墙身裂缝控制与研究措施论文

研究建筑结构设计中形成裂缝的原因和解决方案论文

摘要： 目前， 在建筑结构中使用最为广泛的材料为钢筋混凝土。但是， 在这些钢筋混凝土建起的建筑结构中裂缝现象依旧较为常见， 这对整个建筑物的稳定性能和安全性都产生了巨大的影响， 它所埋下的安全隐患直接影响了人们的人身安全。因此， 对于建筑结构设计裂缝的控制处理工作需要得到行业相关人员的广泛关注。本文就建筑结构设计裂缝的成因以及裂缝类型进行分析， 讨论建筑结构设计裂缝的控制措施。

关键词： 建筑结构； 裂缝成因； 裂缝控制措施；

1、引言

随着我国经济的发展， 建筑行业发展得越来越好， 越来越多的建筑工程投入建设。目前， 我国在建筑结构中应用最为广泛的材料是混凝土。因混凝土结构的建筑在设计上以及其他方面的特点， 且混凝土材料受外界影响较大， 因此， 就有可能会产生建筑结构的裂缝， 这些裂缝对建筑整体的稳定性和安全性会产生巨大的影响， 进而影响到人们的人身财产安全。因此， 相关人员必须对这些裂缝进行处理， 以提高整个建筑的安全性和质量。接下来， 本文就对这些裂缝的类型以及成因进行分析。

2、裂缝的类型

2.1 塑性沉降裂缝

在实际情况中， 建筑的钢筋和模板等因素都会对混凝土骨料的沉降造成影响， 在这种影响下， 就会形成塑性沉降裂缝。此外， 施工的质量也会对塑性沉降裂缝的形成产生影响， 如果在实际施工过程中对于模板没有进行正常规范的绑扎操作， 也有一定的几率会使建筑结构出现塑性沉降裂缝。塑性沉降裂缝中部较宽， 两端较窄， 呈梭型， 常出现在结构的变截面处、梁板交界处、梁柱交界处及板肋交界处等， 裂缝深度通常可达钢筋表面。这种裂缝应当控制水灰比、砂率和塌落度不要过大；对截面相差过大的构件， 要先浇筑较深的部位， 静止1~1.5h后， 待沉降稳定后再与上部薄截面同时浇筑， 最后， 保护层厚度不要过薄。

2.2 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝一般是在施工过程中形成。由于在进行混凝土的浇筑过程中， 处于一个暴露的状态， 受到外部因素的影响， 比如高温或者大风天气等等， 易使得混凝土材料发生热胀冷缩等， 当混凝土材料呈现出塑性状态后， 混凝土中的水分会进一步减少， 混凝土材料变硬， 塑性收缩裂缝就此在建筑物的表面形成。塑性收缩裂缝呈不规则多边形分布， 或者大致呈互相平行状分布。裂缝之间的距离最小的有几厘米， 最大的'有十几厘米。这些裂缝刚开始都是很浅的， 逐渐会发展成为贯穿性裂缝。其预防措施有严格控制混凝土的水胶比、水泥用量和粉砂用量；在高温、大风及干燥天气下施工应采取措施保证质量。

2.3 温度应力裂缝

温度应力裂缝顾名思义， 其主要影响因素为温度。在实际的混凝土浇筑施工过程中， 常常需要一个较长的施工期， 在这段时间内， 由于昼夜温差以及室内外温差较大且混凝土结构的表面散热较快， 就会对浇筑产生影响。当温差产生的表面拉应力超过混凝土所能承受的拉应力强度就极易形成温度应力裂缝， 这种裂缝看上去并不明显， 但其实际对建筑物的稳定性和安全性影响依旧不容小觑。温度应力裂缝主要表现为不同深度的表面裂缝， 要防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度或者防止混凝土超冷以及防止老混凝土过冷， 以减少新老混凝土间的约束。

2.4 其他裂缝

这些裂缝可能与施工者的施工质量、施工的工艺或者是施工材料本身的质量与性质有关。这些方面如果不达标， 就极易形成相应的裂缝， 对建筑物的质量影响巨大。

3、裂缝成因分析

3.1 荷载因素

钢筋混凝土结构在建成后， 需要考虑到来自机构构建和来自整个建筑系统的荷载。这些外荷载会对钢筋混凝土结构带来压力， 如果长期处在一个高于设计标准的荷载值， 就会随着时间的积累产生荷载裂缝， 这主要和动、静荷载和次应力息息相关。

3.2 温度因素

据调查研究， 我国现在使用的混凝土的线性膨胀系数表示为1×10-5/℃。当混凝土内外温差较大时， 会产生压应力， 继而产生拉应力， 当拉应力大小超过混凝土的抗压极限强度时， 就会产生裂缝。下面这个式子便可以说明温度应力与构件的关系：amax=0.5t LLyl.构件中间的最大温度便是a表示组件之间的摩擦系数为t LL;l表示构件长度。而影响到组间摩擦系数的还有水分， 但随着温度的升高， 混凝土结构内部水分就会大量蒸发， 这就致使塑性收缩裂缝加速形成， 如果在外界没有补充水分的条件下， 情况就会变得更糟。

3.3 施工质量因素

施工质量因素对于裂缝的形成也有很大的影响。主要涉及到的施工环节是混凝土浇筑。在混凝土浇筑过程中， 要考虑到温度等因素， 需要对混凝土结构及时补充水分。另一方面， 要根据设计图纸上标注的最大荷载控制好浇筑的量， 严格按照设计要求进行浇筑。另一方面， 在对模板进行绑扎时， 也要做得规范些， 如果绑扎的不牢， 也会导致裂缝的产生。

3.4 原材料质量因素

原材料质量是另一个关键因素。混凝土材料的水热化值、稠性等等性质都会影响到是否会产生裂缝。原材料质量好， 可以增强其自身硬度， 对于荷载以及拉应力的承受效果也就更好， 因此， 原材料质量因素在裂缝的产生问题上影响重大。

4、裂缝控制措施

4.1 严把设计关

在设计时， 要统筹考虑多种可能遇到的因素。另一方面， 应当重点考虑建筑物混凝土结构的整体刚度， 以提升整个建筑的荷载能力。此外， 还需要考虑到建筑物可能发生的不均匀沉降问题。当不均匀沉降发生时， 会产生相应的压应力与拉应力， 且会导致建筑结构在温度应力的抵抗上能力下降， 因此， 在对建筑的设计时需要准确的计算建筑的荷载能力并对可能发生的意外以及不可控因素进行预判， 增加设计的科学性与合理性。

4.2 严把选材关

在选材时， 要对混凝土材料的质量进行严格把控。在一般情况下， 对于大体积的混凝土应采用水热化值低的粉煤灰水泥或者矿渣水泥。同时， 为了能进一步改善水泥浆的稠度， 提高混凝土的拉伸度， 可以适量添加盐水防裂剂等外加剂。除此之外， 还应当严格按照国家标准， 根据适宜的砂率进行骨料的选择和优化处理。相关的管理人员需要对选购的材料进行核查， 要保证好材料的质量。

4.3 严把施工关

施工环节的好坏对于建筑的质量有很大的影响。因此， 需要提高施工技术， 并对施工人员的施工规范以及施工质量进行监督。在混凝土的浇筑过程中， 也要考虑到气温、风速等因素， 当面对高温环境时， 施工人员应当选择分层浇筑的方法， 借助浇筑面自身的散热功能削弱高温带来的影响。此外， 可以埋设水管， 这样既能进行物理降温， 又可以保持混凝土结构的水分， 一举两得。在浇筑过程中， 施工人员还应该考虑到钢筋结构的位置问题， 要保证钢筋结构不受混凝土浇筑工作的影响， 使得整个建筑的稳定性得到提升。例如， 建筑结构通常属于大体积混凝土， 建筑结构的梁和楼板的混凝土强度应当保持一致， 宜选用中级。在建筑结构的墙和柱的混凝土等级高于梁和板时， 节点核心区的混凝土强度的等级应当与柱和墙保持一致， 在梁和柱混凝土强度等级不同的情况下节点的做法见图1.现浇梁与楼板的混凝土强度等级应当保持一致性。在柱和墙的混凝土强度等级大于梁和板的混凝土强度时， 节点核心区的混凝土强度等级应与柱和墙相同， 梁和柱混凝土强度等级不同时节点的做法见图1.

4.4 预应力与结构设计

在最近几年的现场状况来看， 预应力结构设计应考虑到建筑物的几何结构的尺寸、预应力筋的用量以及预应力结构抗裂程度要求。在一般情况下， 在设计时取梁长的1/15, 在现有设计与施工水平下， 一般用1/18~1/20, 既可以减少用钢量， 还能减少结构自重。例如， 建筑结构的平面布置， 应当确保建筑结构平面布置的规则性， 避免平面布置形状出现突变的情况。在平面存在凹口时， 应当在凹口部位的边缘设置拉梁， 凹口周边的楼板应当适当的加厚并且对配筋进行强化， 楼板的负筋应当拉通。此外还应该按照相关规范和要求对建筑结构的长度进行控制， 在建筑结构的长度超过相关规范规定的数值时， 地下部位设置后浇带， 地上应设置膨胀加强带。后浇带通常设置在梁和楼板的1/3宽的位置， 宽度应当在800~1000mm范围内。加强带宽度一般为2000mm, 带两侧布置密孔钢丝网， 以此将带内混凝土与带外混凝土分隔开， 钢丝网垂直布置于上下层 （或内外层） 钢筋之间， 并用钢筋加固。膨胀加强带带内增设15%水平温度钢筋， 水平温度钢筋均匀布置在上下层， 内掺12%的膨胀混凝土后， 且混凝土强度等级提高一级。后浇带及加强带的设置应当将梁、墙和板完全的分开， 钢筋仍然应该连续的配置。在房屋长度超过规定的的数值比较大的情况下， 应当进行变形缝的设置。在建筑物群房和主楼的高度相差比较大的情况下， 需要在主楼和群房之间进行沉降缝或者是后浇带的设置， 这样能够有效的避免或者减少因为基础沉降而导致的裂缝的产生。

5、结语

由于建筑物和人们的生产生活息息相关， 因此， 建筑物质量的高低直接影响了人们的生命与安全财产的保障度。建筑结构的裂缝作为建筑物质量与安全性能的一大重要威胁， 需要我们采取相应的措施， 统筹考量可能引发裂缝的因素， 对其加以控制。在建筑施工设计环节， 提高设计的科学性与合理性， 对一些标准参数有一个较好的估量。此外， 在建筑施工过程中， 要加强管理， 提高施工的质量， 在选材与施工工艺的选择上把好关。总而言之， 相关施工单位应该根据裂缝的不同类型， 采取与之相对应的合理解决方案， 把安全隐患降到最低， 保障好人们的人身安全。

参考文献

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[2]董春玲， 李兴凯。浅谈建筑结构设计中控制裂缝的措施[J].工程科技。

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随着工程施工技术的不断发展，在住宅建设中，用现浇楼板形式替代预应力空心板楼面形式，解决了预应力空心楼板拼缝纵裂的质量通病，加强了结构的抗震性能。但在相当一部分现浇楼面结构中，在边跨板面出现顺板外缘裂缝，在房屋角部板面往往出现呈等腰三角形的45°斜裂缝等。现浇钢筋混凝土楼板裂缝，已成为住宅工程最严重的质量通病之一。引起建筑裂缝的因素是多方面的，笔者就现浇钢筋混凝土板裂缝产生的原因进行分析，并提出防治对策，供大家参考。一、 裂缝现状1、 裂缝种类①、温差裂缝：由于温度变化，混凝土热胀冷缩而形成的裂缝。此类裂缝都集中于屋面板和建筑物上部楼层的楼板上。②、收缩裂缝：混凝土在凝结、硬化过程中，由于材料自身收缩而形成的裂缝。③、结构裂缝：虽然现浇板承载力均能满足设计要求，但由于预制多孔板改为现浇板后，墙体刚度相对增大，楼板刚度相对减弱。因此在一些薄弱部位和截面突出处，往往产生一些结构裂缝。例如墙角应力集中处的45°斜裂缝，板端负弯矩较大处的板面拉裂缝等。④、构造裂缝：现浇楼板厚度一般为80～100mm，住宅设计中将PVC电线管均敷设在楼板内，使凡有PVC管处的混凝土保护层减薄，易出现构造裂缝。2、 裂缝形式①、斜裂缝：斜裂缝常出现于墙角，特别是建筑物端部最后一间，呈45°状。②、纵、横向裂缝：沿楼板纵、横向出现，一般于跨中、支座、PVC电线管暗埋处等部位，或直线或折线状。③、不规则裂缝：裂缝出现部位、形状无规则，成散状或龟裂状。④、贯穿或不贯穿裂缝：绝大多数裂缝出现在楼板表面，为不贯穿裂缝。极个别裂缝从板面一直裂到板底，呈贯穿状。3、 裂缝出现时间收缩裂缝属早期裂缝，一般出现在混凝土浇筑后的1个月中；构造裂缝属于中期裂缝，一般出现在6个月以后；温差裂缝和结构裂缝属于后期裂缝，一般1～2年后出现。二、 裂缝原因分析1、 设计方面①、楼板厚度：楼板厚度虽能满足承载力要求，但随着住宅开间和厅面积的增大及不少房产开发商取消了传统的在现浇楼板表面铺30mm细石混凝土地坪，致使楼板厚度不能满足构造要求。②、配筋计算：不少设计单位仍按照单向板计算方法来设计配置楼板钢筋，支座处仅设置分离式负弯矩钢筋。由于计算简图与实际受力情况不符，单向高强钢筋或粗钢筋使混凝土楼面抗拉力不均，局部较弱，无筋处易产生裂缝。部分设计单位对现浇楼板构造筋配置不重视：墙角无放射筋、薄弱环节无加强筋、负弯矩处钢筋配置不够。③、混凝土强度等级：预制多孔板改为现浇楼板后，大部分住宅工程都采用预拌混凝土浇捣，但有些设计单位选用的楼板混凝土强度等级过高，使水泥用量增加、水化热加大，从而加速产生混凝土温差裂缝和收缩裂缝。④、板内布线：现浇楼板内暗敷PVC电线管，有的甚至两根电线管交错叠放，管道上口混凝土保护层超薄，混凝土抗拉强度减弱。2、 施工方面①、盲目赶工期：为抓进度、赶工期，楼板混凝土浇捣完，尚未到达规定强度，即已上人操作，并堆放施工荷载，使楼面混凝土受到损伤。②、养护马虎：混凝土浇捣完后未进行表面覆盖和浇水养护或养护时间不足，导致混凝土表面失水过快，由收缩产生拉应力，造成表面裂缝。③、支模拆模：模板支撑立杆与楼面接触部位没有设楔子，使混凝土在浇捣过程及成型后局部变形，导致裂缝产生。底模拆模时间过早，混凝土受到内伤。④、钢筋未设撑脚：楼面支座处负弯矩配筋未设置撑脚，施工人员踩在负弯矩钢筋上，使钢筋下沉，混凝土保护层厚度增加，楼板有效截面高度h0减少。⑤、振捣不当：平板式振动器过度振捣楼板混凝土，造成粗骨料下沉，板面出现砂浆层，混凝土强度降低，也易出现干缩裂缝。3、 材料方面①、混凝土坍落度过大：为了保证预拌混凝土的可泵性，部分楼板混凝土坍落度设计过大，导致混凝土流动性增加。②、混凝土配合比不当：为满足工期要求，加快施工进度，施工单位常将柱、墙、梁板混凝土改为同一强度等级，并一次性浇捣，从而造成楼板混凝土配合比不当及提高了楼板混凝土强度等级。③、外加剂、掺合料掺量过多：预拌混凝土中粉煤灰、矿粉等掺量过多，使混凝土早期强度偏低，抗拉强度达不到要求。④、原材料质量波动：混凝土搅拌站在混凝土生产前，未对原材料进行严格检验复试。个别水泥、外加剂、掺合料质量波动，粗、细骨料含泥量超标，甚至使用细砂、特细砂，严重影响混凝土质量。⑤、混凝土供应间歇时间长：由于受道路交通制约等方面原因，不能保证混凝土连续浇捣，加之现浇楼板施工冷缝的增多，给裂缝以可乘之机。4、 裂缝产生的主要因素经过对各种影响因素的对比分析，引起现浇钢筋混凝土楼板裂缝的主要影响因素如下：①、混凝土温度变形和收缩变形引起的裂缝：钢筋混凝土梁、柱、墙、板等构件共处于同一个大气环境中，当环境温度和湿度变化时，这些混凝土构件相应都会产生温度变形和收缩变形。由于体形上的差异，板的体积与表面积的比值较小，混凝土的收缩变形较大。具体地说，在水平方向上楼板的收缩变形一般均超前于（或大于）梁、柱、墙，使板内出现拉应力，梁内出现压应力。另外一个方面是外纵墙与山墙在外界气温的影响下，经热涨和冷缩的反复作用，它们的温差合力对房间沿外墙角部楼板将产生较大的主拉应力。以上两个作用力的叠加，在对板形成最不利状态的时候，当板内拉应力超过了混凝土的抗拉强度，并且楼板变形大于配筋后混凝土的极限拉伸的时候，楼板内就会产生裂缝。裂缝的位置取决于两个因素，一是约束，二是抗拉。对楼板来说约束最大的位置在四个转角处，因为转角处梁或墙的刚度最大，它对楼板形成的约束也最大，同时沿外墙转角处因受外界气温影响，楼板属收缩变形最大的部位；一般来说板内配筋都按平行于板的两条相邻而设置，也就是说转角处夹角平分线外的抗拉能力最薄弱。故大多数板上裂缝都出现在沿外墙转角处，而且呈45°斜向放射状。②、混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料：当前工程施工中现浇钢筋混凝土楼板的混凝土普遍采用泵送混凝土，其水泥用量、水灰比、坍落度等都比较大，石子粒径又较小，为了抵抗楼板内受不均匀温差和收缩的影响而出现局部应力集中，若外墙转角处楼板只按老规矩配筋，已经不能适应这种变化了的条件实况，很容易产生裂缝。如果对混凝土养护不当，也会产生干缩裂缝。③、楼板内埋设电线套管，特别是近些年来普遍推广使用PVC管代替金属管以后，使板内有效截面受到不同程度的削弱（以板厚100mm为例，若埋设直径20mmPVC电线套管，而该管垂直于板跨方向铺设时，则该处混凝土受拉截面减少1/5），又因该管与混凝土的线胀系数不一致，粘结效果差，这是沿电线管埋设方向就可能因为应力集中而出现裂缝。④、由于施工措施安排不当，楼板近支座处负责弯矩钢筋常常被操作人员踩踏下沉，又没得到及时纠正，使其不能有效发挥抵抗负弯矩的作用；更有甚者，个别施工单位为了迎合发展商不合理的工期要求，片面地追求施工进度，楼板混凝土还没有足够的强度，就迫不及待地上人操作和堆重载，使其产生过大的变形，导致裂缝产生等等。三、 裂缝控制措施1、 设计方面①、按双向板配筋：为使楼板计算简图与实际受力情况一致，现浇楼板应按双向连续板计算配筋。为减少开裂，宜采用双面配筋，增加表面配筋量。楼板最小配筋率 ，且应采用细直径螺纹钢筋。②、增加楼板厚度：考虑到楼板双面配筋，并且楼板内暗敷电线管线较多，再加上楼面上30mm细石混凝土地坪常被取消等因素，现浇楼板厚度应为120mm。③、控制混凝土强度：多层、小高层住宅楼板预拌混凝土强度应≤C30，高层应≤C35。④、加强构造配筋：为克服墙角45°斜裂缝，应在墙角配置放射筋（特别在建筑物端部），长度大于1/3跨（不少于1.5～2.0m）。上部支座处负弯矩钢筋宜每隔1根设置1根通长筋，以抵抗板中裂缝及端头裂缝。除受力筋满足要求以外，分布筋间距应适当加密，间距150～200mm。使楼板受力均匀，增强混凝土抵抗温度、干缩变形能力。当选用冷轧扭钢筋时，最小配筋率应满足规范要求。⑤、管线敷设：预埋电线管位置应设置在楼板上下两皮钢筋当中，严禁两根管线交错叠放，可采用接线盒方式。当楼板厚度较薄时，应在管线外侧增加钢丝网。2、 施工方面①、合理确定时间：按科学规律安排施工工期与进度计划。楼板混凝土浇捣完成后，其强度未达到1.2N/mm2，施工人员不得在楼面操作及堆载材料。②、严格养护：楼板混凝土浇捣完毕后，根据当时室外气温，确定养护方案。冬、夏季节，应采取混凝土表面加盖草包、塑料薄膜等养护措施。混凝土在浇筑完成后12h内，必须进行浇水养护。对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，浇水养护不得少于7d；对掺用缓凝剂或有抗渗要求的混凝土，浇水养护不得少于14d。③、控制拆模时间：模板的周转配置，应考虑到规定的拆模时间，跨度大于2m，小于8m的现浇楼板，其拆模混凝土强度必须达到标准值的75%，当跨度大于8m的现浇楼板，其拆模混凝土强度必须达到标准值的100%，防止过早拆模引起的混凝土损伤。同时，模板支撑立杆下部与楼面接触部位应设楔子顶紧，防止混凝土在浇捣过程中变形。④、控制负弯矩钢筋位置：在楼板负弯矩钢筋处设置撑脚和马凳，楼面钢筋上设置跳板，严禁在混凝土浇捣过程中踩踏钢筋，确保负弯矩钢筋的正确定位。3、 材料方面①、合格确定混凝土的配合比和坍落度：在混凝土配合比设计时，应全盘考虑，多用骨料、少用粉料，以减少裂缝产生。坍落度应适当控制，不宜过大，多层和小高层小于140mm，高层宜小于180mm，尽可能较少混凝土的流动性。应选用高等级低水化热的矿渣水泥，减少水泥用量和水化热。②、严格控制混凝土掺合料掺量：混凝土掺合量的掺量比例应合理，以保证混凝土早期强度，提高混凝土的抗拉性能。控制混凝土水灰比，最大用水量应＜180㎏/m3。③、严格原材料检验试验：在拌制混凝土之前，必须按规定对水泥、粗细骨料、外加剂等进行检验复试，不合格的材料不得使用。④、保证混凝土连续浇捣：在配备混凝土运输车辆时，应充分考虑交通路况的影响，确保混凝土浇捣的连续性，减少施工冷缝。当混凝土浇捣中停歇时间过长时，应采取接浆处理等应急措施。4、 裂缝防治对策①、要与设计商榷，在采用商品混凝土泵送施工的条件下，处于墙转角处房间内的现浇钢筋混凝土楼板，建议适当增加配筋以提高楼面混凝土的抗拉能力，如适当增加板厚；提高板的配筋率；采用“细筋密筋”配置等方法。由于受到不同条件的限制，以上方法可选择采用。②、提高部分外墙的保温隔热标准。特别是对外墙转角的内墙面，可采用加贴保温隔热材料的办法，使温差对楼板变形带来的影响减少到最低限度。③、楼板内PVC电线套管只允许平行于楼板受力方向（或双向板的短边方向）埋设，埋在楼板内的PVC电线套管上下部应加铺宽度不小于40mm的钢丝网片作为补强措施。④、有条件的不妨采用“放”的特殊构造措施。例如可将端跨设计成简支板的形式，即楼板与梁之间设置施工缝隔离。⑤、严格施工管理，浇捣楼板混凝土时铺设操作平台，防止施工操作人员直接踩踏上层负弯矩钢筋。同时加强浇捣楼板混凝土整个过程中的钢筋维护，随时将位置不正确的钢筋进行复位，确保其位置准确。⑥、设计楼板底模及支架时，应充分允许考虑能够满足承受各种可能的施工荷载的需要。混凝土浇捣后必须留有足够的养护时间。除非采用针对性的技术措施，否则只有当混凝土强度大于12MPa时，才可允许其上进行各项施工作业活动。⑦、加强混凝土的养护监督。混凝土应在浇筑以后12h内进行覆盖和浇水，当气温在20℃左右时每天应浇4次；气温在25℃以上时应浇6次；气温低于5℃时，应停止浇水改用塑料薄膜或草袋覆盖养护，以防治温度收缩裂缝产生。养护时间最短不少于7天。