张震 甘肃土木工程科学研究院有限公司

引言：目前建筑已经成为了社会经济发展最为主要的支柱产业之一，和人们的生活紧密相关。随着人们生活水平的提升，对于建筑质量的要求也越来越高，尤其是建筑结构设计中涉及到的建筑空间以及使用年限。但是目前建筑结构中的裂缝问题是影响其质量和使用年限的主要问题之一，非常容易造成建筑渗漏、钢筋锈蚀、混凝土碳化等问题，不但影响到了建筑物的美观，同时也影响到了建筑的性能以及安全，尤其是在受到外部环境因素的作用（例如地震等）下非常容易发生坍塌问题。所以对于建筑结构设计中的裂缝原因进行分析，同时找到相应的解决对策，对于进一步提升建筑结构安全性、推动建筑行业的发展具有非常重要的作用。

一、建筑结构设计中裂缝原因分析

（一）载荷裂缝分析

所谓的载荷裂缝主要就是指钢筋混凝土受到长时间载荷作用而产生开裂的情况。载荷主要包括机构构件上的长期载荷以及结构自身重量的载荷等。在建筑结构设计过程中一定要充分考虑到长期载荷所造成的抗裂问题，例如设计荷载标准等。但是从目前情况看，相对于发达国家来说我国的荷载设计值比较低，并且混凝土强度的设计值常常又较其他国家高，因此混凝土所具有的荷载能力要远低于其他国家，这就造成了建筑结构非常容易出现裂缝问题。

（二）温度应力裂缝分析

混凝土结构设计时，当温度在0～100℃范围内时，线膨胀系数为0.00001/℃。一旦混凝土内外的温差比较大所产生的拉应力超出了混凝土所具有的极限抗压强度，那么就会逐渐形成裂缝，可以称之为温度应力裂缝。混凝土之所以发生收缩开裂主要是因为混凝土失水或者含水量不足，尤其是混凝土的外部环境较为干燥而内部严重缺水情况等非常容易造成裂缝顺着构件贯通，从而造成建筑结构混凝土表面裂缝出现。混凝土因为温度问题而出现冷缩或者干缩，会造成结构构件受到温度应力影响而出现裂缝。

构件与温度应力可以采用如下公式来表示两者之间的关系：

其中Amax表示的为构件中央最大温度应力；µ表示的为构件和搁置面之间的摩擦系数；y表示的为构件材料的重力密度；l表示的为构件的长度。从上述公式中能够得知，温度应力会随着构件长度增加而增大，从而引发结构裂缝，因此在建筑结构设计中要对构件的长度给予充分关注。有效的保持混凝土湿润性是防止温度应力裂缝最为重要的手段，同时混凝土收缩裂缝绝大部分发生在建筑施工过程中，因此在进行混凝土浇注施工时一定要关注水分蒸发问题，同时也要关注水灰配合比所出现的变化情况。混凝土表面水分蒸发最快的时间就是其浇注之后3、4个小时期间，在这个过程中相应施工人员可以通过在混凝土表面覆盖草袋或者塑料薄膜的方式来避免水分发生流失。在建筑结构设计过程中要最大程度上防止因为温度所产生的裂缝，确保混凝土具有充分的湿润性，防止建筑结构表面发生裂缝问题。

（三）塑性沉降裂缝分析

之所以会出现沉降裂缝主要是由于混凝土主骨料等比重较大的颗粒沉降过程中受到钢筋以及模板影响而造成竖向体积缩小的变形裂缝，此种裂缝更多发生在钢筋上部以及结构变截面等区域。由于塑性沉降裂缝的产生主要是由于混凝土不均匀收缩所造成的，因此需要通过优化混凝土配合比、有效振捣、完善混凝土面层质量保证体系等来减少混凝土沉降收缩量。另外，通过设置较为适宜的沉降缝可以有效避免墙体裂缝，通过降低建筑物长高比来提升建筑结构的整体刚性。

（四）设计不够合理，施工措施不当

建筑结构设计不够合理以及施工措施不当也是造成裂缝的重要原因。例如建筑荷载计算存在误差、结构设计不合理、梁的跨度较大或者较小、配筋位置设置不够合理、节点设置不够合理等等都非常容易造成建筑结构先天性缺陷，从而产生裂缝。

二、防止建筑结构裂缝的解决对策

（一）在建筑结构设计过程中一定要站在整体的角度进行，特别要关注建筑结构整体刚度方面的内容，避免建筑结构不均匀沉降所造成的结构内部拉应力产生，最大程度上缓解建筑结构抵抗温度应力的能力。在建筑结构设计初始阶段需要对结构实施较为精细的计算，同时要对其进行多次的核对检查，防止出现漏算和误算等问题。除此之外，一定要保证设计资料以及数据进行准确记载以及核算，确保建筑结构的合理性，避免裂缝的产生。

（二）进行材料的合理选择。对于建筑结构来说，混凝土是最为重要的材料，其具有无法取代的作用，因此混凝土的质量直接影响着建筑结构的质量。混凝土主要是通过水泥、砂石骨料、水以及外掺合料混合而成，这些材料的情况直接影响着混凝土的质量，所以在选择选料过程中一定要特别注意。例如需要选择那些水热化程度较低的水泥。因为水泥和水混合过程中会放出大量的热，所以在选择水泥过程中需要防止放热产生高温而引发裂缝的问题，例如建筑结构较大时需要选择火山灰水泥或者矿渣式水泥。同时为了防止温度造成的裂缝问题也要对水泥的用量进行仔细控制，需要在建筑结构中最大程度降低水泥使用量，同时要按照具体情况控制用量，最大程度上降低温度对于建筑的影响；粗骨料需要选择那些表面较为粗糙、含泥量比较低、空隙较小以及无碱性反应的中砂；采用碱水剂作为外加剂来改善混凝土的性能。

除了混凝土原料自身质量影响混凝土质量外，配料以及成分配合比也会影响到混凝土质量。在建筑结构设计过程中需要对水灰比以及水泥用量进行严格控制，尽可能采用低水灰比以及低用水量的配料。虽然微膨胀混凝土在经过合理配比以及施工养护之后能够有效提升建筑结构抵抗温度裂缝的性能，但是微膨胀混凝土膨胀性具有非常大的离散性，因此在混凝土中采用微膨胀剂就可以按照实际添加量和伸缩缝间的定量关系进行计算，再加上后浇带以及加强带等相应措施可以降低建筑结构温度裂缝的产生。

（三）荷载变化以及变形等容易引发砌体结构裂缝，此种裂缝更多是由于人为因素造成的，例如建筑结构设计不够合理、建筑结构施工不符合标准等等。避免砌体裂缝最主要的方式包括：

第一，可以在建筑屋盖上部采取保温层以及隔热层，通过降低屋面和墙体的温差来避免温度裂缝的产生，要保证屋面设计满足隔热保温的要求；

第二，可以在墙体当中设置伸缩缝，避免砌体因为干缩造成的墙体竖向裂缝产生。

一般情况下可以采用较为规范的砌体材料来有效控制收缩变形，不同材料的收缩率如表2所示。

表2 不同材料收缩率表

接上表

（四）建筑结构设计中模板所具有的质量以及施工合理性在很大程度上会影响到混凝土的裂缝情况。在建筑结构设计中一定要确保模板的牢固性，防止其受到载荷影响而发生变形避免出现裂缝的产生。另外，在施工过程中要控制好模板的周转率，要确保混凝土在满足规定载荷力时才能够进行模板拆除，避免因为结构荷载过早而发生裂缝问题。同时，在建筑结构施工中一定要严格遵照标准规范进行，要保证支模架的合理设置，确保具有足够的支撑力，避免出现混凝土裂缝。

三、结束语

对于建筑结构来说，结构设计中的裂缝包括很多，并且解决裂缝问题措施的针对性以及范围也是有所去别的。相应设计人员需要充分按照具体情况对于不同类型的裂缝进行有效分析，明确其原因所在，在此基础上采取针对性的措施来防止裂缝的出现。本文主要分析了建筑结构设计中裂缝的原因，同时提出了相应的解决对策，通过本文的介绍能够对建筑结构设计提供一定参考和帮助。