哈尔滨工业大学建筑设计研究院 黑龙江省 哈尔滨市 150090
摘要：结构设计是建筑工程最重要的环节，在建筑结构设计中最棘手的问题就是裂缝问题，裂缝问题的成因多种多样，十分考验建筑工程结构设计师的能力。若想真正解决裂缝问题，必须要了解裂缝产生的原因，认清其具体危害，并积极采取一系列措施。
关键字：建筑结构设计；裂缝；原因及对策
我国消耗混凝土的数量是非常多的，差不多约为世界混凝土总产量的1/2。在实际工程中，混凝土的大量使用导致相关问题屡见不鲜。其中，最多见的是混凝土的裂缝预防和控制问题。针对建筑结构来说，裂缝的形成给我们安全带来了很大的隐患。重点体现在冰冻方面和间接使钢筋遭受锈蚀，大大降低了建筑结构的整体防水性能及结构的承受能力。既影响了建筑结构的整体外貌审美，又给人们的生命财产安全构成了很大的威胁，为此，本文对建筑结构设计中混凝土裂缝产生的原因进行了相关分析，并提出相应的预防和解决措施。
1建筑结构设计裂缝造成的危害
1.1冰冻方面
建筑物万一出现混凝土裂缝，水分便会乘隙而入，尤其是在遇到恶劣天气情况的时候，水分有可能结冰膨胀。溶液结冰以后形成膨胀压力导致裂缝更加增大，从而毁坏混凝土结构，例如冬季水管极易爆裂。当混凝土裂缝达到确定范围时，就会形成有害裂缝，有害裂缝对建筑物的耐久性和适用性都有较大的不利作用，极易导致建筑物的崩陷。不但会损失经济利益，而且还会造成一连串危害事故，甚至威胁人们的生命安全。
1.2使钢筋遭到锈蚀
形成裂缝使钢筋腐蚀，间接影响了混凝土粘结性能及建筑的结构受力。温度变化、混凝土的收缩等间接原因会造成混凝土裂缝更加变大，以致钢筋与空气中的水分可接触面积变大，构件侵蚀性或湿度相对过大环境中，裂缝处的钢筋便会遭到锈蚀，导致钢筋有效使用面积缩少，进而影响其耐久性及安全性。另外，在钢筋商品混凝土结构内，裂缝宽度较大，存在钢筋与混凝土交界面上钢筋锈胀力，但是混凝土开裂会减弱混凝土对钢筋的束缚作用。裂缝还会导致渗漏进而影响正常使用，并且会沿钢筋方向不断开裂，同时伴随与空气接触形成锈迹，例如水池等构件。还有不少老建筑因为长久不加固维修，积聚了不少有害裂缝，万一遇到突发事故，势必会严重威胁到人们的生命财产安全。
2建筑结构出现裂缝的原因分析
2.1水泥水化热及用量影响
混凝土中的水泥硬化过程会放出大量的热，这就造成混凝土内部升温。混凝土体积厚水化热聚集在其内部不易扩散，而表面热量可直接散发至大气。这就导致混凝土内外产生温度差，内部受到压应力而外部产生拉应力，当这个力度超过了混凝土抗压的极限时，就会导致混凝土产生裂缝。
2.2材料收缩的影响
所有的材料都具有膨胀和收缩的特点，在建筑施工过程中，混凝土的收缩性能较好，因此在受到明显的温度影响时，变化是十分明显的。严重的时候会导致建筑物的变形，使得出现应力。一旦应力超出了混凝土的应力范围，就会导致裂缝出现。在当前建筑施工过程中，由于材料具有收缩性，而导致裂缝的出现是非常常见的，例如：屋顶表面裂缝和大面积的建筑结构裂缝等等。而混凝土出现的裂缝情况比较严重，尤其是在外边的混凝土，由于环境因素的影响相对较大，更容易因为收缩导致裂缝的出现，进一步的导致建筑出现变形。
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2.3贯穿裂缝产生的原因
贯穿裂缝的产生主要是由于混凝土产生大规模形变而引起的。在水泥跟水融合的反应过程中会产生大量的热，而在塑性的过程中因温度不断升高所以弹性模量小，而变形所引起的应力较小所以温度应力完全可以忽略不计的，但是随着混凝土温度的逐渐降低，硬气的形变以及混凝土中的水分蒸发流失都将造成混凝土体积收缩进而发生形变。建筑结构因为遭到地基以及空间的制约将会引起拉应力的产生，而当这个力度超过了所能承受的极限时就会产生贯穿裂缝。
3工程结构设计中解决裂缝问题的办法
3.1对温度裂缝的控制
在设计建筑工程结构时，设计人员应根据布局的平面规划和受力结构问题，在设计时使结构平面更光滑，平面布置更简单，不能出现太多凹凸面，以防止建筑工程结构受外界温度应力影响发生墙体裂缝。同时，设计建筑物的长高比要控制在标准内，长、宽、高相协调，建筑物构件长度符合伸缩间距的要求，保证建筑长度小于温度的变化，防止建筑物结构设计因为伸缩变形集中而导致建筑物开裂。在墙体结构设计中，设计师应控制纵墙端部的门窗数量和门窗洞宽、高度，或者干脆避免门窗被设置在纵墙方向，保证纵墙抗剪面积，以提升墙体抗剪承载力。此外，建筑墙体之间的温差和面板之间的温度也决定温度应力对建筑结构裂缝的影响，所以提高保温层的性能可以防止建筑结构裂缝问题的出现，这要求设计师在设计建筑屋面保温层的结构时，选用的施工方式和保温材料必须要根据热工需求，以相关标准为前提，保温层的设计必须符合要求，满足保温性能。
3.2对原材料的控制
如今我国在建筑工程结构设计中，虽然施工单位对原材料质量的控制难度并不是很高，但在这一环节上往往最容易出现问题。设计师不注重在设计过程中对原材料质量的要求，施工单位也是为了降低成本而使用价格低廉的材料，这些材料通常质量较差，所以在建筑过程中出现裂缝等质量问题屡见不鲜。对此，设计师应该在设计过程中明确地规定工程所用的材料品种、规格及材料间的搭配，并且施工单位在选择材料时要根据国家规定严格审查，选择产品质量好，厂家信誉高的生产厂家长期合作，同时在运输过程中也实时监督，常与运输单位联系，在施工前，严格按照程序对材料进行审核检查，保证原材料质量和规格符合设计规定，从根本上保证建筑设计结构的质量，防止裂缝问题产生。
3.3对混凝土浇筑的控制
首先要在建筑材料方面确保混凝土的结构刚度符合要求，以提升建筑结构的刚度，避免混凝土内部结因收缩问题引起的不均匀沉降导致建筑开裂。同时，在施工前还要按照规定在建筑外墙角的位置放置放射筋，以控制现浇混凝土楼板的裂缝问题。一般情况下，需要在每个外墙角设置5～8根放射筋，放射筋的长度不得小于2m，配筋范围必须要大于楼板跨度的三分之一，放射筋的间距为0.1m，按照这种方式设置放射筋可以满足板角应力的需要，提升混凝土的抗剪力。
另外，对混凝土的养护工作也需要被施工单位提起重视，设计师也应在设计中准确要求混凝土的保养时间。混凝土的终凝时间为12h，在浇筑后的十二小时内施工单位要采取相关措施对混凝土进行保温和保湿。常规情况下，混凝土表面与内部的温度应保持在25℃左右，施工人员为保证混凝土的温度达到要求应采取科学的材料温度测试办法，并根据混凝土的材料及施工环境制定保温方法，严格控制降温速率，同时用薄塑料膜对混凝土表面进行覆盖，维持混凝土的水分，保证整个过程中混凝土的湿度和温度都达到要求，提高混凝土的质量从而避免建筑出现裂缝等问题。
总之，在现浇混凝土建筑结构的设计过程中，务必足够思虑其荷载作用，建筑物的平面和空间结构，工程材料的筛选及其他外界成分，同时也要关注浇筑完毕后养护工作等等。伴随社会科技的发展的进步，不断出现了新型可代替材料，工程设计者应主动采取符合规范标准的种种防治方案和更加合理的设计构造措施，进而确保裂缝宽度在一定的可控范围内，来达到防治建筑结构设计中混凝土产生裂缝的目标。
参考文献：
[1]刘德平.建筑物常见裂缝原因分析及防治措施[D].同济大学，2017.
[2]洪义兵.超长地下室裂缝控制技术[D].浙江大学，2014.
论文作者:程超
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/2
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 应力论文; 建筑论文; 温度论文; 钢筋论文; 建筑结构论文; 《防护工程》2017年第28期论文;