房屋建筑结构设计中现浇混凝土裂缝控制研究

林永铨

摘 要：从结构设计的观点出发，列举了房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝类型，提出了房屋建筑结构中引起现浇混凝土裂缝的成因，对如何有效地防止现浇混凝土结构的裂缝进行了详细的论述，并从结构设计的角度，分析了房屋建筑结构设计中现浇混凝土裂缝的控制方法，为房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制提供参考。

关键词：现浇混凝土；裂缝控制；结构设计

中图分类号：TU755                                    文献标识码：A                             文章編号：2096-6903（2023）02-0013-03

1 混凝土结构裂缝的形成

混凝土结构的开裂无法避免，但其危害程度却可以得到有效的控制。裂缝的形成与材料、设计、施工、温度等因素密切相关，本文从结构设计角度探讨如何有效地控制裂缝的发展和减少裂缝的宽度。

2 现浇混凝土裂缝类型

2.1 结构裂缝

根据当前我国房屋建筑结构设计的现状可知，现浇混凝土结构在整个结构设计中起着举足轻重的作用，其整体的施工效果将直接关系到工程的整体质量。现浇混凝土结构的构件种类繁多，构件之间的连接部位，在使用时间长后，会出现裂纹。在整体结构设计中，由于构件的设计不够合理，因而在整个工程中必然产生一系列裂纹。

2.2 应力裂缝

房屋建筑施工时，其各结构构件会相互影响。特别是在现浇混凝土的施工中，由于温度、环境等多种因素的影响，必然会出现一系列的应力，导致出现裂缝。根据当前我国住宅建筑结构的施工情况可知，现浇混凝土结构施工后，其本身的含水量会逐步流失，而其本身的体积也在不断缩小。由于各构件的张紧度差别很大，因此在以后的使用中必然会出现大量的应力裂纹[1]。

2.3 塑性裂缝

混凝土浇筑初期尚处于一定的塑性状态，若表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，将产生急剧的体积收缩，而混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形应力便会引起开裂。混凝土水胶比过大，模板、垫层又过于干燥，吸水量大，由此导致混凝土出现塑性裂缝。

这些裂缝对结构危害较小，但仍需进行表面处理。特别是竖向收缩时，其收缩速率相对较慢，从而出现了严重的塑性开裂等问题。此外，塑性裂纹产生的裂缝深度较大，且在其形状上呈现不规则的特点，通常在混凝土完全硬化前发生裂缝。结构的受力不同，产生的裂缝也会有很大的不同，这是目前最普遍的一种。

3 房屋建筑结构中引起现浇混凝土裂缝的成因

3.1 设计问题

结构设计环节，若不能有效地对其自身构造进行有效的管理与控制，在以后的一系列施工中，很可能会出现各种各样的质量、安全隐患。同时，由于不同构件间的应力难以得到有效的控制，从而使结构在使用期间发生不同程度的开裂。在设计阶段，主要将强度等级和配筋的设计有机结合起来，若不能在结构设计中对已有的基础设施进行有效的协调与处理，必然导致出现严重的开裂问题。

在建筑结构设计过程中经常会出现高度偏小、截面不够、梁的跨度太大、配筋位置不科学、结构缝的设计不当等问题，这些因素都会对混凝土的施工质量产生一定的影响， 从而引起混凝土开裂， 对建筑工程的施工质量产生影响。

3.2 配料问题

结构成分在房屋建筑结构设计全过程起着举足轻重的作用。混凝土一般是由水、水泥、砂、石子及外加剂等材料构成，材料的质量好坏程度将会直接决定建筑物的质量。在实际施工过程中，经常会遇到施工材料质量不过关的现象，从而影响混凝土的耐久性和强度，诱发裂缝的产生。

在进行结构设计时，必须确保加入后的材料都能有效地提高其性能。施工阶段，不同种类的配料的具体用量和使用方式，存在着很大的差别，若不能全面分析目前的影响因素，会难以保障结构本身的完整性和可靠性[2]。

3.3 环境问题

在房屋建筑的结构设计中，若不能全面、高效地分析各种环境因子，则难以在实际操作中保障系统的工作品质，不能满足当前所提出的各项需求。受多种自然因素的影响，如温度、风速等，建筑结构本身的现浇混凝土体系会产生一系列的问题，从而产生各种不同的裂缝。

4 现浇混凝土裂缝控制

4.1 房屋长度与宽度设计

在对当前房屋结构设计现状进行深入分析的基础上，本文提出了一种对房屋有效方法，其基本思路是防止在建造过程中出现大跨度的现浇混凝土。当房屋长度超过规范值时，需在中部设置收缩后浇带进行处理，以减少由于基础沉降而产生裂缝[3]。其距离控制在30 m左右。而后浇带位置应该设置在梁和楼板1/3跨处，宽度控制在800～1 000 mm。在进行后浇带处理房屋长度时，保证墙、梁和板完全分开，钢筋仍宜连续配置。当房屋长度超出规范规定数值较大时，宜设变形缝。

在房屋建筑的结构设计工作中，往往有一些建筑采用建筑群的形式。在各类建筑物的设计过程中，应科学、合理地对各建筑物的高度参数进行科学、合理管控，并合理引入并有效运用现浇混凝土的控制方式，从而为设计中的系统提供可靠的保障。结构设计中要采用具有专业性质的后浇带结构，合理地布置沉降缝结构，从而取得较好的效果。

4.2 外露构件设计

在房屋建筑的结构设计中，必然会包含很多裸露的构件，在对这种构件进行分析时，有效地控制长度和伸缩参数，从而促进该部件在高工作状态下工作。暴露在外的部件有雨篷、挂板等，在专业的设计中，如果发现横向的长度超过了一定的标准，就需要在构件的结构和设计上，对伸缩缝进行科学调整。

在此基础上，合理地使用此种结构，可以最大程度地确保该构件在组装完毕后仍能正常、稳定地工作。在当前的整个设计阶段，要对外露部件的横向长度进行有效管控，严格按照现行的标准、规范进行实施。特别暴露构件的横向长度，应控制在12 m以内[4]。

4.3 强度等级设计

目前现浇混凝土板的强度等级普遍是C30。在房屋结构中，若要求墙体和柱身全部浇筑的混凝土强度等级必须一致，则相应的现浇板和楼面的级别也要同样设定。但在普遍设计阶段，现浇混凝土板的强度等级比墙、柱混凝土等级要低一些，那么就需要根据实际情况，积极采取有针对性的措施，使混凝土核心部位的强度等级得到有效提升。

4.4 构件厚度设计

在房屋建筑结构设计中，一般都要求对构件本身的厚度进行科学、合理地设定，以确保相关构件的各项参数均能得到有效的控制，从而达到对各类裂缝问题的有效规避。在设计阶段，如果各种不同构件的厚度太小，在使用中这种构件难以承受现存的压力，必然会造成构件间出现严重的裂纹问题。为防止开裂，必须通过适当调整构件的厚度来提高结构本身的抗裂能力。在对现浇混凝土板跨的设计中，应编制并贯彻已有的设计方案，以确保既有结构构件设计的科学性和合理性。

4.5 结构设计

现行的混凝土结构设计多以荷载、变形和裂缝计算为主，再根据设计规范中的构造要求进行构造加固措施。结果表明，这种方法还不足以阻止产生裂纹，尤其是变形裂纹。

因此，在结构设计中，应该做到：①提高混凝土的耐久性，并给出具体的耐久性指标。②合理设计混凝土结构，在可能出现应力集中的地方，增加设置构造筋。③在受力较大的情况下，应留出足够的变形空间，以减少约束在某些构件间可以考虑采用滑动形式。④在有裂缝的地方增加结构筋，结构筋应选用较小的变形筋或钢筋网。⑤当荷载和结构条件许可时，应采用低强度等级的混凝土。

为提高现浇板的抗干缩和温度变形性能，采用双层、双向配筋，其配筋间距不宜超过200 mm，楼板筋的配筋比例不得低于0.3%。跨度3.9 m以上的楼层，都要采用双层、双向配筋，在阳角上的钢筋间距不得超过100 mm，钢筋的直径不能小于8 mm，且宜選用高强度的可变形钢筋。在阴阳角转角处配筋要加强，建议与设计单位协商，在整个房间内设置负筋，并适当增加配筋率。

在建筑物长达40 m的情况下，可以在平面内设置后浇带，并采取一定的微膨胀防裂措施，即建筑屋面的传热系数不宜大于1.0 W/（m2·K）。

4.6 内外部环境温度的平衡设计

通常情况下，混凝土内部的温度是由水泥水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温度等因素共同决定的，而浇筑温度与外界气温存在着密切的相关性。在进行浇筑过程中，应注意控制好混凝土浇筑的温度，避免出现水热化等现象，防止由于温度变化而引起收缩裂缝。尽管混凝土的热胀冷缩是必然的，但在混凝土浇筑过程中控制内外温度的变化，就可以减小混凝土的热胀冷缩，从而控制浇筑混凝土出现裂缝。

若外界温度比较高，在混凝土浇筑时，应尽可能地进行多次浇筑，以减小混凝土分层浇筑的厚度，并充分利用混凝土的表层来散热。为防止混凝土表层与内部的温差过大，减小内部和外部的温差，可采用覆盖材料或喷洒水分等方法来控制混凝土表层温度。

可通过优化混凝土配合比，降低水泥用量。在混凝土中掺加粉煤灰，不仅可以有效的降低水泥用量和水化热，而且还能够降低混凝土单方水泥用量和用水量，有效降低混凝土自身体积收缩。此外，将高效减水剂或粉煤灰添加到混凝土中，能够使混凝土具有比较好的可泵性、抗渗性、和易性、抗离析性能，避免发生泌水现象，降低裂缝的产生。

4.7 加强配筋设计

对构件的配筋率进行合理的控制，可以有效地控制构件的裂缝宽度。按照混凝土的结构设计规范，不能低于0.2%或                                      中的较大值。而对于板和梁的不同构件中，相关配筋率以及钢筋间距都必须符合规范值。通过合理的参数配置并采用直径小间距密的设计原则，增强混凝土同钢筋的混合程度，从而可以有效降低构件裂缝。在进行构造配筋和设置间距（包括受力和构造配筋）时同样要按照规范，以控制在建筑构造中出现裂缝的几率。

钢筋的配筋率对钢筋混凝土结构的抗剪性能和开裂性能都有很大的影响，而加强钢筋的配筋设计可以起到很好的抑制作用。结合实际情况，采用合理的配筋间距，以减小构件的开裂。在楼板的配筋上，应该在面板上设置双向钢筋网状结构。

4.8 洞口加强措施

当楼层中有预埋管线时，要做好管线和洞口的合理布置，如果在地面上有预先埋设的管线，可在管线上方设置钢丝网。而楼层预埋管线的直径不能大于板厚1/3，也不应超过50 mm，管壁与楼板上下边缘之间的距离不能少于25 mm。在板内预先埋设的管线应该使用线箱，而不能将管线交叉重叠。若楼面存在开洞时，则根据其大小洞口周围进行合理的措施。孔径<300 mm时，应将板内钢筋穿入洞口并从洞口绕过，不可切割，以保证配筋结构的完整性；300 mm≤孔径≤1 000 mm时，要进行配筋构造；在孔径>1 000 mm时，应在洞口边增设边梁。在剪力墙洞口直径≥800 mm时，应在洞口附近设置横向、纵向钢筋，以避免墙体上的小孔口角裂；在剪力墙孔径>800 mm时，应在洞口两侧设置边框，并设置结构纵向钢筋。在梁腰部预留孔洞时，应尽量设置在受拉、剪应力较低的位置，即梁跨的2/3，梁高的1/3，并在洞口附近增加箍筋、斜筋，以加强结构。

5 结语

要使实际中的混凝土出现裂缝问题能够得到及时、有效的管理与控制，就必须对其进行设计、施工等各个环节的改进与优化，并加强对裂缝的控制，使各种结构形式间的配合使用。该方法既能确保混凝土的裂缝控制，又能有效地改善房屋的结构设计。

参考文献

[1] 毕大博.房屋建筑结构设计中现浇混凝土裂缝控制[J].建筑技术开发，2021，48（13）：3-4.

[2] 罗福军.房屋建筑结构设计中现浇混凝土裂缝控制策略[J].现代装饰，2021，495（34）：7-9.

[3] 黄丽霞.房屋建筑结构设计中现浇混凝土裂缝控制措施[J].国际援助，2020（21）：145-146.

[4] 马文亭.房屋建筑结构设计中的现浇混凝土裂缝控制措施分析[J].砖瓦，2021（4）：173-174.