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1、浅谈混凝土结构设计阶段的裂缝控制高镭 （030013） 提要 混凝土结构物产生裂缝，是结构物的承载能力、耐久性、防水性 等的各种性能下降的主要原因；其对策的重要性直接影响到结构物的耐用年数， 以及能否达到设计要求的服役年限。按我国有关规范设计的工程，有相当数量 的混凝土构件配筋量是由裂缝控制决定的，裂缝控制是制约工程质量和建设成 本的一个重要因素。因此裂缝问题对于建筑物的安全性和经济性是十分重要的， 本文仅从设计角度探讨和论述了设计阶段对控制裂缝所采取的一些措施。 关键词 混凝土 裂缝 结构设计 抗裂措施一、前言 混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，它是长 期困扰着建筑工
2、程技术人员的技术难题。关于混凝土强度的微观研究以及大量 工程实践所提供的经验都说明：结构物的裂缝是不可避免的，裂缝是一种人们 应该接受的材料特征。如对建筑物抗裂要求过严，必将付出巨大的经济代价； 科学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。 混凝土结构物产生裂缝，是结构物的承载能力、耐久性、防水性等的各种 性能下降的主要原因；其对策的重要性直接影响到结构物的耐用年数，以及能 否达到设计要求的服役年限。按我国有关规范设计的工程，有相当数量的混凝 土构件配筋量是由裂缝控制决定的，裂缝控制是制约工程质量和建设成本的一 个重要因素。 混凝土裂缝产生的原因很多，基本上裂缝的发生与混凝土原材料、设计、 施
3、工的环境条件和施工工艺、结构的使用和维护等密切相关。结构设计是首位， 因此要保证设计的结构具有足够的强度和强度储备，而且针对不同的结构应采 取相应的抗裂措施。 二、结构设计时采用的抗裂措施 1. 混凝土原材料的选择 要控制混凝土的开裂，首先要从原材料的选择出发，原材料选择的正确与 否，直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性，水灰比过大，水泥用 量大，外渗剂保水性差，粗骨料少，用水量大，振捣不良，环境气温高，表面 失水大（养护不良及吸水砖模）等都能导致塑性收缩表面开裂。 自20世纪初起，为了减小水化放热产生的影响，开始采用掺火山灰的办法， 30年代又开发出低热水泥。利用加大粗骨料粒径、非常
4、低的水泥用量、预冷拌 合物原材料、限制浇注层高和管道冷却等措施，进一步获得了降低水化温峰、 抑制热裂缝的效果。 因此从选择水化热低的水泥，控制水灰比，减少水泥用量 和用水量，添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如，超长的地下 室结构外墙应选用补偿收缩混凝土，即在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂， 以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限拉 伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。2. 提高结构自身承载力 在结构设计过程中，有时虽然梁板的承载力和挠度均满足要求在规范允许 之内，但相对承载力较小，挠度较大，这便容易引起因为挠度偏大
5、而产生的结 构裂缝。这种情况须加大梁截面或板厚、提高结构配筋率以提高结构的强度储 备来控制裂缝的产生。 长期来讲，由于混凝土自身随时间的强度劣化和环境对混凝土的风化和侵 蚀，混凝土结构的承载力会逐渐降低；由于承载力的降低会引起混凝土的开裂。 因此，混凝土结构设计时，要考虑到混凝土的劣化，混凝土强度必须有一定安 全储备，才能保证结构有足够的安全性和耐久性。 3. 减小地基的不均匀沉降 因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多，位于采空区 的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性，以减小地基不均匀沉降对结构的 影响，比如独立基础时设置拉梁，或采用筏板基础，或采用箱形基础。如果地 基土本身
6、软硬不均，除采取上述措施外，还可以采取局部换土或加大基础底面 积的措施。 柱下独立基础或桩承台，当设置拉梁时，由于各独立基础或桩承台之间的 沉降差，会造成拉梁两端的开裂，而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建 议在拉梁两端各设一道后浇带，如果地质条件较好可设一道或不设。 4. 地下室墙体裂缝的控制 为控制地下室墙体裂缝的发生，可在墙体顶部和腰部设两道暗梁，并适当 增设暗柱，以起到“模箍作用” ，或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收 缩裂缝，在墙体中可设置适当数量后浇带。 5. 设置后浇带 随着社会的发展，超长建筑越来越多，而且很多因为建筑功能和美观不让 设伸缩缝，这便需要结构专业采取措施来
7、解决混凝土的收缩应力和温度应力引 起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带：每隔3045m设置一道，在 4560天后浇筑。 6. 楼板双层双向配筋 超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板，均会产生很大的温 度应力，势必会形成温度裂缝。加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解 决温度应力对裂缝的影响，但钢筋间距不宜过大，一般不大于150mm。或，加 厚板厚但受力钢筋不通长设置，在受力钢筋外侧设置双层双向6150的钢筋 网片。 7. 必要厚度的保护层 混凝土结构中，钢筋与混凝土共同工作，足够的配筋是保证混凝土结构承 载力的必要条件；钢筋在混凝土中良好锚固是钢筋与混凝土能共同工作的保证。
8、因此，钢筋需除去泥土、油污、锈蚀，使之与混凝土良好的结合，以保证混凝 土对钢筋的握裹力。否则，钢筋锈蚀会逐渐导致混凝土出现顺钢筋的裂缝，裂 缝发展会导致混凝土剥落开裂，这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破 坏钢筋的锚固，还会加速钢筋的锈蚀。如此发展下去使结构的承载力下降，耐 久性降低，甚至危及结构的安全。而“混凝土结构设计规范”也指出，当混凝 土保护层厚度较大时，虽然裂缝宽度计算值也较大，但较大的混凝土保护层厚 度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此，要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝，避免此种情况的发生。 三、建议及结论 混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，混凝土 裂缝产生的原因也很多，在结构设计过程中就需要根据不同的结构形式和不同 的结构构件预判可能出现的裂缝，再根据不同的可能出现的裂缝采取相应的预 防措施。只有从设计、施工到建筑的使用和维护的每个环节对混凝土结构的裂 缝问题引起足够的重视并采取正确的预防措施，才能更有利于保证建筑物的承 载能力、安全性和耐久性。参考文献： 1混凝土结构设计规范（GB50010-2002）S.北京：中国建筑工业出版社， 2002。 2冯乃谦，顾晴霞，郝挺宇.混凝土结构的裂缝与对策M. 北京：机械工 业出版社，2008。
