论文部分内容阅读
摘要：本文分析了地基不均匀沉降引起的墙体裂缝和温度应力引起的墙体裂缝，同时以高层建筑施工裂缝为例，讲解了裂缝产生的原因及其控制策略。
关键词：高层建筑，裂缝，混凝土，钢筋
一、地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析
裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系，长高比大的房屋因刚度差，抵抗变形能力差，故容易出现裂缝；因纵墙的长高比大于横墙的长高比，所以大部分裂缝发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切有关，当沉降分布曲线为凹形时，裂缝较多的发生在房屋下部，裂缝宽度下大上小；当沉降分布曲线为凸形，裂缝较多的发生在房屋的上部，裂缝宽度上大下小。裂缝分布与墙体的受力特点密切有关，在门窗洞口处，平面转折处、层高变化处，由于应力集中，往往也就容易出现裂缝；又因墙体是受剪切破坏，其主拉应力为45.所以裂缝也成45倾斜。
为了防止地基不均匀沉降引起墙体开裂，首先应处理好软土地基和不均匀地基，但在拟定地基加固和处理方案时，又应将地基处理和上部结构处理结合起来考虑使其能共同工作；不能单纯从地基处理出发，否则，不仅费用大；而效果亦差。在上部结构处理上有：改变建筑物体型；简化建筑物平面；合理设沉降缝；加强房屋整体刚度（如增加横墙、增设圈梁、采用筏式基础、箱形基础等）；采用轻型结构、柔性结构等。
二、温度应力引起墙体裂缝分析
一般材料均有热胀冷缩性质，房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形，称为温度变形。如果结构不受任何约束，在温度变化时能自由变形，那么结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约束而不能自由变形时，则将在结构中产生附加应力或称温度应力。由温度应力引起结构的伸缩值。
由于钢筋混凝土的线膨胀系数a=1.08X10/C，而普通砖砌体的线膨胀系数为0.5XlO/C，在相同温差下，钢筋混凝土结构的伸长值要比砖砌体大一倍左右。所以，在混合结构中，当温度变化时，钢筋混凝土屋盖、楼盖、圈梁等与砖墙伸缩不一，必然彼此相牵制而产生温度应力，使房屋结构开裂破坏。
三、高层建筑施工裂缝分析
1、裂缝易出现部位
高层建筑施工，按其现阶段常用的外形设计和结构形式，以目前施工中常用的砼泵送工艺，钢筋、模板等加工制作工艺，容易在结构施工阶段、墙体砌筑及抹灰阶段，在相应的位置出现裂缝现象，主要是由于施工单位往往只重视到其中某一种影响因素，而忽视了其它因素，总结和分析这些易出现裂缝的部位，施工时可以有针对性地采取综合措施进行有效控制。高层建筑在施工中易于产生的裂缝常见部位如下：
地下室钢筋混凝土外墙中间及柱墙相交处；地下室底板与电梯井筒体连接处；填充墙体与梁柱接触面间；填充墙体中间；窗洞口下角；墙体抹灰层中部；楼板水电等管线埋设处；楼板中部、四角及阳台根部；裙楼顶部变形缝处理位置；转换层大体积砼梁侧表面。
2、裂缝产生的主要原因及控制措施如下：
（1）地下室钢筋混凝土外墙中间及柱墙相交处裂缝。
产生主要原因：一是采用混凝土泵送技术，因混凝土需达到泵送要求，其坍落度一般要求较大，收缩变形大；二是墙体伸缩缝间距设计过长，不能有效地控制砼收缩；三是地下室内外环境差异大，加上养护不当，造成内外变形差异过大；四是当墙体混凝土收缩时，底板对此产生约束，底板产生压应力，墙体产生拉应力。
控制措施：一是掺入适当的粉煤灰和膨胀剂，在混凝土满足泵送的前提下，尽可能减少混凝土坍落度；二是根据规范要求留设后浇带及伸缩缝，让墙体变形稳定后再施工后浇带部分，砼等级较高时应适当缩短伸缩缝间距；三是墙体砼浇筑后及时在内外侧同时用保水性较好的草帘、麻袋等浇水覆盖养护。
（2）填充墙体中间出现裂缝
产生主要原因：一是墙体刚度不足；二是施工时间不当，施工单位为了抢时间，在下层钢筋砼梁未到28天即开始砌筑墙体。
控制措施：一是墙体中的构造柱和加劲钢筋砖梁或圈梁应按规范要求的长度和沿墙高度进行设置，砂浆的强度和砖体砌筑灰缝应饱满。二是在底部结构支撐拆除28天后安排砌筑，因为砼梁板在拆除模板后，受自重影响都有向下挠度变形过程。另外砼在受到荷载作用下要产生变形，28天前砼变形大，此时砌筑，砖体易受附加自重应力影响而产生裂缝。
（3）窗洞口下角出现45度倾角的斜向裂缝，
产生主要原因：墙体刚度不足，墙体受温度影响大，窗洞口两侧墙体为自由端其受温度变化影响时其收缩变形比窗台下的要大，窗洞口下角处于应力突变位置，当墙体刚度不够时，首先从下角位置出现裂缝。
控制措施：墙体砌筑时，按规范要求的砂浆强度砌筑，横缝和竖缝处的灰浆应饱满，在窗台下设置两层钢筋砖增强刚度。
（4）楼板中部、四角及阳台根部出现裂缝，
产生主要原因：一是砼的塌落度大；二是砼骨料中细料或含泥量大；三是砼养护不当；四是钢筋布置不当；五是模板拆除时间过早；六是堆积材料较早且较大。
控制措施：一是砼的组成材料质量参数控制要适宜，细骨料等粉尘含量大，砼收缩变形大，极宜使砼开裂缝；二是在板面砼浇灌完成后12小时立即进行草帘或麻袋浇水养护至14天以上；三是柱、梁、板相交处的钢筋安放不能高出板面砼的有效高度，上下底筋、负筋的位置应错开，板中间的分布筋适当减少间距，尽量采取双向双层钢筋，可以有效减轻砼内部的应力突变；四是控制楼层施工速度，必须养护七天以上才能拆模，养护期间禁止上人，并控制施工材料的堆积数量，防止局部荷载过大及卸料时的冲击荷载，这些都会使楼板在凝结时出现早期裂缝，并随着温度变化不断扩展。
（5）裙楼顶部变形缝处理位置出现裂缝
产生主要原因：一是基层处理简单；二是建筑物自身振动。
控制措施：该缝封闭施工时按设计及规范要求处理，采用延展性较好的材料，由于裙楼屋面经常作为露天活动场所，动荷作用频率多，再加上该部分的裂缝不仅受到温度变化的影响，还会受到建筑物自身振动幅度的影响，设计施工时，应在缝两边增设钢筋砼挡墙反边。
（6）电梯井底与底层楼板间出现裂缝。
产生主要原因：一是施工间隔时间短；二是施工缝处理不当。
控制措施：在地下室底板中，电梯井坑低于地下室底板，电梯井是一个整体浇灌的砼筒体，在底板施工时，坑底板和电梯井筒是先浇灌成形，为防止出现在底板水平裂缝，一般都是电梯井筒留出底板厚度，使该部分砼与地下室底板砼整体浇灌，由于井筒预留的钢筋较多，形成的施工缝处理不好，在筒未完全收缩完施工时，两个部分的收缩方向相反，易出现裂缝。在底板砼浇灌前，应留出时间使电梯井筒完成其变形收缩。
3、裂缝的分析处理方式
上述部位易出现裂缝说明该部位极易受到各种因素的影响。施工前，应有针对性地对图纸、施工材料、施工环境、施工工艺进行综合分析，并预定控制裂缝出现的方法和措施。
对裂缝的处理一般采取三种方式：一是灌浆、嵌缝封堵法。二是结构加固法。三是混凝土置换法即返工重新施工。如何使用需根据出现裂缝对建筑物的影响程度分析确定。
关键词：高层建筑，裂缝，混凝土，钢筋
一、地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析
裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系，长高比大的房屋因刚度差，抵抗变形能力差，故容易出现裂缝；因纵墙的长高比大于横墙的长高比，所以大部分裂缝发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切有关，当沉降分布曲线为凹形时，裂缝较多的发生在房屋下部，裂缝宽度下大上小；当沉降分布曲线为凸形，裂缝较多的发生在房屋的上部，裂缝宽度上大下小。裂缝分布与墙体的受力特点密切有关，在门窗洞口处，平面转折处、层高变化处，由于应力集中，往往也就容易出现裂缝；又因墙体是受剪切破坏，其主拉应力为45.所以裂缝也成45倾斜。
为了防止地基不均匀沉降引起墙体开裂，首先应处理好软土地基和不均匀地基，但在拟定地基加固和处理方案时，又应将地基处理和上部结构处理结合起来考虑使其能共同工作；不能单纯从地基处理出发，否则，不仅费用大；而效果亦差。在上部结构处理上有：改变建筑物体型；简化建筑物平面；合理设沉降缝；加强房屋整体刚度（如增加横墙、增设圈梁、采用筏式基础、箱形基础等）；采用轻型结构、柔性结构等。
二、温度应力引起墙体裂缝分析
一般材料均有热胀冷缩性质，房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形，称为温度变形。如果结构不受任何约束，在温度变化时能自由变形，那么结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约束而不能自由变形时，则将在结构中产生附加应力或称温度应力。由温度应力引起结构的伸缩值。
由于钢筋混凝土的线膨胀系数a=1.08X10/C，而普通砖砌体的线膨胀系数为0.5XlO/C，在相同温差下，钢筋混凝土结构的伸长值要比砖砌体大一倍左右。所以，在混合结构中，当温度变化时，钢筋混凝土屋盖、楼盖、圈梁等与砖墙伸缩不一，必然彼此相牵制而产生温度应力，使房屋结构开裂破坏。
三、高层建筑施工裂缝分析
1、裂缝易出现部位
高层建筑施工，按其现阶段常用的外形设计和结构形式，以目前施工中常用的砼泵送工艺，钢筋、模板等加工制作工艺，容易在结构施工阶段、墙体砌筑及抹灰阶段，在相应的位置出现裂缝现象，主要是由于施工单位往往只重视到其中某一种影响因素，而忽视了其它因素，总结和分析这些易出现裂缝的部位，施工时可以有针对性地采取综合措施进行有效控制。高层建筑在施工中易于产生的裂缝常见部位如下：
地下室钢筋混凝土外墙中间及柱墙相交处；地下室底板与电梯井筒体连接处；填充墙体与梁柱接触面间；填充墙体中间；窗洞口下角；墙体抹灰层中部；楼板水电等管线埋设处；楼板中部、四角及阳台根部；裙楼顶部变形缝处理位置；转换层大体积砼梁侧表面。
2、裂缝产生的主要原因及控制措施如下：
（1）地下室钢筋混凝土外墙中间及柱墙相交处裂缝。
产生主要原因：一是采用混凝土泵送技术，因混凝土需达到泵送要求，其坍落度一般要求较大，收缩变形大；二是墙体伸缩缝间距设计过长，不能有效地控制砼收缩；三是地下室内外环境差异大，加上养护不当，造成内外变形差异过大；四是当墙体混凝土收缩时，底板对此产生约束，底板产生压应力，墙体产生拉应力。
控制措施：一是掺入适当的粉煤灰和膨胀剂，在混凝土满足泵送的前提下，尽可能减少混凝土坍落度；二是根据规范要求留设后浇带及伸缩缝，让墙体变形稳定后再施工后浇带部分，砼等级较高时应适当缩短伸缩缝间距；三是墙体砼浇筑后及时在内外侧同时用保水性较好的草帘、麻袋等浇水覆盖养护。
（2）填充墙体中间出现裂缝
产生主要原因：一是墙体刚度不足；二是施工时间不当，施工单位为了抢时间，在下层钢筋砼梁未到28天即开始砌筑墙体。
控制措施：一是墙体中的构造柱和加劲钢筋砖梁或圈梁应按规范要求的长度和沿墙高度进行设置，砂浆的强度和砖体砌筑灰缝应饱满。二是在底部结构支撐拆除28天后安排砌筑，因为砼梁板在拆除模板后，受自重影响都有向下挠度变形过程。另外砼在受到荷载作用下要产生变形，28天前砼变形大，此时砌筑，砖体易受附加自重应力影响而产生裂缝。
（3）窗洞口下角出现45度倾角的斜向裂缝，
产生主要原因：墙体刚度不足，墙体受温度影响大，窗洞口两侧墙体为自由端其受温度变化影响时其收缩变形比窗台下的要大，窗洞口下角处于应力突变位置，当墙体刚度不够时，首先从下角位置出现裂缝。
控制措施：墙体砌筑时，按规范要求的砂浆强度砌筑，横缝和竖缝处的灰浆应饱满，在窗台下设置两层钢筋砖增强刚度。
（4）楼板中部、四角及阳台根部出现裂缝，
产生主要原因：一是砼的塌落度大；二是砼骨料中细料或含泥量大；三是砼养护不当；四是钢筋布置不当；五是模板拆除时间过早；六是堆积材料较早且较大。
控制措施：一是砼的组成材料质量参数控制要适宜，细骨料等粉尘含量大，砼收缩变形大，极宜使砼开裂缝；二是在板面砼浇灌完成后12小时立即进行草帘或麻袋浇水养护至14天以上；三是柱、梁、板相交处的钢筋安放不能高出板面砼的有效高度，上下底筋、负筋的位置应错开，板中间的分布筋适当减少间距，尽量采取双向双层钢筋，可以有效减轻砼内部的应力突变；四是控制楼层施工速度，必须养护七天以上才能拆模，养护期间禁止上人，并控制施工材料的堆积数量，防止局部荷载过大及卸料时的冲击荷载，这些都会使楼板在凝结时出现早期裂缝，并随着温度变化不断扩展。
（5）裙楼顶部变形缝处理位置出现裂缝
产生主要原因：一是基层处理简单；二是建筑物自身振动。
控制措施：该缝封闭施工时按设计及规范要求处理，采用延展性较好的材料，由于裙楼屋面经常作为露天活动场所，动荷作用频率多，再加上该部分的裂缝不仅受到温度变化的影响，还会受到建筑物自身振动幅度的影响，设计施工时，应在缝两边增设钢筋砼挡墙反边。
（6）电梯井底与底层楼板间出现裂缝。
产生主要原因：一是施工间隔时间短；二是施工缝处理不当。
控制措施：在地下室底板中，电梯井坑低于地下室底板，电梯井是一个整体浇灌的砼筒体，在底板施工时，坑底板和电梯井筒是先浇灌成形，为防止出现在底板水平裂缝，一般都是电梯井筒留出底板厚度，使该部分砼与地下室底板砼整体浇灌，由于井筒预留的钢筋较多，形成的施工缝处理不好，在筒未完全收缩完施工时，两个部分的收缩方向相反，易出现裂缝。在底板砼浇灌前，应留出时间使电梯井筒完成其变形收缩。
3、裂缝的分析处理方式
上述部位易出现裂缝说明该部位极易受到各种因素的影响。施工前，应有针对性地对图纸、施工材料、施工环境、施工工艺进行综合分析，并预定控制裂缝出现的方法和措施。
对裂缝的处理一般采取三种方式：一是灌浆、嵌缝封堵法。二是结构加固法。三是混凝土置换法即返工重新施工。如何使用需根据出现裂缝对建筑物的影响程度分析确定。