外界溫度比較高，在混凝土澆筑時，應(yīng)盡可能地進(jìn)行多次澆筑，以減小混凝土分層澆筑的厚度，并充分利用混凝土的表層來散熱。為防止混凝土表層與內(nèi)部的溫差過大，減小內(nèi)部和外部的溫差，可采用覆蓋材料或噴灑水分等方法來控制混凝土表層溫度。

可通過優(yōu)化混凝土配合比，降低水泥用量。在混凝土中摻加粉煤灰，不僅可以有效的降低水泥用量和水化熱，而且還能夠降低混凝土單方水泥用量和用水量，有效降低混凝土自身體積收縮。此外，將高效減水劑或粉煤灰添加到混凝土中，能夠使混凝土具有比較好的可泵性、抗?jié)B性、和易性、抗離析性能，避免發(fā)生泌水現(xiàn)象，降低裂縫的產(chǎn)生。

4.7 加強(qiáng)配筋設(shè)計

對構(gòu)件的配筋率進(jìn)行合理的控制，可以有效地控制構(gòu)件的裂縫寬度。按照混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，不能低于0.2%或 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?中的較大值。而對于板和梁的不同構(gòu)件中，相關(guān)配筋率以及鋼筋間距都必須符合規(guī)范值。通過合理的參數(shù)配置并采用直徑小間距密的設(shè)計原則，增強(qiáng)混凝土同鋼筋的混合程度，從而可以有效降低構(gòu)件裂縫。在進(jìn)行構(gòu)造配筋和設(shè)置間距（包括受力和構(gòu)造配筋）時同樣要按照規(guī)范，以控制在建筑構(gòu)造中出現(xiàn)裂縫的幾率。

鋼筋的配筋率對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗剪性能和開裂性能都有很大的影響，而加強(qiáng)鋼筋的配筋設(shè)計可以起到很好的抑制作用。結(jié)合實際情況，采用合理的配筋間距，以減小構(gòu)件的開裂。在樓板的配筋上，應(yīng)該在面板上設(shè)置雙向鋼筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

4.8 洞口加強(qiáng)措施

當(dāng)樓層中有預(yù)埋管線時，要做好管線和洞口的合理布置，如果在地面上有預(yù)先埋設(shè)的管線，可在管線上方設(shè)置鋼絲網(wǎng)。而樓層預(yù)埋管線的直徑不能大于板厚1/3，也不應(yīng)超過50 mm，管壁與樓板上下邊緣之間的距離不能少于25 mm。在板內(nèi)預(yù)先埋設(shè)的管線應(yīng)該使用線箱，而不能將管線交叉重疊。若樓面存在開洞時，則根據(jù)其大小洞口周圍進(jìn)行合理的措施?？讖?300 mm時，應(yīng)將板內(nèi)鋼筋穿入洞口并從洞口繞過，不可切割，以保證配筋結(jié)構(gòu)的完整性；300 mm≤孔徑≤1 000 mm時，要進(jìn)行配筋構(gòu)造；在孔徑>1 000 mm時，應(yīng)在洞口邊增設(shè)邊梁。在剪力墻洞口直徑≥800 mm時，應(yīng)在洞口附近設(shè)置橫向、縱向鋼筋，以避免墻體上的小孔口角裂；在剪力墻孔徑>800 mm時，應(yīng)在洞口兩側(cè)設(shè)置邊框，并設(shè)置結(jié)構(gòu)縱向鋼筋。在梁腰部預(yù)留孔洞時，應(yīng)盡量設(shè)置在受拉、剪應(yīng)力較低的位置，即梁跨的2/3，梁高的1/3，并在洞口附近增加箍筋、斜筋，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)語

要使實際中的混凝土出現(xiàn)裂縫問題能夠得到及時、有效的管理與控制，就必須對其進(jìn)行設(shè)計、施工等各個環(huán)節(jié)的改進(jìn)與優(yōu)化，并加強(qiáng)對裂縫的控制，使各種結(jié)構(gòu)形式間的配合使用。該方法既能確?；炷恋牧芽p控制，又能有效地改善房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

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