浅谈建筑结构设计中控制裂缝的措施分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 18 日 作者简介：钟乃亮（1977），男，汉族，广西宾阳人，本科，办公室主任、项目负责人，工程师职称，研究方向为钢结构、混凝土结构、建筑结构设计。-13-浅谈建筑结构设计中控制裂缝的措施分析 钟乃亮 广西壮族自治区南宁综合设计院有限公司，广西 南宁 530001 摘要：摘要：众所周知，建筑主体结构是建筑结构中各构件强度与连接的整体，其在整体的施工过程中发挥着关键的作用。对建筑主体结构裂缝产生的原因进行深入分析就显得尤为重要，以便提出有效的对策，对裂缝进行有效的控制。同时，对建筑主体结构进行定期的养护，加强混凝土的配置比例合理化，对控制裂缝强度发展具有重要的作用，有利于增强主体结构的使用寿命。在沉降与收缩问题防治的过程中，要确保混凝土振捣均匀，防止因漏振而影响混凝土性能的发挥，在施工荷载问题产生裂缝的防治过程中，要对楼层的施工计划进行合理安排，加强区域部位的调整，针对温度差所产生的裂缝进行防治，要通过降低浇筑温度来避免裂缝的产生，减少表面与内部的温度差，采取合理的措施，进行建筑主体结构裂缝有效的防治。关键词：关键词：建筑结构设计；控制裂缝；措施 中图分类号：中图分类号：TU2 为有效提升对混凝土裂缝的管控，应注重结构本身的设计，且要结合具体试验进行分析，挑选合适材料。在施工过程中重点控制温度条件。通过提前降低拌制混凝土的原料温度、用其他物料代替水泥等方式，降低混凝土浇筑期间的温度水平，同时，为提高现场控制的精准度，施工人员要在适当的位置布设测温点，及时采集主体结构各部分的温度数据，以便调整施工方案与管理计划。总体来看，虽然混凝土裂缝在所难免，但在保障各项施工条件稳定的情况下，裂缝能处于可控状态，利用防范举措抑制裂缝发展。1 建筑结构中裂缝的类型 1.1 塑性沉降裂缝 塑性沉降裂缝有着“中部宽，两侧窄”的特征，其外部呈现出明显的梭形，通常会出现在建筑中的变截面或者梁板交汇的位置上，且裂缝深度较深，可以达到钢筋的表面。避免或者防范这种塑性沉降裂缝的关键在于建筑施工过程中的水灰比、砂率的配比和对坍落度的合理控制。对于某些截面差距较大的建筑构件，则需要从较深的位置来进行浇筑，待浇筑完成之后再静置 1h 左右，在确认水泥砂浆沉降稳定之后，再对上部的界面层进行浇筑，在此过程中还需要注意对保护层厚度的合理控制。1.2 温度裂缝 混凝土结构变形后，相连部分以及结构内部均受其影响。如果混凝土结构截面尺寸偏大，内部温湿度易出现不均匀分布情况，导致结构内各部分相互制约。项目施工中，混凝土结构尺寸大、材料使用量多，水化热过大结构会面临大幅温度起伏及收缩应力，可见，温度收缩应力就是造成主体结构出现裂缝的关键因素。由此形成的结构缝隙，包括表面与贯通两类。前者是因为结构内外散热效果存在差异，产生温度差，结构内部承受压应力，外表则要抵抗拉应力，在超出混凝土抗压强度后即出现裂缝。而贯通裂缝则是因混凝土结构强度达到一定水平后，温度慢慢下降，降温差异导致结构变形，加之混凝土失水引发收缩变形，由此产生的拉应力大于结构抵抗强度，易形成贯通裂缝。1.3 塑性收缩裂缝 塑性收缩裂缝产生的主要原因是因为在建筑工程施工过程中人为施工不当造成的，这种裂缝大都呈现出多边形或者不规则的形式。两个相邻裂缝之间的距离小的只有几厘米，而大的则有十几厘米之大。在裂缝形成的最初阶段，塑性收缩裂缝会呈现出浅显性的特点，而随着时间的推移则会逐渐的发展成为持续性裂缝。对于塑性收缩裂缝进行预防和控制的关键点在于对混凝土水胶比和水灰比的控制，在此施工过程中需要注意的是在高温环境下或者大风等较为恶劣的天中国科技期刊数据库 工业 A-14-气下，需要对施工步骤进行强力有效的控制，以便确保施工效果能够符合相关标准要求。2 结构设计相关的裂缝成因分析 2.1 构造不合理 建筑构造涵盖材料选型、结构设计以及施工方法等多方面的因素，要求设计师综合考虑受力、功能需求、材料特性。构造设计不合理有可能引起应力集中和构件承载力不足。2.2 混凝土材料自身存在问题产生裂缝 在设计阶段，混凝土配比设置不合理会导致混凝土性能得不到有效的发挥，进而造成后续裂缝问题的出现。所采用的商用混凝土原材料：沙子、石子、水泥等，质量标准不符合国家标准。所选用的供应商资质未经有效审核。例如造成混凝土强度不足、骨料与泥料的结合状态不佳，造成裂缝；混凝土添加剂不合理，加入缓凝剂等添加剂的过程，水化热在后期会集中的释放，导致混凝土急速膨胀又冷缩，呈现不规则的裂缝。在浇筑成型方面时间存在一定的差异，也会导致水化热不均匀释放，进而产生裂缝。比如混凝土使用原材含有碳酸性物质，会与不定型二氧化硅发生反应（碱骨料反应），造成混凝土内部局部体积不均匀变化产生裂缝。2.3 施工和设计因素 建筑工程中的施工过程主要包含建筑施工质量以及对建筑安全生产问题两方面的内容，建筑施工过程是确保最终建筑质量的一个关键环节，由此可以看出，建筑工程施工过程对于建筑质量有着直接的影响。而在建筑工程施工过程中，所选择的施工材料质量、施工材料的应用标准、施工人员在具体施工过程中的合规性等等都会对工程裂缝的产生造成较大的影响。一旦在实际施工过程中这些施工过程控制不达标，将会大大增加裂缝出现的概率。因此，科学的施工方案需要结合严格控制施工质量才能确保整个建筑项目安全稳定的开展下去。控制施工质量可以从以下三方面入手：首先，施工活动的开展要遵循国家规范以及企业相关制度。其次，严格按照设计图纸进行材料选择以及数量的确定。最后，对施工过程实行全过程监督管理，以避免违规施工行为的发生。施工因素在施工过程中管控不严格也是导致建筑结构中裂缝问题频发的主要原因。建筑设计环节作为工程的开始阶段，其对于整个建筑工程的质量也有着十分重要的影响。在建筑工程的设计过程中，应严格遵守相关的标准和规定进行设计如果无法依据建筑工程的要求和实际工程所处位置地质因素对建筑进行裂缝预防设计，或者是在施工过程中，施工人员并未关注到不同建筑材料之间所产生的相互影响，都会导致建筑裂缝的产生。3 建筑结构设计中控制裂缝的措施 3.1 加强对混凝土自身质量的管控 在工程设计阶段，项目部所有技术人员参与图纸会审，根据国家规范、标准及以往工程经验，审核设计图纸，将其中存在的问题及信息不清晰的部位记录，并设计单位进行建议商议。项目部人员需详细考察混凝土搅拌站的企业情况、生产状态、原材料使用情况、运输调度能力、多家认可口碑等；将多家单位参与投标与正规、有能力的合格产业进行合作；在施工过程中加强混凝土开盘的鉴定制度。每次混凝土浇筑前，均应由项目生产管理负责人填写混凝土浇灌申请单，注明浇筑部位、时间、混凝土强度等级、数量及其它技术要求。由栋号技术负责人、生产负责人、技术员、试验员和质量员等共同进行混凝土的开盘鉴定，核实混凝土的配比及混凝土原材的合格证。上述均合格后方可进场浇筑。3.2 合理挑选混凝土原料 1）选择水化热程度处于较低水平的水泥材料制作混凝土，如粉煤灰、矿渣硅酸盐等水泥。混凝土由水化热反应导致热量积聚，形成温差应力。对于大体积混凝土结构，一般选择矿渣硅酸盐水泥，结合有关数据说明，此类水泥 3d 水化热为 180kJ/kg，而普通硅酸盐水泥则达 250kJ/kg，故改用矿渣硅酸盐能使水化热大幅下降。2）减水剂选择木质素磺酸钙，其拥有极高的分散性与黏结性等优势。在拌制混凝土中，可当成一种外加剂，其使用量在水泥量的 0.25%0.3%倍，借此能少添加 10%14%的水，达到控制水化热的目的，降低释放热量的速度。3）粉煤灰外掺料。拌制混凝土中加入适量粉煤灰，具有润滑效果，优化混凝土材料输送与黏塑等特性。另外，粉煤灰可取代部分水泥，实现控制水化热中国科技期刊数据库 工业 A-15-的程度。添加粉煤灰的混凝土结构，后期强度明显提升，但也要注意粉煤灰的实际用量，以免结构表面形成细纹。4）骨料挑选。混凝土材料通常是连续级配，以此保证其和易性，实现用较少的水与水泥就能达到抗压需要。在该工程中，粗骨料粒径标准是 2040mm，而细骨料以中砂为主，且注意骨料含泥量，不能超过1%。3.3 改进施工工艺 改进施工工艺是一种有效的措施，可以减少结构裂缝的发生。具体来说，改进施工工艺需要注意以下方面：一是合理施工。对不同的材料进行合理施工，避免把重物直接放到结构上，减少结构产生裂缝的可能性，如在进行混凝土浇筑时，可采用铺设隔离层的方法。这种方法是指在浇筑混凝土时，先在结构表面铺设一层特殊的材料（如水泥砂浆或沙子），然后再将混凝土倒入，并利用振动器等工具进行压实，以确保混凝土表面与下方的支撑面平整一致。通过采用这种方法，可有效避免直接将混凝土从高处倾倒而产生的冲击力，降低了对结构的影响，减少可能产生裂缝的风险。二是改进离模时间。离模时间是影响结构强度和稳定性的重要因素，应按标准要求进行计算和安排。三是加强水泥浆的使用。在混凝土结构中使用适量的水泥浆可以延缓结构的水分蒸发，提高混凝土的密度，从而减少结构裂缝的数量。四是增设梁墩或框架。在建筑工程中增加梁墩或框架可以增加结构的支撑面积，从而改善结构的承载能力和稳定性，减少结构裂缝的发生。3.4 针对温度裂缝进行防治 水泥与水的反应过程中会产生大量热量，当热量值达到一定高度后就会产生裂缝。因此，想要合理控制温度裂缝，就要严格控制水泥的使用。在混凝土中适当添加粉煤灰可以有效提升混凝土性能。另外，设计人员需要根据季节的不同采取不同的应对措施。比如在夏天进行施工，首先利用冷却板完成对混凝土的降温处理，之后做好振捣过程的保温工作。同时也要重点关注养护工作，设计人员应将养护重点罗列清楚，以便为施工单位提供必要的指导说明。冬天施工过程要重点关注保温问题。根据多年的实际应用表明，苯板和钢筋具有良好的保温效果，可应用于设计方案当中。除此之外，施工质量也是影响材料发挥功效的重要因素，因此，施工过程要严格遵守施工要求，钢筋的预埋深度要控制在规范要求的范围之内，苯板要固定在钢筋上方。通过标准化的施工操作可以有效解决温度裂缝问题。图 1 混凝土结构测温点布置方法 3.5 优化建筑结构设计 在房屋主体结构设计中需考虑方案本身的完整性与实效性，以此实现从根本上加大对裂缝病害的控制力度。为此，设计师需根据不同施工节点可能形成的应力情况调整房屋结构，并对因应力变化形成裂缝的部分实行精准预测，利用加强对应力的制约，控制裂缝威胁范围。具体的设计处理中，除了考虑结构裂缝本身外，还需全面提升主体结构刚度，保证混凝土结构具有足够的荷载能力，防止因为载荷以及结构承重能力的设计误差，埋下形成裂缝的隐患。同时，在利用荷载强度加强对主体结构裂缝控制的同时，设计师还要关注地基沉降的问题，对此可专门制订沉降缝处理方案。如结合项目区的各类环境条件，在易发生裂中国科技期刊数据库 工业 A-16-缝的位置使用完整的钢筋混凝土体系，并提升地基稳定性，抑制裂缝发育。3.6 严格落实施工养护要点 严格落实施工养护要点包括：一是在施工中加强对钢筋的绑扎和混凝土的浇筑密实度的监督，确保钢筋的绑扎符合设计要求，包括钢筋的直径、间距、环距等，以及绑扎节点的处理。绑扎质量对于混凝土结构的受力性能和耐久性起着至关重要的作用。二是注意施工过程中水泥、骨料等材料的质量，并进行必要的检查。三是针对不同地区的气候条件和使用环境选择合适的养护时间和方法，如喷水养护、覆盖湿布等方式进行养护。四是对已经出现的裂缝，在施工后及时进行处理，采取修补措施，以防止裂缝进一步扩展。4 结论 通过本次研究，对建筑工程结构裂缝的控制及处理措施有了更深入的了解。合理的设计和施工是预防裂缝产生的关键，而及时有效的处理方法则是保障建筑安全的重要手段。希望此研究成果能够为工程师和建筑从业者提供有益的参考，以确保建筑工程的质量和可持续发展。参考文献 1王栋,朱振华,杨梓楠.建筑工程结构裂缝控制及处理技术J.中国住宅设施,2022(11):133-135.2孙志宏.房屋建筑工程结构裂缝控制及处理技术探究J.四川水泥,2021(08):214-215.3陈金.建筑工程结构裂缝控制及处理技术J.中国建筑金属结构,2021(07):140-141.4张学富.浅析房屋建筑工程结构裂缝控制及处理技术J.科学技术创新,2020(16):107-108.5白飞云.对建筑工程结构裂缝控制与处理技术的研究J.居舍,2019(36):31.6 涂 健,赵 体 波,雷 俊 卿.预 应 力 混 凝 土 连 续 箱 梁 裂 缝 产 生 原 因 及 预 防 措 施 研 究 J.铁 道 建筑,2021,61(10):35-39.