建扳 ｕ…～Ｉ＿Ｈ…Ｕ一Ａ…Ｓ…ＨＥ—Ｊ…Ｉ一……一…一 建筑结构设计中裂缝形成的 原因及控制措施 ■黄志彬 随着我国城市建设，混凝土结构得到了广泛的应用。 于内约束。约束使温度变形无法自由实施的情况下引起的 结构温度应力（约束应力）超过混凝土抗拉强度时，就会 但混凝土工程当前存在着的结构裂缝问题，影响到建筑物 的正常使用功能和耐久性。大量的研究和实验结果表明， 混凝土结构裂缝是很难避免的，这与材料本身的特性及结 构的受力变形机理密切相关。所以要满足建筑的需求和结 构的需要，结构设计就是要把混凝土裂缝控制在合理的范 产生混凝土结构裂缝。外约束应力常见于炎热地区或严寒 地区，而内约束应力常见于日温差较大的山区。 ３．结构变形不协调引起的混凝土结构裂缝 在结构设计中，有时会不注意将刚度差异较大的结 构设置在一起，导致协同变形中，刚度较大的结构拉坏刚 度较小的结构。如预应力梁、框支梁等高度较大梁变形较 大，经常会把位于梁受拉（压）区的侧边楼板带动变形而 产生混凝土结构裂缝。 ４．结构受力引起的混凝土结构裂缝 因为设计不完善、施工不到位，造成结构个别部位薄 围内。下面结合工作实践和经验，就建筑结构设计中混凝 土结构裂缝的成因及控制措施进行了探讨。 建筑结构设计中裂缝形成的原因分析 建筑混凝土结构裂缝的产生，实际就是结构变形至塑 一、性阶段持续伸张或压缩变形导致混凝土内部颗粒发生位移 脱离。虽然导致混凝土结构裂缝产生的原因有很多，但从 当前比较常见的主要原因有：混凝士成形时水化热控制不 良导致急剧膨胀或收缩、混凝土因温度应力产生变形、混 弱、有缺陷，当结构受力时产生应力集中而开裂。如楼板 内暗埋线管减少结构实际厚度，且线管下方因施工不到位 而没形成密实混凝土，造成板跨中暗埋线管处板底开裂。 ５．地基变形引起的混凝土结构裂缝 凝土受力及结构沉降变形等。 １．混凝土水化热引起的混凝土结构裂缝 在基础设计过程中，对于其中一些可塑、软塑地基可 满足承载不大的建筑物，短期使用也不会有沉降的影响， 但是经过长时间的软基脱水固结，也会造成建筑物不均匀 沉降而产生开裂。此外，有些建筑地基是换填处理的，也 会在长时间的填土固结变形中产生不均匀沉降而导致上部 混凝土结构开裂。 当前混凝土现浇施工中，均不同程度加入缓凝剂或早 强剂等添加剂，造成混凝土硬化过程中的水化热在后期或 早期大量地集中释放，从而使混凝土急速膨胀后又冷却干 缩，导致混凝土不规则裂缝的形成。而且，在体积较大、 厚度较厚的混凝土浇筑中，因浇筑成型时间差异使混凝土 内部水化热不均匀释放，导致内部膨胀和收缩不一致并相 互制约而产生裂缝。 二、建筑结构设计中裂缝的控制措施 根据建筑混凝土结构裂缝产生的原因分析，为了更 合理地控制好建筑结构裂缝，至少应采取以下几方面的措 ：拖。 １．合理设置建筑变形缝 在混凝土结构裂缝控制过程中，可以通过设置伸缩 缝、沉降缝，将结构划分为几个自由独立变形结构单体， ２．温度应力引起的混凝土结构裂缝 建筑物在使用过程中，混凝土结构受￣ｌｊＭ，界环境温度 变化而产生热胀冷缩，当结构变形受到约束时，将会引起 应力。若温度变形收到相邻结构约束的，属于外约束，如 梁变形受到柱的约束、楼板变形受到梁柱的约束等。若温 度变形因内部热量不均匀而受到内部质点之间的约束，属 ／＾、 １ ０８ ＣＨＩ￣Ｉ￣ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＼、 规划设ｔ 可以有效地解决结构温度应力和收缩应力过大、以及基础 不均匀沉降的问题。然而，设置变形缝会受到建筑使用功 能的限制，例如，在伸缩缝设置时，由于建筑使用功能的 不可分割性而不能设置。而且，变形缝的防水防潮问题一 直没得到很好的解决。 ２．设置混凝土后浇带 三、工程实例 某住宅楼，地下２层，地上２０层，采用钢筋混凝土 框架结构，楼盖采用钢筋混凝土梁板体系，主楼长度为 １ １ ０ｍ，裙楼长度为８０ｍ，裙楼与主楼宽度均为７５ｍ。地 上部分采用设置抗震缝等措施，以保证混凝土结构的稳定 和安全。 混凝土结构裂缝的控制措施 １．地下室底板及顶板的裂缝控制： 后浇带，是解决不能设置伸缩缝时的一种解决方式。 后浇带一般设计为，在楼层结构剪力较小处留置１米左右 宽度的梁板混凝土，在相邻混凝土完成浇筑一段时间以 后，才采用微膨胀混凝土进行浇筑。设置后浇带能够有效 地解决不适宜设置伸缩缝的结构混凝土，浇筑和固化过程 根据建筑结构地基分析得知，土质承载力较高。因 此，主楼基础采用梁板式筏基，裙楼基础采用独立基础。 为了控制混凝土结构的裂缝，地下室底板及顶板沿裙楼与 主楼连接处横向设置一道后浇带，以消除地基不均匀沉降 的影Ⅱ向；与此同时，裙楼部分和主楼部分分别沿纵向设置 道后浇带和两道后浇带，以释放混凝土温度应力和收缩 应力。 一的伸缩变形而产生裂缝问题。甚至，后浇带能解决建筑前 期固结敏感土质上的沉降差问题。但是，后浇带无法解决 后期使用过程中，混凝土温度变形和结构不均匀沉降变形 产生裂缝的问题。 ３．设置混凝土加强带 因为后浇带的施工周期较长，有时会影响工期或后续 工序的施工，所以为缩短混凝土施工工期，经常采用加强 ２．上部结构的裂缝控制 结合本工程建筑建设的特点，主楼与裙楼分为两个单 体，因此在裙房与主楼连接处设置宽１ ２Ｏｍｍ伸缩缝，以 降低整个结构的混凝土温度应力和收缩应力。 由于裙楼内部功能需要不能设置伸缩缝。因此，对 裙楼部分混凝土结构裂缝进行控制时，应采取以下措施： （１）一层顶至屋顶纵向设置宽后浇带。（２）混凝土构 件不外露，利用填充墙外包，以降低混凝土结构构件温度 应力。（３）采取屋面保温措施。（４）屋面板采用双层 双向配筋。（５）加设板角加强筋。（６）在施工过程中 合理设计混凝土配比。在满足混凝土强度下，尽量减少水 带代替后浇带来进行施工。具体做法是：将适量的膨胀剂 添加到混凝土中，使混凝土发生膨胀产生内部的预压力， 这种预压力可以抵消温度应力的作用，防止混凝土结构出 现裂缝。加强带能解决一次成型的超长结构的施工问题。 但是，加强带中膨胀剂的掺量控制不好，产生的预压力过 大或过小也会造成混凝土开裂。其次，由于加强带需要整 层楼板混凝土掺入膨胀剂，导致施工成本有所增加。 ４．完善结构设计，增加抗裂构造措施 在混凝土结构设计中，采用量多的小直径配筋比量少 的大直径配筋更有利于抗裂。此外，在一些容易受到温度 影响的楼板中，要采用双层双向配筋或配置抗温度变形钢 筋网片：在水电等其它专业开洞、穿线管等减弱结构受力 的地方，增设构造配筋或增加结构厚度；在容易产生变形 集中的板角加设加强筋；预应力梁及大梁侧边板厚度适当 泥用量，在混凝土浇筑完毕后，要及时进行混凝土养护， 并控制好混凝土入模温度。 另外，主楼两侧建筑布置较为灵活，这样不仅有利于 结构的抗震，而且可以有效地解决结构混凝土温度应力及 收缩应力问题。 该工程结合建筑功能和结构安全要求，考虑到结构施 工的可行性和经济性，采取混凝土结构裂缝的控制措施， 并经实践表明具有一定的可行性，也体现了施工工艺的协 调性。 四、结语 增加且双层配筋等等。增加构造性配筋，虽然会增加建设 成本，但对于控制建筑结构开裂会有明显的效益。 ５．采用保温隔热措施 为避免混凝土结构因温度应力产生裂缝，除了混凝土 养护时通过覆盖及浇水来保持混凝土均匀散热外，建筑设 计中还设计屋面保温层、外墙隔热层等保温隔热措施，来 避免日常使用中温度应力对混凝土结构的影响。 ６．采用预应力技术 无粘结预应力技术作为一种抗裂技术，在混凝土结构 裂缝控制发挥着重要的作用。在钢筋混凝土应用中，通过 总之，混凝土结构裂缝一直是建筑结构设计和施工中 的热点问题。因此，为了解决混凝土结构裂缝这一困扰， 我们需要掌握好建筑结构设计中裂缝形成的原因，并及时 采取合理有效的控制措施，以确保建筑工程结构的安全性 和稳定性。 预应力钢筋张拉而产生较大的预压力，可以抵消混凝土收 缩时产生的拉应力，防止混凝土结构出现裂缝。 （作者单位：广州军区建筑设计院） ／、 ｃＨ｛ＮＡ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ １ ０９