徐超 浙江耀華規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司

1 前言

建筑與人們的日常生產(chǎn)生活息息相關(guān)，提高建筑的施工質(zhì)量是建筑行業(yè)永恒的研究課題。在建筑工程結(jié)構(gòu)中，混凝土材料是一種常見(jiàn)的建筑材料，由于該建筑材料的相關(guān)特性，如果設(shè)計(jì)工作出現(xiàn)錯(cuò)誤，就有可能出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂。建筑結(jié)構(gòu)對(duì)整體安全和穩(wěn)定有非常大的影響。本文從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行分析，認(rèn)為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)抓好設(shè)計(jì)工作質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)混凝土材料的管控，防范、控制溫度裂縫，優(yōu)化地基不均勻沉降等問(wèn)題，多措并舉，切實(shí)做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫控制工作。

2 混凝土裂縫成因研究的現(xiàn)實(shí)意義

混凝土裂縫問(wèn)題是備受關(guān)注的質(zhì)量通病，無(wú)論是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員、施工人員、監(jiān)理及業(yè)主都對(duì)裂縫控制作為施工質(zhì)量的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。裂縫的產(chǎn)生不僅對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性產(chǎn)生重大影響，也會(huì)直接影響建筑的美觀及使用功能。如：地下室外墻裂縫會(huì)造成地下室墻面滲水，墻面發(fā)霉等。裂縫還會(huì)影響混凝土與鋼筋的共同受力模式，混凝土開(kāi)裂會(huì)使鋼筋暴露于空氣或水中，從而腐蝕鋼筋，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性，減少結(jié)構(gòu)的使用年限。當(dāng)裂縫產(chǎn)生時(shí)，為了解決裂縫對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，往往會(huì)采取各種補(bǔ)救措施，這個(gè)過(guò)程也會(huì)造成資源和人力的浪費(fèi)。加強(qiáng)對(duì)混凝土裂縫的成因研究，能科學(xué)有效的找到混凝土開(kāi)裂的原因，從而控制混凝土設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中裂縫，有效提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和適用性，更好地實(shí)現(xiàn)建筑功能。

3 產(chǎn)生裂縫的原因分析

3.1 壓力因素的影響

壓力因素影響建筑結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常收縮是造成裂縫出現(xiàn)的主要原因。主要過(guò)程有：塑性、磁化和干燥?；炷两Y(jié)構(gòu)硬化的過(guò)程中，會(huì)蒸發(fā)大量的水蒸氣，建筑工程會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。但由于基礎(chǔ)樓層的限制，建筑物的收縮受到一定的限制，而且隨著收縮的不斷增加，對(duì)支座的約束也會(huì)增大，這時(shí)，混凝土?xí)l(fā)生開(kāi)裂的情況。鋸切力集中，使混凝土板產(chǎn)生裂縫，這時(shí)候裂縫的位置會(huì)出現(xiàn)在混凝土板的中間位置。此外，混凝土結(jié)構(gòu)的不完全凝固也是造成建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的重要因素，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)未達(dá)標(biāo)。

3.2 溫差引起的裂縫

部分地區(qū)氣候條件相對(duì)惡劣，天氣不穩(wěn)定。在天氣狀況不穩(wěn)定的地區(qū)，晝夜溫差很大，會(huì)出現(xiàn)炎熱或寒冷的天氣，在溫度變化中混凝土施工質(zhì)量得不到有效保證，這是因?yàn)榛炷灵_(kāi)裂與溫度有著非常大的關(guān)系。在混凝土振動(dòng)之前水分就發(fā)生了損失，這使得混凝土無(wú)論振動(dòng)多少次，也不能控制開(kāi)裂的現(xiàn)象，這是因?yàn)榛炷猎诘蜏丨h(huán)境下容易凍結(jié)，在這種情況下，混凝土的黏度也大大降低。

3.3 因施工過(guò)程質(zhì)量而產(chǎn)生的裂縫

施工過(guò)程質(zhì)量造成的裂縫主要由建筑物的澆筑、運(yùn)輸、裝配組成，如果相應(yīng)的施工人員在施工過(guò)程中粗心大意或相應(yīng)的施工工序不合理，就會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)各種裂縫，產(chǎn)生裂縫的結(jié)果大大影響混凝土的質(zhì)量。

3.4 收縮引起的裂縫

混凝土在施工過(guò)程中由于各種因素問(wèn)題，在不同程度上導(dǎo)致混凝土收縮，而在收縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的裂縫，導(dǎo)致混凝土整體體積逐漸變小。根據(jù)以往的相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生收縮裂縫主要是由于水分蒸發(fā)引起的裂縫及相應(yīng)的化學(xué)收縮裂縫等因素。收縮裂縫常在澆筑和養(yǎng)護(hù)工作完成一周左右時(shí)間逐漸出現(xiàn)，混凝土變形程度也隨相應(yīng)因素導(dǎo)致各不相同。

3.5 其他類型裂紋及其成因

不同類型的裂縫及其成因通常與不合適的混凝土材料密切相關(guān)。建設(shè)單位為追求一定的經(jīng)濟(jì)利益，在建筑材料的選擇階段、采購(gòu)階段違法作業(yè)，在施工階段使用有缺陷的建筑材料。此外，一些建筑出現(xiàn)裂縫是由于建筑施工技術(shù)應(yīng)用不充分，施工質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)也會(huì)出現(xiàn)裂縫。

4 房屋建筑結(jié)構(gòu)裂縫特征及危害

4.1 房屋建筑結(jié)構(gòu)裂縫特征

通過(guò)大量的調(diào)查研究，得出結(jié)論和分析，建筑物的裂縫具有以下特點(diǎn)：①房屋建筑結(jié)構(gòu)大部分裂縫出現(xiàn)在豎向結(jié)構(gòu)中，且與豎向結(jié)構(gòu)的高度有關(guān)。通過(guò)對(duì)裂縫觀察，發(fā)現(xiàn)裂縫通常是中間較寬，并沿建筑結(jié)構(gòu)延伸，裂縫末端無(wú)法確定位置。②大多數(shù)建筑物的裂縫寬度在0.3mm 以上。③裂縫主要集中在建筑物墻體的中部，而墻體的端部相對(duì)較小。④應(yīng)注意溫度對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫的影響，混凝土澆筑后不及時(shí)有效的養(yǎng)護(hù)是造成建筑物結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因。⑤建筑結(jié)構(gòu)中的裂縫如果不及時(shí)處理，會(huì)不斷發(fā)展擴(kuò)大，裂縫的數(shù)量和寬度不斷增加，進(jìn)一步破壞建筑結(jié)構(gòu)。⑥墻體裂縫處可能會(huì)出現(xiàn)滲漏，但滲漏并不嚴(yán)重。

4.2 房屋建筑結(jié)構(gòu)裂縫的危害

①降低建筑結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。建筑結(jié)構(gòu)中的裂縫會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)中鋼筋的性能，而建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂縫后，鋼筋會(huì)與空氣接觸并引起腐蝕。鋼筋的腐蝕直接降低其性能，削弱或喪失鋼筋對(duì)結(jié)構(gòu)的支撐能力，降低主體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。該結(jié)構(gòu)具有長(zhǎng)期影響，具有很高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

②降低建筑結(jié)構(gòu)的剛度。建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫后，會(huì)沿建筑結(jié)構(gòu)繼續(xù)發(fā)展，破壞程度不斷增加。隨著建筑結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生和變化，建筑結(jié)構(gòu)的剛度不斷減弱，最終導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的變形和破壞，直接影響建筑結(jié)構(gòu)的安全。

③建筑結(jié)構(gòu)的抗剪承載力減弱。建筑結(jié)構(gòu)中的裂縫不僅會(huì)降低工程質(zhì)量，還會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的抗剪承載力。建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度因裂縫而減弱，同時(shí)抗剪承載力也降低。

5 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裂縫的解決措施

5.1 控制溫度

溫度對(duì)混凝土施工質(zhì)量的影響，施工隊(duì)必須控制溫度變化，避免混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。當(dāng)然，天氣溫度很難控制，但施工隊(duì)?wèi)?yīng)避免在高溫或低溫開(kāi)展施工?？蛇x擇適合混凝土施工的氣候施工，有效防止混凝土溫度裂縫。如果無(wú)法改變溫度條件，在這種特殊情況下，施工隊(duì)必須采取適當(dāng)措施確保項(xiàng)目質(zhì)量。例如，當(dāng)高溫天氣持續(xù)時(shí)，在混凝土施工期間，必須定期噴水冷卻混凝土建筑現(xiàn)場(chǎng)，使混凝土中的水不會(huì)蒸發(fā)，混凝土黏度不會(huì)受到太大影響。當(dāng)天氣寒冷時(shí)，可對(duì)建筑材料加熱，還必須確保混凝土在較低溫度下不會(huì)凍結(jié)，這可以有效防止混凝土在施工后凍結(jié)和開(kāi)裂。

5.2 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)工作會(huì)直接影響混凝土的施工質(zhì)量，通過(guò)監(jiān)督施工團(tuán)隊(duì)能夠及時(shí)有效地保護(hù)混凝土施工，防止混凝土凝結(jié)?？梢栽诨炷潦┕るA段的材料表面覆蓋薄薄的塑料保護(hù)膜，可以有效防止溫度對(duì)混凝土的影響，還必須定期噴灑混凝土，防止混凝土中水分過(guò)多，降低混凝土黏度。此外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加強(qiáng)對(duì)混凝土樓板裂縫的控制。在進(jìn)行混凝土樓板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)模板支撐結(jié)構(gòu)的整體剛度，以防止在澆筑階段由于不均勻沉降而引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的變化。

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，陽(yáng)角、轉(zhuǎn)角和東西向單元跨結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)需要采用雙向雙層鋼筋，有些角間距做不到。在建筑物跨度超過(guò)4m的部分，必須將負(fù)彎矩鋼框架分開(kāi)穿通，并在外墻邊緣安裝放射性鋼筋。每個(gè)角的徑向鋼筋不得少于8根，長(zhǎng)度要求至少為2.1m。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的要求，合理控制鋼筋間距，其他樓板的角度要求也可以達(dá)到后期的標(biāo)準(zhǔn)。配合徑向鋼筋的厚度，可有效消除裂縫。

5.3 保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性

以往工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因是早期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。設(shè)計(jì)師不按要求去施工現(xiàn)場(chǎng)檢查，對(duì)所用材料不夠了解，單方面按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這種情況下，建筑物的規(guī)模與場(chǎng)地的實(shí)際約束條件不匹配，一方面容易影響正常的施工進(jìn)度，另一方面也容易造成結(jié)構(gòu)質(zhì)量問(wèn)題。因此，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活動(dòng)必須盡可能多地收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查和測(cè)量，合理設(shè)置建筑物的標(biāo)準(zhǔn)剛度體系，需要結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)各部分的尺寸。

5.4 結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度尺寸設(shè)計(jì)的合理性

相關(guān)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意建筑結(jié)構(gòu)布局的規(guī)律性，避免布局外觀突然變化。如果結(jié)構(gòu)平面存在不平整，結(jié)合實(shí)際情況，需要在缺口邊緣設(shè)計(jì)受拉梁，同時(shí)對(duì)于缺口周圍的樓板加厚處理。在加工缺口的過(guò)程中，需要按照相關(guān)的規(guī)定和施工要求，調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，如果結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度不符合有關(guān)規(guī)定，則應(yīng)設(shè)置后澆帶以減小結(jié)構(gòu)尺寸。一般情況下，后澆帶應(yīng)設(shè)置在1/3跨度的位置，后澆帶寬度應(yīng)控制在800mm～1000mm 范圍內(nèi)。膨脹加強(qiáng)帶的寬度宜為2000mm，在加強(qiáng)帶兩側(cè)布設(shè)致密的網(wǎng)狀絲網(wǎng)，使混凝土與后澆帶外側(cè)分離。同時(shí)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用整體設(shè)計(jì)理念。在建筑結(jié)構(gòu)的受力設(shè)計(jì)中，掌握結(jié)構(gòu)基本受力原理，讓受力分析以及受力圖能夠保持一致性。同時(shí)綜合考慮強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性。例如，在對(duì)30層的辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師可以通過(guò)加大構(gòu)件的截面及配筋，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抵抗變形及構(gòu)件內(nèi)力的能力，使構(gòu)件在外力干擾下保持原有平衡，從而調(diào)節(jié)建筑結(jié)構(gòu)的受力平衡，防止因受力不平衡而產(chǎn)生較深的裂縫。

5.5 控制工程施工質(zhì)量

建筑混凝土的施工質(zhì)量控制直接關(guān)系到建筑的安全穩(wěn)定。因此，在施工過(guò)程中，施工單位必須切實(shí)提高混凝土施工技術(shù)水平，施工人員必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)。在混凝土澆筑的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮施工環(huán)境的影響，在高溫環(huán)境下施工時(shí)，須采用分層澆筑施工，并使用散熱功能，有效降低混凝土溫度，改善外界環(huán)境高溫的不利影響。還可以選擇埋設(shè)水管進(jìn)行物理冷卻，這樣可以改善建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)，既保證了混凝土結(jié)構(gòu)的施工溫度，又可以鎖住混凝土中的水分和提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性。在混凝土材料澆筑過(guò)程中，施工人員應(yīng)充分考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工位置，確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不受混凝土澆筑工作的干擾，有效保證穩(wěn)定性。

保持整個(gè)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。例如，在建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)中，梁體與建筑物樓板之間的混凝土材料的強(qiáng)度應(yīng)盡可能保持相等，混凝土強(qiáng)度應(yīng)與建筑物強(qiáng)度相同。墻和柱混凝土材料。如果建筑物的梁、柱、墻的混凝土等級(jí)超過(guò)樓板混凝土強(qiáng)度，需要有效調(diào)整節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土強(qiáng)度，以提高承載力和抗裂性。如有必要，為了防止接頭出現(xiàn)裂縫，需要通過(guò)校核計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，確認(rèn)是否增加接頭的配筋以增加抗裂性能。

5.6 加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了控制施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，首先要加強(qiáng)混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。許多建設(shè)項(xiàng)目都沒(méi)有對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善的分析。根據(jù)調(diào)查顯示，大多數(shù)混凝土仍存在質(zhì)量問(wèn)題。因此，對(duì)于混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相關(guān)工作人員要拿出合理的設(shè)計(jì)方案，要重視加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)增加混凝土用量進(jìn)一步推進(jìn)設(shè)計(jì)工作。特別是與其他建筑材料相比，需要考慮混凝土整體熱收縮的化學(xué)性質(zhì)以及在混合過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)，要科學(xué)進(jìn)行混凝土的合理配比，使混凝土在一定程度上達(dá)到最穩(wěn)定的狀態(tài)。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要考慮混凝土對(duì)外界環(huán)境的溫度、設(shè)備的使用等各個(gè)方面的影響。

當(dāng)然，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要堅(jiān)持實(shí)用、合理的設(shè)計(jì)原則，最大限度地發(fā)揮混凝土在整個(gè)建設(shè)工程中的作用。因此，在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，有關(guān)部門(mén)應(yīng)更加重視本領(lǐng)域相關(guān)工作者的工作，建設(shè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)提高本領(lǐng)域的專業(yè)能力。

5.7 加強(qiáng)混凝土原材料質(zhì)量控制

要想解決混凝土裂縫問(wèn)題，還須從混凝土原材料的質(zhì)量控制入手。從某種意義上說(shuō)，混凝土的采購(gòu)一定要正規(guī)，同時(shí)加強(qiáng)原材料的質(zhì)檢過(guò)程，做好相關(guān)檢驗(yàn)材料的登記及備案，以便產(chǎn)生混凝土質(zhì)量時(shí)，可以從混凝土供應(yīng)的源頭追溯原因。此外，在混凝土材料的運(yùn)輸及儲(chǔ)存過(guò)程中，需采取合理、適當(dāng)?shù)谋Ｕ洗胧悦猸h(huán)境中各類因素影響材料的力學(xué)及化學(xué)性能。

5.8 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員整體素質(zhì)

對(duì)于整個(gè)建設(shè)工程，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)應(yīng)明確施工過(guò)程的注意事項(xiàng)和圖解，為制定施工方案提供前提條件。由于建筑物的施工計(jì)劃是人決定的，施工人員的整體素質(zhì)水平的高低與工程的施工質(zhì)量是相互影響的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師素質(zhì)的高低可以有效指導(dǎo)和解決施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各種問(wèn)題，例如：高水平的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師可以預(yù)見(jiàn)施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，能準(zhǔn)確把控施工過(guò)程中難點(diǎn)，提前為施工單位提供合理的施工建議及處理措施。此外，在建筑施工過(guò)程中，高素質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員會(huì)定期評(píng)估和溝通施工人員及工藝，及時(shí)了解他們的問(wèn)題與想法，為以后的設(shè)計(jì)項(xiàng)目整理經(jīng)驗(yàn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

總體而言，對(duì)于當(dāng)前施工過(guò)程中出現(xiàn)的混凝土開(kāi)裂問(wèn)題，無(wú)論是設(shè)計(jì)人員還是施工人員都需要重視解決這一問(wèn)題。雖然行業(yè)內(nèi)對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因的研究也越來(lái)越多，但是裂縫產(chǎn)生的原因十分復(fù)雜，迄今為止都沒(méi)有成套的措施能夠完全解決混凝土開(kāi)裂問(wèn)題。因此，只能依靠設(shè)計(jì)人員及施工人員的不斷努力，力求將混凝土的裂縫控制在合理的范圍內(nèi)，才能確保建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性及可靠性。