高层建筑结构裂缝的控制
摘要：文章对高层建筑结构裂缝的成因及控制策略进行探讨。对于易产生裂缝的结构主要受力部位，应从设计、施工及监理等各方面给予高度重视，尽量避免裂缝的出现或尽可能将裂缝控制在允许的范围之内。
关键词：高层建筑；结构裂缝；成因；控制策略
对于高层建筑混凝土结构，由于大体积混凝土、地下室墙板以及高强混凝土的使用，在施工过程中稍有不当，极易产生裂缝。因此，对于易产生裂缝的结构主要受力部位，应从设计、施工及监理等各方面给予高度重视，尽量避免裂缝的出现或尽可能将裂缝控制在允许的范围之内。
1 几个特殊部位的裂缝情况
根据分析总结，高层建筑混凝土结构在建设过程中，极易出现裂缝的部位主要有以下几个方面:
1. 1 大体积基础混凝土板
随着建筑高度的不断增加，地下室越来越深，底板也越来越厚，厚度在3m以上的底板己屡见不鲜。高层建筑中的基础底板为主要的受力结构，其整体要求高，一般应一次性整体浇筑。因此，此类大体积基础混凝上厚板在施工过程中极易产生裂缝。
1.2 地下室混凝土墙板及楼板
与基础大体积混凝土一样，地下室墙板及楼板结构混凝上在硬化过程中由于失水会产生收缩应变，在水泥水化热产生的升温达到最高点以后的降温过程会产生温度应变，并受到基础、墙柱的约束，因而也极易出现裂缝。
1.3 高强混凝土
目前，高层建筑中已广泛使用C 50―C 80的中高强混凝土，而且随着材料科学的迅速发展，C 80―C 120的高强混凝土在具体工程中也已有应用。由于高强混凝土采用的配合比设计多为低水灰比、高强度等级的水泥，单位体积混凝土的水泥用量多，并使用高效减水剂及掺加超细矿粉等，这样其收缩机制就与普通混凝土有所不同，更易产生裂缝。
2 裂缝的原因分析
2.1 大体积基础混凝土板
国内外的大量实践证明，各种大体积混凝土的裂缝主要是由于温度变化引起的。大体积混凝土在浇筑后的升温阶段，由于聚集在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，这样在混凝土内部会产生压应力，而在外表面则产生拉应力，由于此时混凝土的强度低，有可能产生表面裂缝;在降温阶段，新浇混凝土因受到地基或基础的较强约束而不能自由收缩。由于升温阶段快，混凝土的弹性模量低，徐变的影响大，所以，降温时产生的拉应力大于升温时产生的压应力。当差值过大时，将在混凝土内部产生裂缝，甚至最后有可能形成贯穿裂缝。为了解决上述裂缝问题，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，并有一定的安全系数。
2.2 地下室混凝土墙板及楼板
地下室墙板产生的裂缝有以下几个特点：一是墙板受到基础、外围楼板受到地下室外墙的极大约束，这种约束远大于桩基对基础的约束，产生贯穿裂缝的几率大；二是内墙板及楼板受环境温度的影响较大；三是内外温差小，产生表面裂缝的几率小；四是养护困难，散热快、降温速率大，混凝土的松驰徐变优势难以利用，在气温骤变季节尤其应注意。
2.3 高强混凝土
高强混凝土的水泥用量大多在450―600 kg/m3，是普通混凝土的1.5―2倍，这样在混凝土形成过程中因水泥水化而引起的体积收缩就大于普通混凝土，出现收缩裂缝的几率也大于普通混凝土。另一方面，因高强混凝土采用高强度等级的水泥且用量大，混凝土在硬化过程中的水化放热量大，将加大混凝土的最高温升，使混凝土的温度收缩应力加大。在叠加其他因素的情况下，很有可能导致温度收缩裂缝。另外，高强混凝土中的水泥石含量是普通混凝土的1.5―2倍，在硬化早期由于水分蒸发引起的干缩也将大于普通混凝土。
3 裂缝的控制策略
3.1 设计措施
(1)增配构造筋，以提高混凝土的抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距，全截面的配筋率应在0.3%―0.5%之间。
(2)避免因结构突变产生应力集中，对易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
(3)在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。
(4)在结构设计中，应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝。在正常施工条件下，后浇缝间距为20―30 m,保留时间一般不少于60d，若不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。
3.2 施工措施
(1)严格控制混凝土原材料的质量和技术标准，选用低水化热的水泥，粗细骨料的含泥量应尽量控制在1.5%以下。
(2)认真确定混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加塑化剂和减水剂。
(3)浇筑施工应尽量安排在夜间，以最大限度地降低混凝土的初凝温度。白天施工时，要求在砂、石堆场搭设简易遮阳设施或用湿麻袋覆盖，必要时可向骨料上喷冷水。泵送混凝土时，在水平及垂直泵管仁加盖草袋并喷冷水
(4)根据工程特点，可以利用混凝土的后期强度减少用水量，以减少水化热和收缩
(5)加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。
(6)混凝土应尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度的下降应不大于15℃，现场混凝土试块的强度不少于C 5。
(7)采用两次振捣技术，提高混凝土的强度，改善其抗裂性。
(8)根据具体工程的特点，适时采用UEA补偿收缩混凝土技术。
(9)对于高强混凝土，应尽量使用中热微膨胀水泥，掺加超细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂。并通过试验掺入粉煤灰，其掺量一般在15%―50%。
4 结语
在混凝土工程中，由于材料的特性所决定，高层建筑混凝土结构较易产生裂缝，而且施工中混凝土出现裂缝的概率也是很大的。对于高层建筑混凝土结构容易产生裂缝的几个主要受力部位，应重点从设计、施工的全过程加强控制与技术管理，减少裂缝发生的因素，尽可能地防止裂缝的产生，并在混凝土浇筑完成后加强检查。一旦发现裂缝，应分析原因并采取针对性的处理措施，以最终减少渗漏的出现。
参考文献：
[1] JGJ3-2002 J186-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[S].
[3]GB50204-92,混凝土结构施工及验收规范[S].
[4] 赵志缙.高层建筑施工手册[M].上海:同济大学出版社,1991.