试议裂缝对建筑结构设计裂缝理由及措施

论文导读：
摘要： 混凝土结构中存在微裂缝是一种普遍现象，裂缝的出现不仅会影响建筑物的正常使用功能，而且容易引起钢筋的锈蚀，加快混凝土碳化，降低材料的耐久性，进而影响结构的承载能力.本文论述了结构的痕迹裂缝原因及采取的措施。
关键词：结构设计；裂缝摘自：学年论文格式www.7ctime.com
；防治措施

一、 裂缝对钢筋混凝土结构造成的危害

1.钢筋混凝土结构受力重新分配钢筋混凝土结构正常使用时，钢筋抵抗拉力，混凝土则抵抗压力，当钢筋混凝土结构开裂之后，裂缝处的钢筋与混凝土锚固失效，钢筋的应力变化极大，混凝土由整体变为破碎的各部分，上部混凝土受压区高度相对变小，压应力也急剧增长。
2.钢筋混凝土结构的抗剪能力下降当钢筋混凝土结构开裂之后，混凝土由一个整体被分为各支离破碎的部分，混凝土的各个截面不再完整，使得起到抗剪作用的净截面面积减小，整体的抗剪能力大幅度下降。
3.钢筋混凝土结构的刚度减小钢筋混凝土结构开裂比较严重时，裂缝截面处的中性轴上移，结构的变形加大，刚度减小，整体挠度随着裂缝的发展而激增。
4.钢筋混凝土结构的疲劳度下降裂缝的出现不但降低了结构的整体刚度，还使得钢筋及混凝土长时间处于高应力拉压状态，降低了它们的疲劳寿命，从而降低了整体结构的疲劳度。
5.钢筋混凝土结构的强度降低裂缝的出现致使结构中的钢筋外露，空气及水分中有腐蚀作用的成分侵入混凝土内部，引起钢筋锈蚀及混凝土质变，导致整个结构强度逐渐降低，强度的降低又会加大裂缝的扩展，最终造成结构的受力性能进一步恶化，钢筋混凝土结构的耐久性及使用性能严重下降。

二、筋混凝土裂缝产生的原因分析

1、建筑结构设计的原因

建筑设计不合理会导致混凝土结构中出现裂缝，主要表现在：结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝；对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝；构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝；未充分考虑混凝土构件的收缩变形；采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。混凝土在硬化过程中，由于水分蒸发、体积逐渐缩小，产生收缩，而板的四周由于受到支座的约束，不能自由伸展，当混凝土的收缩所引起板的约束应力超过一定程度时，必然引起现浇表面的开裂。

2、混凝土材料的因素

不同种类和不同用量的水泥拌制的砂浆干缩性变化很大。矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥的收缩大，而粉煤灰水泥收缩值较小，快硬性水泥收缩大。一般来说，其水灰比不变，水泥用量越多，混凝土的收缩率越大，因为混凝土的干缩主要产生于水泥浆的干缩，水泥浆越少，混凝土中骨料对干缩的制约作用越显著。
其次，混凝土中水的蒸发引起混凝土的收缩，水灰比越大水泥浆越稀，收缩率越大开裂的可能性也越大。同时减少用水量和水泥量对于改善干缩、提高混凝土的抗裂更为有效，但应在正确的方法指导下采用，必须保证混凝土的设计强度要求。
再次，粗细骨料含泥量过大、骨料颗粒级配不良都会造成混凝土收缩增大，从而诱导裂缝的发生，骨料的密度大、级配好、弹性模量高、骨料粒径大则可减少混凝土的收缩。外加剂和掺合料会影响混凝土的硬化速度、混凝土的用水量、混凝土的收缩和徐变，从而会对混凝土的开裂产生影响，掺有外加剂的混凝土干缩值较大，特别是初期干缩值较大。

3、混凝土材料的配合比

集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。混凝土水灰比过大，或使用过量粉砂也可以使楼板产生裂缝。当用同一品种及相同强度等级水泥时，混凝土强度等级主要取决于水灰比。当水泥水化后，多余的水分就残留在混凝土中，形成水泡或蒸发后形成气孔，减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面，在荷载作用下，可能在孔隙周围产生应力集中，使楼板表面出现裂缝，而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大，拉力强度低，容易因塑性而产生裂缝。配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等。

4、施工工艺及养护的原因

混凝土拌和不匀、拌和时间过长，运输时间过长、运输泵送时改变了配合比，浇筑顺序不合理、速度太快等施工会改变混凝土的质量，降低混凝土的性能，引起浇筑后混凝土结构或构件的裂缝。现场振捣混凝土时，振捣或插论文导读：
入不当，漏振、过振或振捣抽撤过快，会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的发生。施工中，振捣棒直接搁在钢筋上进行振动，钢筋被扰动，同时使得浇筑完的混凝土过早受到振动，影响了钢筋与混凝土的握裹作用，也影响了混凝土的均匀性与密实性。钢筋保护层厚度不足，造成钢筋与混凝土的握裹作用减小，对混凝土变形开裂的约束作用减弱。在风速过大或烈日暴晒的情况下施工，混凝土的收缩值大。大体积混凝土构件浇筑后，抹面的次数和保温工作不到位，易产生表面收缩裂缝。

三、 当前钢筋混凝土结构裂缝控制设计方面存在的问题

1.未重视结构设计原则当前我国规范规定的结构设计原则为:建筑结构的设计必须要满足承载力极限状态及正常使用极限状态，前者是保证建筑结构不会发生破坏及失稳等破坏的极限标准，而后者则是保证建筑结构不出现超过正常使用状态的变形、裂缝以及可靠、耐久等其它影响正常使用的极限标准。当前许多设计人员只注重满足承载力极限状态，而正常使用极限状态却往往被忽视。
2.简化计算，导致与实际受力不符很多的设计人员在计算钢筋混凝土结构时，为求简单，往往将复杂受力体系简化为简单的结构，如将双向板当单向板计算，这样计算出的配筋往往与实际的受力情况不符，导致结构构件局部产生裂缝。
3.忽视了结构设计的整体性由于现在设计的分工，设计人员往往是你计算你的梁，我设计我的柱，忽视了结构本身的整体性及协调性，建筑结构的设计是一个整体性的设计，在计算以及配筋时，必须考虑到结构与结构之间、构件与构件之间的变形协调问题，同时，相临结构构件在角边处的应力影响现象也要重视。

五、 钢筋混凝土结构的裂缝控制在结构设计方面的对策

1合理简化结构体系根据实际情况，对复杂的结构体系进行合理简化，运用概念设计理念，对实际存在而又被忽略的变形及受力要在计算配筋时加以考虑，对于结构易出现裂缝部位，可根据经验采取适当的措施进行预防。
2.结构的尺寸设计要适当前文已经提到，温差及材料的变形均会导致钢筋混凝土结构开裂，当结构的尺寸过长时，结构因温差及材料的变形所引起的应力就会越大，此时建筑的墙体与楼板易出现横向裂缝，经统计发现，结构的应力与其长度呈非线性关系，因此在设计时必须要保证结构的尺寸满足设计规范要求，以防止或减少结构裂缝的出现。
3.结构的形状及布置要尽量规则结构的形状及布置不规则时，由于各方向上结构的刚度不一，因此产生的变形也不尽相同，在结构的刚度薄弱处易形成裂缝。因此在设计时应尽量保证结构形状以及结构布置的规则性。
4.对板类构件裂缝控制采取防治措施对于易出现裂缝的屋面及楼面钢硅构件，在结构设计时可采用预应力混凝土，在楼面板预埋管线时，对管线进行支架固定，在管线交叉处要采用专门设计的接线盒以减少钢筋混凝土板的刚度削弱。

四、案例分析

四川某工厂建造了一处18层的砖混结构的住宅区，其中条形建筑有12幢，点式建筑有6幢。工程在建设之前，委托了某一地质勘察的机构对建筑的地基按要求进行了仔细勘察。工程历经3年正式完工，空置了半年后发现有6幢条形建筑出现了墙体裂开的现象，其裂缝多是斜向的，而且一楼到七楼到均出现裂缝，而且部分还出现了向外倾斜的趋势；4幢点式建筑出现整体倾斜。在仔细的观察分析后发现，出现问题的10幢建筑都出现了地基不均匀导致下沉的现象，其中下沉最大的为150厘米以上。该事故发生后，相关部门对此工程的质量进行鉴定，对工程的勘探、设计以及施工资料等进行审核，对该工程的地质情况重新进行补勘。结果显示，该住宅区是建筑在一条古河道上方，河道的沟内沉寂的淤泥层都是新进的沉积物，其土质非常的松软，属于承载力低、压缩性高的土层，且具有一定厚度。加上住宅建筑的基地附加压力就易于出现大幅度的下沉。因此，凡是古河道流经的10幢建筑物都出现了地基下沉的现象，其他的建筑物均无此现象，应对地基进行必要的加固保护。
此外在对该项目进行地质勘测时并未十分重视勘测的数据，也未对地下土层的承载力低的情况引起重视，对地基的土质草率的做出判断，把淤泥当做淤泥质粉土，并提出了承载力是100kN。设计单位其地质的勘察报告显示，该工程的设计基础是浅基础，2800厘米宽，每延米的设计荷载是280kN，建筑的埋深大约在-1.5米—2米之间[5]。此工程后来对地基进行了加固补救后可正常使用，但造成的安全威胁和经济损失是无法估计的。
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结束语
虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。
参考文献：
何森;;现浇钢筋混凝土楼板裂缝的成因和防治措施[J];中国新技术新产品;2010年01期
陈敬 建筑施工中混凝土裂缝控制技术的探讨 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年21期
[3]王明成 建筑施工中混凝土裂缝控制技术的探讨 [期刊论文] 《决策与信息：下旬》 -2012年3期