建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析

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　　【摘 要】伴同建筑行业的持续进步，民众生活条件的大幅改善，其愈加关注建设施工过程中的问题，特别是建筑结构设计中的裂缝控制问题，更是变为了民众关注的焦点。此现象的形成会对建筑工程整体安全性、持久性、质量构成较大危害，故而必须对其形成原因细致分析，并介于建筑工程结构设计期间依照工程实际情况给予相应控制措施，从而对结构设计予以优化、改进，方可规避、防范裂缝问题，确保工程质量。本文正是基于上述背景，对裂缝的特性及其危害进行了阐述，而后对其成因展开了分析，并基于实际给予了控制措施，望以此增强建筑物使用性能。
　　【关键词】建筑结构设计；裂缝；控制措施
　　中图分类号：TU755 文献标识码：A
　　引言
　　混凝土是建筑工程施工期间必需材料之一，在城市化脚步不断推进的时代中，混凝土结构在建筑领域有广泛应用。但部分施工单位缺乏对混凝土的深度研究，以致工程施工与投运期间混凝土裂缝问题频频出现，严重影响工程施工整体质量，很可能减缩其寿命。大量的研究与实验发现，混凝土结构裂缝是工程施工中难以规避的问题，这与材料自身的属性及结构的受力变形机制相关。故此为满足建筑的使用需求与结构需求，在结构设计中加强对混凝土结构裂缝控制具有很大现实意义。
　　1建筑结构设计中裂缝形成的原因分析
　　1.1混凝土水化热引起的混凝土结构裂缝
　　当前混凝土现浇施工中，均不同程度加入缓凝剂或早强剂等添加剂，造成混凝土硬化过程中的水化热在后期或早期大量地集中释放，从而使混凝土急速膨胀后又冷却干缩，导致混凝土不规则裂缝的形成。而且，在体积较大、厚度较厚的混凝土浇筑中，因浇筑成型时间差异使混凝土内部水化热不均匀释放，导致内部膨胀和收缩不一致并相互制约而产生裂缝。
　　1.2温度应力引起的混凝土结构裂缝
　　建筑物在使用过程中，混凝土结构受到外界环境温度变化而产生热胀冷缩，当结构变形受到约束时，将会引起应力。若温度变形收到相邻结构约束的，属于外约束，如梁变形受到柱的约束、楼板变形受到梁柱的约束等。若温度变形因内部热量不均匀而受到内部质点之间的约束，属于内约束。约束使温度变形无法自由实施的情况下引起的结构温度应力超过混凝土抗拉强度时，就会产生混凝土结构裂缝。
　　1.3结构变形不协调引起的混凝土结构裂缝
　　在结构设计中，有时会不注意将刚度差异较大的结构设置在一起，导致协同变形中，刚度较大的结构拉坏刚度较小的结构。如预应力梁、框支梁等高度较大梁变形较大，经常会把位于梁受拉（压）区的侧边楼板带动变形而产生混凝土结构裂缝。
　　2建筑结构设计裂缝控制措施
　　2.1温度裂缝的防范、控制
　　由建筑工程结构设计层面而言，建筑平面布置应简单、规则，不允许存在较多凹凸，从而对温度集中所致的轻体裂缝形成予以防范。具体而言，温度裂缝是因建筑物面板、圈梁、砌墙自身温度变形与彼此作用所致，故建筑物表面保温层效果如何会对顶层砖墙裂缝程度构成直接影响，因而建筑物表面保温层需与热工标准相符。同时，保温屋面，材料性能与施工方式必须与标准契合。同时，由结构层面而言，需极大顶层墙体砂浆砌筑强度，从而提升其抗剪力，全部横墙、纵墙顶端都要配置圈梁，从而提升其整体性。
　　2.2结构设计时运用钢纤维混凝土对裂缝加以控制
　　位于钢筋混凝土梁底端添加适量钢纤维，让其和钢筋混凝土梁里面的钢筋一起防范裂缝形成，能有效加大抗裂性，讓其和设计标准达成一致，且与《混凝土结构设计规范》所提出的抗裂度要求相符。就钢筋钢纤维混凝土梁来讲，掺人钢纤维提及率在1%-1.5%时，其具备较强的防裂缝性能。并且，钢纤维混凝土构件的基本使用性能较之钢筋混凝土构件而言更好，这是由于钢纤维借助粘结力为混凝土基体裂缝尖端应力场给予了反向应力场，防范了裂缝加剧，导致荷载作用下的裂缝开展受阻，且其和未裂混凝土一同担负裂缝截面拉力，会缩减钢筋应力，限制裂缝形成。
　　2.3预应力与结构设计
　　回顾最近几年的建筑工程施工情况，发现在设计预应力结构时，应综合分析建筑体的几何结构的规格、预应力筋的数量及预应力结构抗裂程度要求。通常情况下，设计时取梁长的1/15，在现存设计与施工技术水平基础上，多会应用1/18～1/20，一方面能降低钢筋用量，另一方面也能降低建筑自体结构重量。比如，在对建筑结构进行平面设计，保证建筑结构平面布置的规律性是基础，规避平面布置形状意外发生变化的状况；若设计的平面有凹口，应将拉梁设置在凹口处的边界，适量增加凹口周围楼板的厚度，同时对配筋加强处理。除此之外，也要依照相关规范与要求严格管控建筑结构的长度，若出现建筑体结构超过有关规范设定的额定值时，需在地下部位与地上部位分别设置后浇带与膨胀加强带。前者多被设置在梁与楼板的1/3宽处，宽度应在800～1000mm区间内取值。而后者宽度多为2000mm，将密孔钢丝网布设在带两端，借此方式隔离带内外的混凝土，钢丝网应与上下层（或内外层）垂直分布，同时对钢筋进行加固。膨胀加强带带中需加设15%水平温度钢筋，水平温度钢筋应匀称的排布在上下层，其内掺有12%的膨胀混凝土，能够促使混凝土强度等级提升一级。
　　2.4科学设计结构尺寸
　　温差与材料变形均会促使混凝土结构出现裂缝。具体而言，在结构尺寸超过标准时，结构被温差、材料变形所致的应力加大，建筑墙体和楼板容易形成水平裂缝。经由实践表明，结构应力和结构长度属于非线性关系，故而将其作为基础开展设计工作时，需确保结构尺寸和设计标准相符，以防范、规避结构裂缝形成。
　　结束语
　　伴同社会经济进程的持续推进，建筑业获取了更进一步的发展，这就促使建筑工程数量大幅增加，使得民众对建筑工程交付应用后的稳定性、安全性出具了更为严苛的要求。故而，必须对建筑结构设计中出现裂缝的原因展开全面、细致的分析，并依据实际给予有效措施对其控制，从而确保建筑结构整体性与质量。
　　参考文献：
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　　[2]魏有龙.试论房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制策略[J].建筑工程技术与设计，2016（1）.
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　　（作者单位：中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司）
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