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摘要：裂缝是混凝土结构之中较为常见问题，本文分析了混凝土结构设计的原则，内容以及原因，进而分析了如何控制混凝土结构裂缝。
关键词；混凝土；结构；抗裂
中图分类号：TV331文献标识码： A
引言
混凝土工程是建筑工程中的重要组成部分，对建筑工程的成本、工期、质量等都具有重要的影响。在混凝土结构工程中，主要包括模板工程、混凝土工程以及钢筋工程，在具体施工过程中要做好三部分的协调工作，确保混凝土结构工程的施工质量以及工期。
1、混凝土结构设计的原则
1.1、整体性设计原则
整体性设计原则是把要设计的建筑作为由各个组成部分构成的一个整体来全面研究整体的功能、构成及发展规律，从整体与部分相互依赖、相互结合、相互制约的关系中揭示系统的特征和运动规律。
1.2、动态性设计原则
动态原则就是要探索系统的内外联系及系统发展变化的方向、趋势、活动的速度和方式，还要探索系统发展的动力、应用和规律。对于建筑设计来讲尤其要满足现在，兼顾未来，把握时代的发展方向。
1.3、结构性设计原则
结构是要素关系作用下的结合方式，是性能的载体，普遍地存在于建筑之中。结构决定性能，性能表现可以反作用于结构。要素运动的稳定与否、发展方向将影响结构的稳定与否和发展方向，而关系是将要素连接起来的作用，是构成系统的纽带，关系的质和量决定结构性能的稳定性，因此必须了解它的结构。
1.4、最优化设计原则
系统形成的过程实际上是差异整合的过程。差异的事物能够整合在一起，它们之间必定有同一性，相互需要、相互支持、优势互补，这是整合的前提和基础。通过差异的整合使建筑的各个部分有机地组织在一起。
2、混凝土结构工程形式应用与发展
从我国的资源分配方面，钢材过剩而混凝土资源紧缺，对资源的可持续利用具有很大的影响。为了环境这一现象，也为了提高混凝土结构工程的强度等性能，钢－混凝土有机的组合起来，形成了钢－混凝土组合结构。目前，钢－混凝土组合结构是建筑行业中常见的混凝土结构工程形式，如钢板混凝土用于混凝土结构、地下结构加固;压型钢板－混凝土用于楼板;楼盖或桥梁利用型钢－混凝土组合梁;电厂主厂房利用外包钢混凝土柱等。另外，将混凝土浇筑在钢管中，可以制作钢管混凝土立柱，能够具有较强的抗弯性，能夠在建筑工程中充当抗压构件。蜂窝形梁是在工字型刚腹板基础上制作起来的一种钢－混凝土组合梁，能够提升梁体的抗弯性，同时能够节约钢材，利用管道的使用，具有良好的社会经济效益，广泛的应用与电厂厂房结构中。总结来看，通过将钢和混凝土两种材料组合起来，大大提升了结构的承载性能，同时减少截面、减轻重量、提高延性和抗疲劳、冲击性能，该组合结构形式越来越受到工程界的关注。在相同承载力条件下，相比于常规的钢柱，采用混凝土柱可节约钢材50%，降低造价40%;相比于钢筋混凝土柱，采用钢管混凝土柱可节约水泥50%，减小截面尺寸50%，减轻自重50%。节约模板100%，从对比来看，其经济效益非常显著;另外，由于钢管的自身支模能力，原混凝土柱中绑扎钢筋和拆模等工序均可省掉，可大大简化施工，缩短工期。
3、混凝土结构裂缝形成的原因
3.1、设计因素
现代建筑功能性和美观性兼备导致建筑结构设计越来越复杂,为了能够满足人们的需要出现了一些大高差、大面积及同一地基不同基础形式的结构体等这些结构体本身来说就容易产生裂缝再加之施工难度及施工误差从而产生裂缝。
3.2、环境因素
混凝土具有热胀冷缩的性质,受温度影响较大。当混凝土水热化或者周围环境发生变化时混凝土的内外温差变大从而发生变形这种变形会在其内部产生应力降低其本身的抗拉强度肖混凝土抗拉强度小于温度应力时就会产生裂缝。
3.3、材料因素
混凝土中的外加剂、粗骨料、砂、水泥等材料不合格都会导致裂缝产生。混凝土水热化比较严重水泥量较多水泥颗粒能够吸收混凝土中的水分或者水分蒸发过快导致混凝土失水收缩使混凝土结构内部产生裂缝。骨料中含有酸性硅化物或者砂石的含量过多也会增大混凝土收缩率在混凝土内部产生裂缝。如果保护层的厚度不够或者混凝土的质量较差钢筋表面的氧化膜会遭到一定程度的破坏,这样,混凝土结构中的水分子、氧气就会和钢筋中的铁离子发生锈蚀反应过多的锈蚀物会产生一定的膨胀应力进而导致混凝土的保护层开裂产生裂缝。除了以上的影响因素外还有施工设计、混凝土维护等多方面因素的影响。在设计过程中要充分考虑这些因素,防微杜渐,才能保证混凝土质量尽量减少裂缝的产生。
4、混凝土结构设计抗裂措施
4.1、合理的设计方案
在建筑方案布局时，结构工程师积极地参与方案设计，避免不利的结构布局和过于集中的主次构件关系，方案布局时和模型建立时，选择合理的构件截面尺寸和构件主次关系，做到层次清晰、受力明确。同时结合工程具体情况，合理的设置温度后浇带、沉降后浇带等结构措施，尤其是对于超常规的大体积、大面积构件，选择合理的结构构件对控制混凝土裂缝的产生有很积极的影响。此外，结构工程师在进行设计时，充分考虑温度的影响，对建筑不同部位的混凝土构件，结构上积极地采取不同的措施，设置温度钢筋，减小裂缝发生的概率;地基基础设计时，认真考虑建筑地质情况，选定合理的地基处理方案，避免由于地基基础沉降问题而导致的混凝土结构开裂。
4.2、严格限制构件的厚度
在进行建筑结构设计时要求能够准确掌握钢筋锚固及其耐久性并严格控制现浇构件的最小厚度,一般来说要控制在L3O-L35,L是板的计算跨度在民用建筑中要求将该数值不超过1Ocm。但是在施工时应当结合工程的实际情况选择合适的厚度艰据构件的具体情况合理选择,以保证建筑的各项指标都保持在有效范围内。
4.3、科学选用混凝土的强度等级
如果混凝土的强度等级较高则其所需要的水泥量也会较多,水灰比也相应较大而容易出现裂缝。由于现浇板的平面尺寸比较大,一般来说其强度等级不会超过C30伺时要求现浇梁与楼板的混凝土要保持相同的强度等级。
4.4、合理进行配筋设计
为了有效控制构件的裂缝宽度,可以适当提高构件的配筋率。《混凝土结构设计规范》中对于不同的板与梁的构件的配筋率和钢筋间距做出了具体的要求纪置板的受力钢筋应以选择具有较小的直径和较密间距为原则,以减小构件的裂缝。因此构件的配筋与间距设置必须严格按照规范中的相关规定予以确定,只有这样才能对混凝土结构的裂缝进行有效控制。而且,建筑的屋面传热系数应该保持在1.OW(/mZ.)K以内并对屋面板的结构进行双层双向配筋,另外可以拉通板的支座负筋对无负筋的板面区域进行处理成者在板无负筋的区域配置双向钢筋并搭接在板负筋上。
4.3、进行表面修补
对于不影响混凝土结构构件承载能力的裂缝，一般只进行表面修补处理。该种裂缝必须建立在前期认真分析的基础上，在确定了裂缝对混凝土结构构件不产生承载力影响时，可采用表面处理密封法。当裂缝较窄时，可以在裂缝处的表面涂抹细实砂浆或者化学材料，使材料充分渗入裂缝内部，填补裂缝。当裂缝较宽时，可以将裂缝表面处开凿成槽，将裂缝处人为扩大后再进行处理。
4.4、进行加固处理
当结构构件产生的裂纹位于主要受力构件的关键部位，且对结构构件造成安全影响，裂缝的继续发展会降低结构构件的承载能力，此时必须采用加固处理的方法。目前常用的加固方法有粘贴碳纤维加固、粘贴钢板加固、喷浆加固、增大面积加固等方法。
5、结语
混凝土结构裂缝问题比较复杂,需要在各个方面采取有效措施才能有效控制裂缝。在设计的过程中要对结构裂缝针对性分析,总结实践过程中遇到的问题和经验根据不同的裂缝性质采取不同的预防措施同时借鉴国内外先进的设计理念提高设计水平保证建筑物的承载力、安全性和使用寿命。
参考文献
[1]董萌.混凝土结构设计的抗裂措施探讨[J].中华民居(下旬刊),2014,02:153.
[2]宁向阳.混凝土结构设计抗裂措施探讨[J].江西建材,2014,03:37+41.
[3]李兴荣.刍议混凝土结构设计抗裂措施[J].经营管理者,2011,13:358.
[4]彭全敏.超长混凝土结构收缩裂缝控制研究[D].天津大学,2012.
关键词；混凝土；结构；抗裂
中图分类号：TV331文献标识码： A
引言
混凝土工程是建筑工程中的重要组成部分，对建筑工程的成本、工期、质量等都具有重要的影响。在混凝土结构工程中，主要包括模板工程、混凝土工程以及钢筋工程，在具体施工过程中要做好三部分的协调工作，确保混凝土结构工程的施工质量以及工期。
1、混凝土结构设计的原则
1.1、整体性设计原则
整体性设计原则是把要设计的建筑作为由各个组成部分构成的一个整体来全面研究整体的功能、构成及发展规律，从整体与部分相互依赖、相互结合、相互制约的关系中揭示系统的特征和运动规律。
1.2、动态性设计原则
动态原则就是要探索系统的内外联系及系统发展变化的方向、趋势、活动的速度和方式，还要探索系统发展的动力、应用和规律。对于建筑设计来讲尤其要满足现在，兼顾未来，把握时代的发展方向。
1.3、结构性设计原则
结构是要素关系作用下的结合方式，是性能的载体，普遍地存在于建筑之中。结构决定性能，性能表现可以反作用于结构。要素运动的稳定与否、发展方向将影响结构的稳定与否和发展方向，而关系是将要素连接起来的作用，是构成系统的纽带，关系的质和量决定结构性能的稳定性，因此必须了解它的结构。
1.4、最优化设计原则
系统形成的过程实际上是差异整合的过程。差异的事物能够整合在一起，它们之间必定有同一性，相互需要、相互支持、优势互补，这是整合的前提和基础。通过差异的整合使建筑的各个部分有机地组织在一起。
2、混凝土结构工程形式应用与发展
从我国的资源分配方面，钢材过剩而混凝土资源紧缺，对资源的可持续利用具有很大的影响。为了环境这一现象，也为了提高混凝土结构工程的强度等性能，钢－混凝土有机的组合起来，形成了钢－混凝土组合结构。目前，钢－混凝土组合结构是建筑行业中常见的混凝土结构工程形式，如钢板混凝土用于混凝土结构、地下结构加固;压型钢板－混凝土用于楼板;楼盖或桥梁利用型钢－混凝土组合梁;电厂主厂房利用外包钢混凝土柱等。另外，将混凝土浇筑在钢管中，可以制作钢管混凝土立柱，能够具有较强的抗弯性，能夠在建筑工程中充当抗压构件。蜂窝形梁是在工字型刚腹板基础上制作起来的一种钢－混凝土组合梁，能够提升梁体的抗弯性，同时能够节约钢材，利用管道的使用，具有良好的社会经济效益，广泛的应用与电厂厂房结构中。总结来看，通过将钢和混凝土两种材料组合起来，大大提升了结构的承载性能，同时减少截面、减轻重量、提高延性和抗疲劳、冲击性能，该组合结构形式越来越受到工程界的关注。在相同承载力条件下，相比于常规的钢柱，采用混凝土柱可节约钢材50%，降低造价40%;相比于钢筋混凝土柱，采用钢管混凝土柱可节约水泥50%，减小截面尺寸50%，减轻自重50%。节约模板100%，从对比来看，其经济效益非常显著;另外，由于钢管的自身支模能力，原混凝土柱中绑扎钢筋和拆模等工序均可省掉，可大大简化施工，缩短工期。
3、混凝土结构裂缝形成的原因
3.1、设计因素
现代建筑功能性和美观性兼备导致建筑结构设计越来越复杂,为了能够满足人们的需要出现了一些大高差、大面积及同一地基不同基础形式的结构体等这些结构体本身来说就容易产生裂缝再加之施工难度及施工误差从而产生裂缝。
3.2、环境因素
混凝土具有热胀冷缩的性质,受温度影响较大。当混凝土水热化或者周围环境发生变化时混凝土的内外温差变大从而发生变形这种变形会在其内部产生应力降低其本身的抗拉强度肖混凝土抗拉强度小于温度应力时就会产生裂缝。
3.3、材料因素
混凝土中的外加剂、粗骨料、砂、水泥等材料不合格都会导致裂缝产生。混凝土水热化比较严重水泥量较多水泥颗粒能够吸收混凝土中的水分或者水分蒸发过快导致混凝土失水收缩使混凝土结构内部产生裂缝。骨料中含有酸性硅化物或者砂石的含量过多也会增大混凝土收缩率在混凝土内部产生裂缝。如果保护层的厚度不够或者混凝土的质量较差钢筋表面的氧化膜会遭到一定程度的破坏,这样,混凝土结构中的水分子、氧气就会和钢筋中的铁离子发生锈蚀反应过多的锈蚀物会产生一定的膨胀应力进而导致混凝土的保护层开裂产生裂缝。除了以上的影响因素外还有施工设计、混凝土维护等多方面因素的影响。在设计过程中要充分考虑这些因素,防微杜渐,才能保证混凝土质量尽量减少裂缝的产生。
4、混凝土结构设计抗裂措施
4.1、合理的设计方案
在建筑方案布局时，结构工程师积极地参与方案设计，避免不利的结构布局和过于集中的主次构件关系，方案布局时和模型建立时，选择合理的构件截面尺寸和构件主次关系，做到层次清晰、受力明确。同时结合工程具体情况，合理的设置温度后浇带、沉降后浇带等结构措施，尤其是对于超常规的大体积、大面积构件，选择合理的结构构件对控制混凝土裂缝的产生有很积极的影响。此外，结构工程师在进行设计时，充分考虑温度的影响，对建筑不同部位的混凝土构件，结构上积极地采取不同的措施，设置温度钢筋，减小裂缝发生的概率;地基基础设计时，认真考虑建筑地质情况，选定合理的地基处理方案，避免由于地基基础沉降问题而导致的混凝土结构开裂。
4.2、严格限制构件的厚度
在进行建筑结构设计时要求能够准确掌握钢筋锚固及其耐久性并严格控制现浇构件的最小厚度,一般来说要控制在L3O-L35,L是板的计算跨度在民用建筑中要求将该数值不超过1Ocm。但是在施工时应当结合工程的实际情况选择合适的厚度艰据构件的具体情况合理选择,以保证建筑的各项指标都保持在有效范围内。
4.3、科学选用混凝土的强度等级
如果混凝土的强度等级较高则其所需要的水泥量也会较多,水灰比也相应较大而容易出现裂缝。由于现浇板的平面尺寸比较大,一般来说其强度等级不会超过C30伺时要求现浇梁与楼板的混凝土要保持相同的强度等级。
4.4、合理进行配筋设计
为了有效控制构件的裂缝宽度,可以适当提高构件的配筋率。《混凝土结构设计规范》中对于不同的板与梁的构件的配筋率和钢筋间距做出了具体的要求纪置板的受力钢筋应以选择具有较小的直径和较密间距为原则,以减小构件的裂缝。因此构件的配筋与间距设置必须严格按照规范中的相关规定予以确定,只有这样才能对混凝土结构的裂缝进行有效控制。而且,建筑的屋面传热系数应该保持在1.OW(/mZ.)K以内并对屋面板的结构进行双层双向配筋,另外可以拉通板的支座负筋对无负筋的板面区域进行处理成者在板无负筋的区域配置双向钢筋并搭接在板负筋上。
4.3、进行表面修补
对于不影响混凝土结构构件承载能力的裂缝，一般只进行表面修补处理。该种裂缝必须建立在前期认真分析的基础上，在确定了裂缝对混凝土结构构件不产生承载力影响时，可采用表面处理密封法。当裂缝较窄时，可以在裂缝处的表面涂抹细实砂浆或者化学材料，使材料充分渗入裂缝内部，填补裂缝。当裂缝较宽时，可以将裂缝表面处开凿成槽，将裂缝处人为扩大后再进行处理。
4.4、进行加固处理
当结构构件产生的裂纹位于主要受力构件的关键部位，且对结构构件造成安全影响，裂缝的继续发展会降低结构构件的承载能力，此时必须采用加固处理的方法。目前常用的加固方法有粘贴碳纤维加固、粘贴钢板加固、喷浆加固、增大面积加固等方法。
5、结语
混凝土结构裂缝问题比较复杂,需要在各个方面采取有效措施才能有效控制裂缝。在设计的过程中要对结构裂缝针对性分析,总结实践过程中遇到的问题和经验根据不同的裂缝性质采取不同的预防措施同时借鉴国内外先进的设计理念提高设计水平保证建筑物的承载力、安全性和使用寿命。
参考文献
[1]董萌.混凝土结构设计的抗裂措施探讨[J].中华民居(下旬刊),2014,02:153.
[2]宁向阳.混凝土结构设计抗裂措施探讨[J].江西建材,2014,03:37+41.
[3]李兴荣.刍议混凝土结构设计抗裂措施[J].经营管理者,2011,13:358.
[4]彭全敏.超长混凝土结构收缩裂缝控制研究[D].天津大学,2012.