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摘要：裂缝（包括微观裂缝和宏观裂缝）不可避免，但裂缝的数量和宽度如果过多发展，就会引起渗漏、保护层脱落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等，严重影响结构耐久性、持久强度和美观。所以，结构设计尤其是大体积、超长混凝土结构设计，采取措施预防出现裂缝，控制裂缝宽度，对有害裂缝进行处理是一个值得探讨的重要课题。本文分析了混凝土结构裂缝类型，提出了应對措施。
关键词：建筑；结构设计；裂缝；类型； 措施
中图分类号： S611文献标识码：A 文章编号：
建筑工程建设，关系到人民的切身利益。建筑出现的裂缝，轻者影响美观，重者影响安全使用，甚至会造成不良的社会影响，由于对建筑的结构情况不甚了解，建筑一旦出规裂缝，使人们产生不安全感或恐慌，有的裂缝会造成屋面、墙面、地面渗漏，门窗变形、外墙抹面脱落等现象，给用户带来许多烦恼，因此在建筑结构设计时，应高度重视，认真分析，使裂缝隐患尽可能消除。
一、混凝土结构裂缝类型
实际上,钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因,其中最常见的是混凝土早期裂缝,混凝土早期裂缝有以下几种:
1、温度应力裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝上的龄期很短。抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。
2、 塑性沉降裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板)而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3 小时之间, 混凝土尚处在塑性状态。混凝土表面消失水光时立即产生,沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。
3、 塑性收缩裂缝
此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表面出现,产生的原因主要是混凝土浇注后3-4小时左右表面没有被覆盖。特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩,此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。
二、建筑结构设计中的混凝土裂缝控制的方法
1、 平面布置
设计建筑平面时要保持规则状态， 防止平面出现异常变化当平面出现凹口时， 则要对凹口处边缘添设拉梁， 凹口周边的楼板要增大厚度且添设配筋 对房屋长度的控制要严格按照标准进行， 当长度超出标准范围且超出较小时， 可对中部设置收缩后浇带， 后浇带之间的距离在 30 m， 位置在梁和楼板的 1 /3 跨处，宽度在900 mm 左右 在房屋长度超出标准范围且超出较大时，则要添加变形缝， 若建筑物裙房和主楼之间的高差值较大， 则需要对中间部位设置沉降缝或后浇带， 以此缩小由基础沉降造成的裂缝。针对外露的相关构件， 在水平长度大于 12 m 后要添加伸缩缝， 间距需小于12 m， 如: 挂板、 栏板、 檐口、 雨篷等。 若房屋长度超过40 m 时， 则需在楼板中部添加后浇带， 以此降低混凝土收缩应力及温度影响。
2、 混凝土强度等级的设计
由于高强度等级混凝土的应用越来越广泛，可供实际应用的混凝土强度等级也越来越高，这就为设计人员减少结构柱墙的尺寸，增加建筑平面的有效使用面积提供了越来越大的空间。但是，随着混凝土强度等级的提高也使混凝土中水泥的用量大大增加，大量的研究和实验表明：水泥用量越大，含水量越高,则混凝土收缩变形越大， 这就意味着，混凝土收缩开裂的可能性也越大。特别是泵送混凝土，C20~ C60 泵送混凝土水泥用量一般达350 kg/ m3~ 600 kg/ m3。水泥在水化过程中会产生大量的热量，每克水泥大约放出502 J 的热量，如果以水泥用量350 kg/ m3~600 kg / m3 来计算，每立方米混凝土将放出175. 7 kJ~ 301. 2 kJ的热量，温差产生温度应力，温度越大，温度应力也越大。当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力( 包括混凝土抗拉强度) 时，就会使混凝土产生早期裂缝。据实验研究，每立方米混凝土的水泥用量增减10 kg ，混凝土水化使混凝土的温度相应升高或降低1 ℃ 。可见，降低水泥用量对于解决混凝土裂缝确实可以起到非常重要的作用。国内某大城市已经出台了一份《控制住宅工程钢筋混凝土现浇楼板裂缝的技术导则》， 其中对楼板混凝土强度等级的现浇楼板强度等级不宜大于C30。
3、 配筋设计
适当的提高构件的配筋率， 对控制构件的裂缝宽度很有效在 GB 50010- 2011 混凝土结构设计规范中， 对受拉钢筋的最小配筋率作出了明确规定: 0． 2 和 45ft/ fy 中的较大值 对梁和板等不同构件， 规范对其配筋率和钢筋间距都有明确规定， 对板的受力钢筋的配置， 宜选用直径较小间距较密为原则， 这样可以相对减小构件裂缝。 所以严格按规范的规定进行构造配筋和设置间距( 包括受力和构造配筋) ， 对混凝土结构的裂缝控制起至关重要的作用。建筑的屋面传热系数宜不大于1． 0 W/ ( m2.K) ， 屋面板的结构配筋宜采用双层双向配筋， 对板面无负筋的区域， 可以将板的支座负筋拉通， 也可以在板无负筋的区域配置双向钢筋网， 与板负筋搭接四边嵌固的现浇楼板， 板的收缩受双向约束， 宜在板的四大角产生45°的裂缝， 中部产生贯穿裂缝， 在房屋屋面板阴阳角变形应力集中的地方， 宜增设双层双向间距100 mm 的配筋， 其范围为板跨度的1 /4， 或增设5 φ10 mm 放射钢筋。
4、钢筋的选取布置
实践和研究表明, 合理配置钢筋对于混凝土抗裂能起到很好的作用。
目前, 在工程辅助设计软件中, 结构软件是自动化程序最高的。自动化程度高固然可以提高工作效率, 但是也使设计人员习惯性地过于依赖程序自动出来的图纸。实践证明, 梁、柱在配置同样的钢筋面积时, 纵向受力钢筋配置条数多较条数少的抗裂效果要好, 这主要因为钢筋布置得分散一点, 有利于结构在受力时混凝土和钢筋所受力能分布的均匀一点, 有利于混凝土和钢筋受力时更好地共同作用, 避免受力集中。但是, 往往结构辅助设计程序自动选取的钢筋通常都是直径较粗, 条数较少, 这就要求在设计过程中进行必要的人工干预, 在配置同样钢筋面积的前提下, 调整钢筋的选取。在保持钢筋面积一样, 不提高工程造价的情况下, 尽可能地为提高建筑物的抗裂能力增加一些贮备。
综上所述 ，建筑结构裂缝问题是建筑工程施工与使用过程中经常出现的一种问题,而且很难进行有效根治，为此要想解决这一问题,必须坚持预防为主,防治结合的基本原则。针对导致建筑结构产生裂缝的各种问题进行分析与研究，加强设计阶段对建筑结构裂缝问题的防御,同时施工过程中还要充分保障混凝土性质符合建筑施工标准，此外还须对建筑施工工序进行有效控制。在建筑物使用过程中针对建筑结构裂缝问题要及时采取有效措施加以预防,避免问题愈演愈烈,影响建筑物的正常使用。
参考文献：
[1]仲维奇. 浅析混凝土裂缝的成因与控制措施[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(17)
[2] 郭从超, 赵秋思. 混凝土裂缝成因和防治措施[J]. 科技风, 2010,(14)
[3] 韩剑甬, 吴素霞, 李思强. 浅谈多层房屋结构抗震设计[J]. 科技致富向导, 2011,(20)
关键词：建筑；结构设计；裂缝；类型； 措施
中图分类号： S611文献标识码：A 文章编号：
建筑工程建设，关系到人民的切身利益。建筑出现的裂缝，轻者影响美观，重者影响安全使用，甚至会造成不良的社会影响，由于对建筑的结构情况不甚了解，建筑一旦出规裂缝，使人们产生不安全感或恐慌，有的裂缝会造成屋面、墙面、地面渗漏，门窗变形、外墙抹面脱落等现象，给用户带来许多烦恼，因此在建筑结构设计时，应高度重视，认真分析，使裂缝隐患尽可能消除。
一、混凝土结构裂缝类型
实际上,钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因,其中最常见的是混凝土早期裂缝,混凝土早期裂缝有以下几种:
1、温度应力裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后,聚积在内部的水泥水化热不易散发,造成混凝土的内部温度升高,而混凝土表面散热较快,这样形成较大的内外温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝上的龄期很短。抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。
2、 塑性沉降裂缝
此类裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍(如钢筋、模板)而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至3 小时之间, 混凝土尚处在塑性状态。混凝土表面消失水光时立即产生,沿着梁及板上面钢筋的走向出现,主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。
3、 塑性收缩裂缝
此类裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后,在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表面出现,产生的原因主要是混凝土浇注后3-4小时左右表面没有被覆盖。特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快,或者是基础、模板吸水过快,以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩,此时混凝土强度趋近于零,不能抵抗这种变形应力而导致开裂。
二、建筑结构设计中的混凝土裂缝控制的方法
1、 平面布置
设计建筑平面时要保持规则状态， 防止平面出现异常变化当平面出现凹口时， 则要对凹口处边缘添设拉梁， 凹口周边的楼板要增大厚度且添设配筋 对房屋长度的控制要严格按照标准进行， 当长度超出标准范围且超出较小时， 可对中部设置收缩后浇带， 后浇带之间的距离在 30 m， 位置在梁和楼板的 1 /3 跨处，宽度在900 mm 左右 在房屋长度超出标准范围且超出较大时，则要添加变形缝， 若建筑物裙房和主楼之间的高差值较大， 则需要对中间部位设置沉降缝或后浇带， 以此缩小由基础沉降造成的裂缝。针对外露的相关构件， 在水平长度大于 12 m 后要添加伸缩缝， 间距需小于12 m， 如: 挂板、 栏板、 檐口、 雨篷等。 若房屋长度超过40 m 时， 则需在楼板中部添加后浇带， 以此降低混凝土收缩应力及温度影响。
2、 混凝土强度等级的设计
由于高强度等级混凝土的应用越来越广泛，可供实际应用的混凝土强度等级也越来越高，这就为设计人员减少结构柱墙的尺寸，增加建筑平面的有效使用面积提供了越来越大的空间。但是，随着混凝土强度等级的提高也使混凝土中水泥的用量大大增加，大量的研究和实验表明：水泥用量越大，含水量越高,则混凝土收缩变形越大， 这就意味着，混凝土收缩开裂的可能性也越大。特别是泵送混凝土，C20~ C60 泵送混凝土水泥用量一般达350 kg/ m3~ 600 kg/ m3。水泥在水化过程中会产生大量的热量，每克水泥大约放出502 J 的热量，如果以水泥用量350 kg/ m3~600 kg / m3 来计算，每立方米混凝土将放出175. 7 kJ~ 301. 2 kJ的热量，温差产生温度应力，温度越大，温度应力也越大。当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力( 包括混凝土抗拉强度) 时，就会使混凝土产生早期裂缝。据实验研究，每立方米混凝土的水泥用量增减10 kg ，混凝土水化使混凝土的温度相应升高或降低1 ℃ 。可见，降低水泥用量对于解决混凝土裂缝确实可以起到非常重要的作用。国内某大城市已经出台了一份《控制住宅工程钢筋混凝土现浇楼板裂缝的技术导则》， 其中对楼板混凝土强度等级的现浇楼板强度等级不宜大于C30。
3、 配筋设计
适当的提高构件的配筋率， 对控制构件的裂缝宽度很有效在 GB 50010- 2011 混凝土结构设计规范中， 对受拉钢筋的最小配筋率作出了明确规定: 0． 2 和 45ft/ fy 中的较大值 对梁和板等不同构件， 规范对其配筋率和钢筋间距都有明确规定， 对板的受力钢筋的配置， 宜选用直径较小间距较密为原则， 这样可以相对减小构件裂缝。 所以严格按规范的规定进行构造配筋和设置间距( 包括受力和构造配筋) ， 对混凝土结构的裂缝控制起至关重要的作用。建筑的屋面传热系数宜不大于1． 0 W/ ( m2.K) ， 屋面板的结构配筋宜采用双层双向配筋， 对板面无负筋的区域， 可以将板的支座负筋拉通， 也可以在板无负筋的区域配置双向钢筋网， 与板负筋搭接四边嵌固的现浇楼板， 板的收缩受双向约束， 宜在板的四大角产生45°的裂缝， 中部产生贯穿裂缝， 在房屋屋面板阴阳角变形应力集中的地方， 宜增设双层双向间距100 mm 的配筋， 其范围为板跨度的1 /4， 或增设5 φ10 mm 放射钢筋。
4、钢筋的选取布置
实践和研究表明, 合理配置钢筋对于混凝土抗裂能起到很好的作用。
目前, 在工程辅助设计软件中, 结构软件是自动化程序最高的。自动化程度高固然可以提高工作效率, 但是也使设计人员习惯性地过于依赖程序自动出来的图纸。实践证明, 梁、柱在配置同样的钢筋面积时, 纵向受力钢筋配置条数多较条数少的抗裂效果要好, 这主要因为钢筋布置得分散一点, 有利于结构在受力时混凝土和钢筋所受力能分布的均匀一点, 有利于混凝土和钢筋受力时更好地共同作用, 避免受力集中。但是, 往往结构辅助设计程序自动选取的钢筋通常都是直径较粗, 条数较少, 这就要求在设计过程中进行必要的人工干预, 在配置同样钢筋面积的前提下, 调整钢筋的选取。在保持钢筋面积一样, 不提高工程造价的情况下, 尽可能地为提高建筑物的抗裂能力增加一些贮备。
综上所述 ，建筑结构裂缝问题是建筑工程施工与使用过程中经常出现的一种问题,而且很难进行有效根治，为此要想解决这一问题,必须坚持预防为主,防治结合的基本原则。针对导致建筑结构产生裂缝的各种问题进行分析与研究，加强设计阶段对建筑结构裂缝问题的防御,同时施工过程中还要充分保障混凝土性质符合建筑施工标准，此外还须对建筑施工工序进行有效控制。在建筑物使用过程中针对建筑结构裂缝问题要及时采取有效措施加以预防,避免问题愈演愈烈,影响建筑物的正常使用。
参考文献：
[1]仲维奇. 浅析混凝土裂缝的成因与控制措施[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(17)
[2] 郭从超, 赵秋思. 混凝土裂缝成因和防治措施[J]. 科技风, 2010,(14)
[3] 韩剑甬, 吴素霞, 李思强. 浅谈多层房屋结构抗震设计[J]. 科技致富向导, 2011,(20)