高层建筑结构混凝土裂缝成因与控制措施

　　摘要：高层建筑混凝土构件容易产生各种裂缝，究其原因，有设计、施工、材料等方面的原因，通过对混凝土构件产生裂缝的原因及机理的分析，提出了在设计、施工方面控制裂缝产生的措施。
　　关键词：高层建筑，混凝土裂缝，控制措施
　　
　　
　　引起高层建筑混凝土构件产生裂缝的原因是多方面的，如混凝土组成材料的特性、结构设计、混凝土配制、浇筑、养护、后期使用等，任一环节出现问题都有可能导致裂缝产生。从混凝土的组成及硬化机理上讲，混凝土构件出现裂缝是不可避免的，但裂缝的出现，不仅影响建筑物的观感质量,还可能产生渗漏影响使用功能或造成二次装饰装修损坏,裂缝的发展甚至会影响到结构构件的承载力和安全,影响混凝土结构的耐久性。尤其是对不具备混凝土结构的相关专业知识的一般用户而言，对混凝土结构中肉眼可见的裂缝(宽度一般不小于0.05mm)往往先怀疑到房屋地基基础与主体结构的质量而造成不安全感。因此，分析高层建筑结构中混凝土构件裂缝产生的部位、原因，并在此基础上提出相应的解决措施已是高层建筑设计、施工所面对的一个重要课题。
　　一、高层建筑结构中混凝土构件裂缝产生的主要部位
　　据福建省建筑科学研究院曾对104个出现裂缝的现浇混凝土结构工程项目常见裂缝进行了调查分析，研究结果表明:楼板出现裂缝的概率最高,占工程项目总数的71.15%,梁中出现裂缝的工程占24.04%,且基本上是屋面梁中出现的裂缝，此外，高层建筑基础底板出现的概率也较高。
　　二、高层建筑基础底板的裂缝分析
　　目前在高层建筑基础设计中，筏板基础或较厚的地下室底板较为常见，高层建筑中的筏板或基础底板为主要的受力结构,整体性要求高,一般一次性整体浇筑。在这些构件的施工过程中，经常会出现很多裂缝，按照大体积混凝土施工规范(GB50496-2009)的定义，这些构件属于大体积混凝土构件，国内外大量工程实践表明,大体积混凝土裂缝主要由于在施工过程的温差过大而引起。
　　当温差过大，产生足够大的温度应力时，裂缝可能沿构件贯通，形成贯穿裂缝，构件的整体性、耐久性和防水性遭到破坏，从而影响正常使用。通过以上分析，大体积混凝土产生裂缝的关键原因在于温度梯度的形成，因此要想控制大体积混凝土构件的裂缝产生，就必须进行合理的温度控制，使因温差产生的拉应力小于同期混凝土抗拉强度的标准值,从而有效抑制裂缝的产生。
　　三、楼屋面混凝土板的裂缝分析
　　调查分析表明，楼屋面混凝土板产生裂缝的原因温度应力、混凝土收缩、设计不合理及施工不当引起。
　　（一）温度应力引起的裂缝
　　房屋建筑中的混凝土板多为超静定结构，在超静定结构中，构件的变形是受其周围构件约束的，即不能自由变形，当外界温度显著变化时，由于混凝土板可能与周围构件的线膨胀系不一样，从而二者的变形也不一样，但是由于二者在结构中相互约束，因此变形小的构件阻止变形大的构件的变形，在二者间产生应力，即变形小的构件受拉，变形大的构件受压，当变形小的构件所受拉力大于其抗拉强度时便产生裂缝。
　　（二）混凝土收缩引起
　　从混凝土的微观角度看，由于水泥的存在，水泥水化反应后体积会变小，因此混凝土有自生收缩的特性,其硬化后体积也会变小，可以说收缩应力在混凝土中无处不在。
　　（三）设计不合理
　　由于设计的差错，诸如出现混凝土强度、构件截面及配筋不满足设计要求的情况；有些建设单位，如房地产开发商，考虑成本控制造价,对设计单位在设计过程的钢筋含量进行限值，导致钢筋用量偏小，更容易出现裂缝；还有如设计计算错误、配筋不当等原因。
　　（四）施工不当引起
　　施工不当引起混凝土结构裂缝的具体原因种类繁多,诸如板面负筋踩踏、混凝土振捣不当、盲目赶工期等因素，其实质只是混凝土中原始缺陷遭受外力、收缩、温差等作用在施工过程中以裂缝形式出现而已,应根据具体工程的实际情况加以分析。
　　四、高层建筑中混凝土结构裂缝的控制措施
　　针对以上对高层建筑混凝土构件产生裂缝的原因分析，控制其裂缝产生，抑制裂缝的发展，可采取以下措施：
　　（一）设计措施
　　1.严格按照混凝土结构设计规范(GB50010-2002)的规定进行设计,根据构件的使用要求，如有裂缝控制要求或有必要时，应验算构件的抗裂性能及裂缝宽度,并符合有关裂缝控制的要求。
　　2．混凝土结构设计时，除了考虑工程的使用要求及设计荷载外，还应充分考虑偶然作用和非设计情况所引起的效应,如施工荷载，并在相关部位采取合理的防裂构造措施。
　　3．对于易出现裂缝的平面不规则或平面有凹凸的混凝土板，以及构件刚度差异大的部位,应有重点的防裂措施，比如加强配筋、通过设置变形缝将不规则板分割成规则形状、外墙保温等措施。
　　4．设计文件中控制混凝土裂缝措施,宜说明和详图明确,设计深度应便于施工。
　　（二）施工措施
　　1．施工现场应建立健全工程质量保证体系,编制施工方案应有控制混凝土裂缝的具体技术措施。
　　2．大体积混凝土施工，应严格按照规范(GB50496-2009)进行施工,做好混凝土的测温措施。
　　3．施工现场应加强混凝土原材料的质量控制，加强进场验收,及时取样送检,针对具体工程要有条件的选择相应的混凝土组成材料，比如大体积混凝土应优先选用水化热较小的水泥。
　　4．在施工过程中，对现浇混凝土结构的模板体系，要编制相应的施工方案，准确计算相应的荷载，使其有足够的承载力、刚度和稳定性，避免构件由于支撑体系不稳而出现裂缝。
　　5．严格控制施工质量，尤其是钢筋的施工质量，钢筋位置要放置准确，更不能不少放或漏放，防止浇捣混凝土时结构中受力钢筋移位。
　　6．混凝土板、墙中的预埋管线应置于受力钢筋内侧,当板厚较薄时,应在其外侧加置防裂钢筋网片。混凝土板、墙中的预留孔、预留洞周边应配有足够的加强钢筋并保证足够的锚固长度。
　　7．严格控制混凝土配合比，并做好现场的计量工作，加强混凝土坍落度的检测工作。
　　8．混凝土构件施工前，应结合工程的具体情况，有针对性的编制具有指导性的混凝土浇注方案，混凝土振捣要密实，施工缝的留置应符合设计要求。
　　9．混凝土浇筑后应采取有效的养护和保护措施。浇注后应及时做洒水或保温等养护措施，混凝土强度未达到1.2MPa前,不得上人踩蹋、安装模板及支架或施加其他荷载。
　　10．对受力较大或容易产生裂缝的混凝土构件,除采用以上措施外，还可根据工程需要掺入一定量的纤维来控制混凝土结构的裂缝,如钢纤维、碳纤维等。
　　11．对大体积混凝土，为避免裂缝出现可采用合理选用材料、降低水泥水化热、控制混凝土的出机温度和浇筑温度、延缓混凝土降温速率、控制水灰比、减少混凝土的干缩等控制措施。
　　五、结语
　　混凝土构件的裂缝是高层建筑施工中常见的质量通病，有效地预防和控制混凝土构件的裂缝，不仅可以改善其外观，还对提高建筑物的耐久性和使用功能有极其重要的作用，因此在高层建筑混凝土结构的设计和施工中应引起足够的重视，预防产生工程质量事故，避免引起较大的经济损失。
　　
　　参考文献：
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　　[2]王宁,喻春华.建筑物裂缝成因分析及预防[J].河南科技,2010,(14)
　　[3]卢家海.浅析混凝土结构裂缝的原因及处理方法[J].山西建筑,2010,(32)

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