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1、钢筋混凝土结构设计中的裂缝控制 导言 钢筋混凝土结构会出现裂缝的现象已经被大量的科学研究和实践证明是不可避免的， 但事实上，我们可以把这些裂缝所造成的危害程度控制在一定的范围内，这就要求我们要对裂缝产生的原因、种类、危害以及应采取怎样的有效措施以应对等等问题有相当的了解。 钢筋混凝土结构裂缝类型和危害 1.类型 （1）塑性裂缝出现在结构表面，形状不规则且长短不一，这种裂缝大多出现在混凝土浇筑初期。塑性裂缝属于干缩裂缝，出现很普遍。 （2）在混凝土硬化过程中，产生内部干缩而引起体积变化，当这种体积变化收到约束时，就可能产生干缩裂缝。如混凝土成型后，因养护不当，体积收缩大， 而内部湿度变化小， 收
2、缩也小， 因而表面的收缩变形受到内部混凝土的约束，产生拉应力，引起混凝土表面裂缝。 （3）混凝土具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化时就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝，在工程中，这种裂缝比较常见。 （4）当结构的基础沉降不均匀时，结构构件受到强迫变形，导致结构物中构件与构件之间产生斜拉和剪切作用， 从而是的结构构件开裂， 随着不均匀沉降的进一步发展，裂缝会进一步扩大。这类裂缝的大小、形状、方向取决于地基变形的情况。 （5）构件承受的不同性质的荷载作用，其裂缝形状也不同，通常裂缝方向大致是与主拉应力的方向正交。 结构受载后产生裂缝的因素很多， 在
3、施工中和使用中都可能出现裂缝。 2.常见钢筋混凝土结构裂缝的危害 （1）影响钢筋混凝土结构的承载能力。 （2）引起钢筋锈蚀，使保护层崩落。 （3）影响钢筋混凝土结构的正常使用。 （4）降低结构刚度，影响建筑物的整体性 （5）影响钢筋混凝土结构的耐久性能和使用寿。 （6）裂缝大的可能使结构或构件彻底报废、造成工程返工、材料浪费、延迟工期以及较大的经济损失。 结构设计裂缝产生的原因 1.构件承载力不足 由于结构物中各受力构件受力分析不清晰、 内力和配筋计算失误， 导致主要受力构件在荷载作用下因承载力不足而产生开裂。 如钢筋混凝土框架结构中的框架梁， 可因纵向受力钢筋配置数量较少而在梁跨中下侧部位产
4、生竖向裂缝； 也可因箍筋数量配置数量过少而在支座附近产生斜向裂缝。 2.在构件受力分析中忽略约束性质 没有充分考虑构件的收缩变形，结构刚性过大，致使混凝土结构物表面产生开裂。例如受多边约束的钢筋混凝土现浇板，在结构设计中如果没有采取积极有效的阻裂措施， 可以因现浇板收缩变形过大而在现浇板表面出现垂直于长边约束的裂缝。 3.在结构设计中因构造钢筋设置数量较少 没有很好发挥构造钢筋的抗裂作用而导致构件内部出现裂缝。 如钢筋混凝土现浇板，可因构造钢筋设置不合理而在板角上表面产生裂缝。 4.设计中未能充分考虑基础不均匀沉降 当结构物的形式、整体刚度、地基土质等存在差异时，会因基础产生不均匀沉降量而在结
5、构内部产生一定的附加应力。如果基础构件受力钢筋数量较少，则导致上部结构产生开裂。 5.材料性能未得到充分发挥 由于设计人员在混凝土的工程应用方面存在“混凝土强度等级越高，抗裂性能越好”的错误认识，在结构设计中盲目使用高强度等级混凝土，致使水泥用量增加，增大了混凝土的收缩量，提高了混凝土结构物产生开裂的机率。 设计中对钢筋混凝土结构裂缝的控制 由于裂缝的产生， 不但会影响外观效果， 更有可能导致构件内部钢筋的锈蚀，影响使用耐久性和安全性。而结构设计作为工程的重要环节，在设计的过程中就应该注意对裂缝的控制 1.裂缝验算 混凝土结构应该按照混凝土结构设计规范 （GB5001-2002）的规定，根据荷
6、载效应来进行裂缝宽度的验算， 对于不符合的应该及时调整。 在设计时就应重视裂缝问题，构件设计时，不能仅考虑强度问题，在没有确切把握的情况下，对所有的梁板均应进行裂缝宽度验算，尤其是当梁配筋率小于 1%的时候，更应该引起重视。 2.分割措施 对于较长的建筑结构， 在设计时可以考虑采取分割措施将建筑物分成若干的结构单元。这样就能减小结构构件内部各种作用（例如温差，混凝土收缩，基础不均匀沉降等）产生的拉应力。并且对于处于不利条件下（抗震不利地段，软弱地基上） 的建筑物更应严格按设计规范要求合理布局结构单元。合理设置后浇带，可以适当的增大伸缩缝的间距， 但是后浇带仍不能代替伸缩缝， 在建筑物过长时，仍
7、然需要按规范要求设置伸缩缝。 后浇带内的钢筋一般情况下不截断， 但是如果是为解决高层建筑与其裙房之间的沉降而设置的后浇带， 内部的钢筋宜截断并采用搭接连接方式，待相邻两侧结构满足了设计允许沉降差异后，方可进行浇筑。 3.设计时考虑周全 设计时充分考虑偶然作用和非设计工况所引起的效应， 并在相关部分采取合理的控制裂缝的构造措施。例如：按简支设计的时候，实际上端部仍然受到一定的嵌固约束；按自由端考虑，但在荷载较大使构件发生位移，变形加大后，可能起到约束作用的部分；平面凹凸、立面刚度变化突变的部位，容易引起应力集中的部位；房屋两端的阳角处以及山墙处的楼板，屋面板；现浇结构中与周围梁柱整体浇筑的楼板；
8、大体积混凝土等等。 4.配筋时对钢筋的选择 根据混凝土结构设计规范可以看出，钢筋面积与裂缝宽度的关系，因此在其他条件不变的情况下，酌情选用细直径钢筋对于裂缝控制是有利的，也是控制裂缝宽度的很实用的方法之一。因为在外部条件和配筋总面积一定的情况下，钢筋直径越细，排列就越密，与混凝土的粘结力就越好，混凝土产生的裂缝越分散，使较宽深的单条裂缝分散成多条细浅的裂缝，对于结构是有利的。但是由于这样会增加施工难度，且在截面过小时，由于钢筋间距的减小，不利于混凝土的浇筑， 因此应根据实际情况选用。 在条件允许的情况下， 尽可能的选用螺纹钢筋，因为其和混凝土的粘接力更大，可以有效地控制裂缝的生成和宽度。 5.
9、改善混凝土性能 在条件允许的情况下， 改善混凝土的自身性能。 在混凝土中渗入 UEA、 HEA等微膨胀剂，钢纤维等抗裂剂，可以有效地防止混凝土构件的开裂。 6.设计交底完善 由于我国国情所限， 施工单位素质参差不齐， 设计人员在进行施工技术交底时，应特别强调养护是防止混凝土产生裂缝的重要因素，应当充分重视，并根据当地情况制定适宜的养护方案。且应强调在施工过程中，不得随意堆载等。 结束语 钢筋混凝土结构裂缝是工程中常见的质量通病， 但它的出现并非与荷载作用有直接的关系，大量的研究表明，裂缝的出现是由于结构自身的变形所引起的，要想尽量减少结构裂缝的出现， 就必须在结构设计过程当中综合考虑各方面的因素，严格遵守相关设计规范及准则，当前预应力钢筋混凝土的出现，已经使得钢筋混凝土结构能够设计成为不开裂的形式， 但如何进一步做好钢筋混凝土结构设计裂缝控制的工作，还是一个值得深入探讨的课题。
