建筑结构中的裂缝研究

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1按照裂缝类型分析裂缝原因

现今，混凝土结构已经成为现代建筑结构设计的主要元素，但是混凝土容易受到气候、温度、设计、施工等因素的影响出现结构裂缝的问题。

1．1荷载裂缝

钢筋混凝土在长期荷载的作用下产生开裂的现象是荷载裂缝，既有机构构件上的长期荷载也有结构自身重量的荷载。在结构设计时必须考虑长期荷载的抗裂性。比如办公楼设计活荷载的标准。而我国荷载设计值相比于其他国家是较低的，而且混凝土强度设计值又高于其他国家，所以混凝土荷载能力远远低于其他国家，建筑结构也容易产生裂缝现象。

1．2温度应力裂缝

混凝土线性膨胀系数为1×10－5/0C。混凝土内外温差较大产生压应力从而产生拉应力，这种拉应力超过混凝土的极限抗压强度，会形成裂缝叫做温度应力裂缝。混凝土失水、含水量不足时混凝土收缩开裂的主要原因，特别是在外部环境干燥而内部水分不足的情况下容易导致裂缝沿着构件贯通，使混凝土建筑表面结构出现裂缝。混凝土由于温度发生冷缩或者干缩会使结构构件在温度应力下产生裂缝。构件和温度应力的关系可以通过以下公式阐述:amax=0．5μyl，其中，a—构件中央最大温度应为;μ—构件与搁置面之间的摩擦系数;y—构件材料的重力密度;l—构件的长度温度应力随着构件长度的增大而变大，这样容易引起裂缝。所以构件长短也需要在结构设计中得到重视。如何保持混凝土水分是避免温度应力裂缝发生的关键点，而混凝土收缩导致的裂缝现象大多出现在施工过程中，所以混凝土在浇注的施工过程中就应该注意水分的蒸发，还有水灰配合比受外界因素的影响而发生的变化。混凝土浇注后3－4小时由于大风天气和炎热天气容易使表面水分蒸发过快，施工人员可以采取在混凝土表面覆盖草袋或者塑料薄膜等保湿物体防止水分流失。在建筑工程中，应尽量避免由于温度产生的裂缝，保持混凝土的水分，避免建筑结构表面出现开裂的现象。

1．3塑性沉降裂缝

沉降裂缝是因为混凝土主骨料等比重大的颗粒沉降时受到钢筋、模板的阻碍而产生竖向体积缩小的变形裂缝。位于钢筋上部、结构变截面的地方。沉降收缩裂缝是混凝土不均匀收缩产生的，所以应该减少混凝土沉降收缩量，比如优化混凝土配合比;充分振捣;二次振捣;健全混凝土面层质量保证体系沉降缝的合适设置能够有效防治墙体裂缝。减少建筑物长高比，对软弱地基，长高比宜小于或等于2.5，以增加建筑的整体刚度。(表1)表1沉降缝宽度房屋层数沉降缝宽度二～三层50～80mm四～五层80～120mm五层以上＞120mm

1．4设计不合理、施工不当

结构设计不合理，比如荷载计算差错、构造不合、梁的跨度过大或过小、配筋位置不当、节点不合理等容易引起结构先天性缺陷。

2预防结构设计裂缝出现的措施

(1)在整体设计时要从大局出发，注重结构的整体刚度。防止房屋不均匀沉降引起结构内部拉应力、建立的产生，降低结构抵抗温度应力的能力。在结构设计之初就对结构进行精确的计算和反复检查，以免漏算和误算。设计资料和数据也要正确记载和把关核算。

(2)在中国工程设计采取的是明确的设计规范，对于荷载裂缝有明确的计算公式和严格的允许宽度限值。工程设计必须满足承载力的极限状态和使用极限状态。所以在结构设计时充分考虑到建筑的荷载能力，达到国家规定指标和设计规范。

(3)砌体结构裂缝主要指荷载变化和变形变化引起的裂缝。这类裂缝主要是人为因素造成。比如设计不合理、施工不达标、使用不当等。防止砌体裂缝的主要手段有:一、采取屋盖上使用保温层或者隔热层，使屋面和墙体的温差减小能够有效控制温度裂缝，屋面设计要符合隔热保温措施。二、在墙体中设置伸缩缝，防止砌体干缩引起的墙体竖向裂缝。在美国等国家会使用规范的砌体材料来对收缩变形加以控制。普通混凝土砌块的收缩率是0.2－0.6mm/m，轻质骨料混凝土收缩变形会更大，灰砂砖收缩率则会更小。

(4)混凝土是建筑施工最主要的材料之一，它具有不可替代性。所以混凝土的质量也决定了建筑结构的质量。凝土是由水泥、砂石骨料、水、外掺加料等成分组成，这些材料的好坏对混凝土的影响较大，如水泥就应该选择水热化较低的水泥;粗骨料选用表面粗糙、空隙较小、含泥量低、无碱性反应的中砂;外加剂采用碱水剂等改善混凝土工作性能。不仅是混凝土的本身质量，还有配料、成分配合比例也能影响混凝土的质量。设计时应该严格把控水灰比和水泥用量，使用低水灰比、低用水量的配料。微膨胀混凝土的配合比例合适、施工养护好可以提高结构抵抗温度裂缝的能力。但是微膨胀混凝土膨胀性具有很大的离散特性，所以在超长混凝土中使用微膨胀剂就需要根据添加量和伸缩缝之间的定量关系进行谨慎的计算，加上后浇带、加强带等措施才能有效避免减轻屋面板温度裂缝的产生。

(5)模板的质量和施工合理性也能引起混凝土裂缝的形成。特别是模板不牢固容易受荷载力的影响变形，从而形成裂缝或者下塌。在施工过程中也有为了增加模板的周转率在混凝土未形成规定的荷载力时拆除模板，使结构荷载过早，从而出现裂缝。支模架搭设不合理，支撑力不够，混凝土会出现裂缝，所以施工技术没有按照规范要求来，

3结束语

建筑结构设计出现的裂缝多种多样，而且解决措施的针对性和范围也有所不同。结构设计师和工程技术人员需要结合实际情况对各种裂缝的原因进行观察和分析，做好合理设计、规范施工、安全维护等措施，有效防控裂缝的出现。

作者：徐利华单位：江西省环球建筑设计院