2.4 荷载作用因素

2.4.1 荷载作用因素概述

导致混凝土裂缝的荷载因素包括使用荷载、施工荷载和预制荷载。

使用荷载包括：自重、屋面活荷载、楼面活荷载、风荷载、雪荷载、检修荷载、地震作用等。

施工荷载包括：自重、施工活荷载、施工检修荷载、施工期风荷载、预制构件安装荷载等。

预制荷载包括：构件自重荷载、初凝后震动荷载、脱模荷载（附着力+自重×动力系数）、构件翻转荷载（自重×动力系数）、多层存放时上面各层构件的重量作用于最底层构件上的荷载、多层运输时上面各层构件的重量作用于最底层构件上的荷载、以及车辆加速、刹车和转弯时的附加荷载、装卸荷载、构件自重等。

单一荷载或多荷载组合作用下形成的内力是形成混凝土裂缝的直接原因。导致裂缝出现的最主要的内力是弯矩、拉力、剪力、扭力、压力；振动力也会导致裂缝出现。压力作用下的裂缝一般是混凝土破坏阶段被压碎前的状况。

荷载因素导致的裂缝有5种情况：

第1种情况是实际荷载大于规范标准。例如，实际发生的地震烈度高于设防烈度，这种情况很少见。

第2种情况是实际荷载符合规范标准，但建设项目对裂缝的限制比规范更严。例如，按照规范允许的裂缝宽度，如果能看见裂缝，在有艺术功能的清水混凝土和装饰混凝土中就很难被接受。

第3种情况是新结构、特殊形体或新材料，规范和计算软件尚未覆盖，无据可依，无程序可算。如非线性曲面墙体的结构计算与构造设计。

第4种情况是设计环节的错误、忽略和遗漏导致正常荷载作用下出现了裂缝。

第5种情况是施工与预制环节未按照规范和设计要求做，导致正常荷载作用下出现了裂缝。

平时发现的绝大多数裂缝是第4类、第5类原因造成的。

对大地震震害调查发现：整体浇筑的混凝土多、高层建筑在大震作用下破坏受损乃至倒塌的主要表现是柱、墙脆性剪切破坏或压屈破坏，严重者裂缝贯穿，墙柱折断、压屈，房屋倒塌。与此同时，整浇钢筋混凝土楼盖框架梁未见正截面裂缝钢筋屈服，未形成塑性较，仅有未设置箍筋和箍筋极少的个别连梁及梁柱节点出现剪切斜裂缝破坏。

2.4.2 裂缝允许宽度的决策

按照建筑结构规范，各类室外环境的混凝土裂缝允许宽度均为0.2mm；室内环境裂缝允许宽度是0.3mm。但是0.05mm宽的裂缝肉眼就能看见。清水混凝土、装饰混凝土表面出现肉眼可见的裂缝会影响心理安全和艺术效果。而且，清水混凝土和装饰混凝土直接暴露在自然环境中，出现裂缝对预防碳化、冻融和钢筋锈蚀非常不利。因此，需要分析不同荷载组合裂缝出现的概率，复核计算裂缝宽度，如有必要，调整裂缝的允许宽度。至少对重点部位，如人员可以看到裂缝的区域与高度、迎雨立面，允许裂缝宽度要小一些。

2.4.3 规范和计算软件未覆盖

非荷载效应裂缝和一些新结构、特殊形体或新材料的结构计算，规范和计算软件未覆盖，无据可依，无程序可算，例如：

1）温度变形和干湿变形应力计算、裂缝复核与构造要求。

2）连续长墙基础约束的计算与减少约束的构造要求。

3）连续墙体端部约束的计算与构造要求。

4）非线性曲面墙体结构计算与构造设计。

5）形体复杂构件的计算与构造要求等。

笔者建议设计人员不要被动地依赖规范与计算程序，对规范未覆盖到的问题，要有结构概念设计的意识，灵活运用计算软件，必要时建立计算模型手算，作为定量参考的依据。笔者在日本了解到，日本结构设计师在设计外挂墙板时，既用计算机计算，也进行手算，将计算结果进行对比分析，一般选用更保守的计算结果。

2.4.4 设计错误或遗漏

设计中，对使用荷载的分析、组合与计算一般不会出错或遗漏。

对温度作用、湿度作用和徐变的分析、组合与计算由于没有规范可依而容易漏项，结构和构造设计考虑得可能不够，导致裂缝出现。

对施工荷载和预制荷载的裂缝预防容易“闪空”、遗漏和出错，设计认为应当由施工企业与制作企业考虑，而施工和制作企业的技术能力不强，或不了解结构设计的具体计算情况。施工荷载和预制过程荷载的分析、组合与计算可能漏项或出错。

设计出错、遗漏情况包括：

1）设计了有刚性约束的形体。

2）连续长墙设置伸缩缝或引导缝不够。

3）设计未采取减少刚性约束的措施。

4）脱模荷载未考虑脱模时的混凝土强度。

5）对于需要翻转的预制构件未给出预埋件设计或绑带位置要求。

6）未给出构件存放要求和支点位置，工厂并不知道构件配筋计算情况。

7）预埋件、吊点、预留孔、构件阴角等应力集中部位未设置加强筋。

8）集中布置管线或箱盒，削弱了混凝土断面，影响对钢筋的握裹力。

9）钢筋拥堵，影响混凝土密实度及其对钢筋的握裹力。

10）钢筋间距小于最小间距，影响了混凝土与钢筋的粘结力。

11）对于曲面墙体，钢筋随形没有给出要求和办法，造成保护层厚度不均。

12）设计了不易脱模和易于破损的尖锐造型。

2.4.5 制作或施工未按设计要求做

混凝土构件制作和施工中未按照设计要求做，这种现象非常普遍。除了混凝土材料、配合比、浇筑、振捣和养护外，对裂缝影响较大的问题包括：

1）钢筋根数对，但间距误差大，有的间距小于规范规定的最小间距。

2）保护层厚度误差大，过薄，影响了混凝土与钢筋的粘结力。

3）钢筋深入支座锚固长度未达到设计要求。