摘 要：本文主要針對荷載設計和施工工藝兩大人為方面探討混凝土結構裂縫形成的相關問題，以理論設計與實際施工兩大角度淺析裂縫成因，反映出荷載設計與施工工藝對控制裂縫的重要性。

　　關鍵詞：混凝土結構;荷載設計;施工工藝;裂縫;成因

　　前言

　　混凝土結構是目前工程建設中應用較為廣泛的一種結構形式。但混凝土結構由于內外因素的作用不可避免地存在裂縫。裂縫不僅對建筑物的外觀產生不良影響，同時對結構的使用功能和耐久性產生影響，嚴重時對結構的安全性構成威脅。引起裂縫原因是多方面的，既有設計上的原因，又有施工方面的因素，還有一些外界因素，所以工程中存在很多裂縫往往施工單位也無從著手，設計單位拿到后感到措施貧乏，常常引發施工單位與設計方面爭議。因此，從荷載設計和施工工藝兩大角度分析混凝土結構裂縫成因具有重要的現實意義。

　　1 關于混凝土結構裂縫問題的概述

　　混凝土最主要的缺點是抗拉能力差、脆性大、容易開裂。結構試驗表明，裂縫的出現和開展是結構破壞的先兆。建筑物中裂縫的存在預示著結構承載力可能不足，過大的裂縫會促使鋼筋銹蝕而降低結構耐久性，會造成房屋滲漏，影響建筑物美觀。所以，習慣上都不允許建筑物產生裂縫。但客觀現實，鋼筋混凝土結構物的裂縫很難完全避免，就經濟及科學觀點，一定程度的裂縫是可以接受的。大量的工程實踐和理論分析表明，幾乎所有的混凝土構件均是帶裂縫工作的，只是有些裂縫很細，甚至肉眼看不見(<0.05mm)，一般對結構的使用無大的危害，可允許其存在。我國現行建筑、鐵路、公路、水利等部門設計規范均采用限制構件裂縫寬度的辦法來保障混凝土結構的正常使用。如：《工業建筑可靠性鑒定標準》(GB50144-2008) 《CECS 293：2011房屋裂縫檢測與處理技術規程》等規范中都對混凝土結構的裂縫有限制規定。

　　2 針對混凝土結構荷載設計角度裂縫成因分析

　　混凝土構件在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。如結構計算時不計算或部分漏算、計算模型不合理、結構受力假設與實際受力不符、荷載少算或漏算、內力與配筋計算錯誤、結構安全系數不夠、結構設計時不考慮施工的可能性、設計斷面不足(寧波跨海大橋)、鋼筋設置偏少或布置錯誤、結構剛度不足、構造處理不當、設計圖紙交代不清等都屬于此種裂縫成因。而在實際工程中，次應力裂縫才是產生荷載裂縫的最常見原因。

　　次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。次應力裂縫多屬張拉、劈裂、剪切性質。次應力裂縫主要形成如下：

　　1、在設計外荷載作用下，由于結構物的實際工作狀態同常規計算有出入或計算不考慮，從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。

　　2、工業建筑中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等，在常規計算中難以用準確的圖式進行模擬計算，一般根據經驗設置受力鋼筋。研究表明，受力構件挖孔后，力流將產生繞射現象，在孔洞附近密集，產生巨大的應力集中。

　　在長跨預應力連續梁中，經常在跨內根據截面內力需要截斷鋼束，設置錨頭，而在錨固斷面附近經常可以看到裂縫。因此，若處理不當，在這些結構的轉角處或構件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。按常規一般不計算，但隨著現代計算手段的不斷完善，次應力裂縫也是可以做到合理驗算的。例如現在對預應力、徐變等產生的二次應力，不少平面桿系有限元程序均可正確計算，但在40年前卻比較困難。

　　根據結構不同受力方式，混凝土結構荷載裂縫形成原因與典型特征，如下：

　　原因裂縫主要特征

　　軸心受拉裂縫貫穿結構全截面，大體等間距(垂直于裂縫方向);用帶肋鋼筋時，裂縫間出現位于鋼筋附近的次裂縫

　　軸心受壓沿構件出現短而密的平行于受力方向的裂縫

　　偏心受壓彎矩最大截面附近從受拉邊緣開始出現橫向裂縫，并逐漸向中和軸方向發展。用帶肋鋼筋時，裂縫間可見短向次裂縫

　　沿構件出現短而密的平行于受力方向的裂縫，但發生在壓力較大的一側，且較集中

　　局部受壓在局部受壓區出現大體與壓力方向平行的多條短裂縫

　　受彎彎矩最大截面附近從受拉邊緣開始出現橫向裂縫，并逐漸向中和軸方向發展。受壓區混凝土壓碎

　　受剪沿梁端中下部發生約45°方向相互平行的斜裂縫;沿懸臂剪力墻支撐端受力一側中下部發生現約45°方向斜裂縫。

　　受扭矩某一面腹部先出現多條約45°方向斜裂縫，并向相鄰面以螺旋方向展開。

　　受沖切沿柱頭板內四側發生約45°方向的斜裂縫;沿柱下基礎體內柱邊四側發生45°方向斜裂縫

　　在設計上，應注意避免結構突變(或斷面突變)，當不能回避時，應做局部處理，如轉角處做圓角，突變處做成漸變過渡，同時加強構造配筋，轉角處增配斜向鋼筋，對于較大孔洞有條件時可在周邊設置護邊角鋼。荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現不同的特點。這類裂縫多出現在受拉區、受剪區或振動嚴重部位。

　　3 針對施工工藝角度裂縫成因分析

　　在混凝土結構澆筑、構件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫，特別是細長薄壁結構更容易出現。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異，比較典型常見的有：

　　1)混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

　　2)混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。

　　3)混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數小時后發生裂縫，即塑性收縮裂縫。

　　4)混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上出現不規則的收縮裂縫。

　　5)混凝土初期養護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的收縮裂縫。

　　6)用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致混凝土凝結硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上出現不規則裂縫。

　　7)混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。如混凝土分層澆筑時，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫;采用分段現澆時，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結力小，或后澆混凝土養護不到位，導致混凝土收縮而引起裂縫。

　　8)混凝土早期受凍，使構件表面出現裂紋，或局部剝落，或脫模后出現空鼓現象。

　　9)施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形，產生與模板變形一致的裂縫。

　　10)施工時拆模過早，混凝土強度不足，使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。

　　11)施工前對支架壓實不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導致混凝土出現裂縫。

　　12)裝配式結構，在構件運輸、堆放時，支承墊木不在一條垂直線上，或懸臂過長，或運輸過程中劇烈顛撞;吊裝時吊點位置不當，T梁等側向剛度較小的構件，側向無可靠的加固措施等，均可能產生裂縫。

　　13)安裝順序不正確，對產生的后果認識不足，導致產生裂縫。如鋼筋混凝土連續梁滿堂支架現澆施工時，鋼筋混凝土墻式護欄若與主梁同時澆筑，拆架后墻式護欄往往產生裂縫;拆架后再澆筑護欄，則裂縫不易出現。

　　14)施工質量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計量不準，結果造成混凝土強度不足和其他性能(和易性、密實度)下降，導致結構開裂。

　　對于施工工藝上如果采取合理施工措施，并注意施工過程中許多細節的處理，很多裂縫是可以克服和控制的。

　　4 防止上述兩大方面形成裂縫的重要性

　　混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因。有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學因素的作用下，不斷產生和擴展，引起混凝土碳化、保護層剝落、鋼筋腐蝕，使混凝土的強度和剛度受到削弱，耐久性降低，嚴重時甚至發生垮塌事故，危害結構的正常使用與人身安全，必須引起我們高度重視。

　　結束語

　　荷載設計與施工工藝兩個方面都屬于人為因素，應該是在人為控制范圍內的。只有加強設計人員與施工技術人員的素質，讓他們意識到荷載設計與施工工藝對控制裂縫的重要性，從而去依據最新規范標準以及結合工程實際設計、施工，不斷的改良施工工藝，加強施工管理，才可以有效的減少該類裂縫的形成。正所謂“千里大堤，潰于蟻穴”，因此我們要對混凝土結構裂縫成因進行認真研究分析、集思廣益，對于我們能力可控范圍內的，就必須采取各種有效的預防措施將該類裂縫控制在規范要求的安全范圍之內，排除安全隱患，這樣才能極大地降低工程事故發生的可能性，從而確保工程向有利方向發展。參考文獻

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