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摘要： 从目前国情看，在我国的中小城市，大量的住宅建筑是多层建筑。多层建筑所采用的建筑结构形式主要是砌体结构。砌体结构是指由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。特点是整体性较差，抗拉和抗剪强度较低，比较容易产生裂缝。近年来，许许多多民用住宅建筑采用砖混结构，由于多重、复杂原因，常常使得砌体产生各种形式裂缝，不仅影响了建筑物的观感和使用，这些裂缝在较长时间内还不稳定，降低了建筑物的抗震能力，甚至危及建筑物的结构安全，因此，结构裂缝控制不仅仅是个简单、普遍的存在的问题，而它却是一门与力学、材料学等专业知识紧密联系的综合学科，是建筑工程中确保工程质量不容易忽视的关键环节。正确分析裂缝的成因，采取有效措施加以防治，使用得当的加固方法，才是解决问题的根本所在。
关键词： 建筑；砌体结构；墙体裂缝原因；防治措施
中图分类号： TU198 文献标识码： A
一、产生裂缝的原因
根据工程实践和统计资料，引起砌体结构墙体裂缝的因素很多，既有温度、干缩、地基沉降，也有设计上的疏忽，施工质量的不合格，材料质量不过关及缺乏实际工程经验等原因造成。砌体结构墙体开裂的主要原因主要有:
(一)地基不均匀沉降。当混合结构房屋的基础处于不均匀地基、软土地基或承受不均匀荷载时，地基会产生不均匀沉降。地基不均匀沉降发生后，建筑物会发生相应的整体变形，墙体中附加产生弯曲应力和剪应力，当墙体内的主拉应力超过砌体的强度时，墙体中便出现斜裂缝。地基不均匀沉降引起的斜裂缝大多发生在房屋纵墙的两端,发生于墙体较薄弱的截面，所以多数裂缝通过窗口的两个对角，裂缝向沉降较大的方向倾斜。裂缝多发生在墙体的下部，向上逐渐减小，裂缝的宽度下大上小。裂缝的数量及宽度随时间逐渐发展，当地基沉降曲线为凹形时，墙体裂缝呈正八字形，当地基沉降曲线为凸形时，墙体裂缝呈倒八字形。
(二)温度裂缝。温度的变化会引起材料的热胀、冷缩,在混合结构房屋中,由于墙体与混凝土屋盖等结构的温度线膨胀系数不同,当温度变化较大时,在墙体中将产生附加应力。如果温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。最常见的裂缝是在砼平屋盖房屋顶层两端的墙体上,如在门窗洞边的八字型裂缝,平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝,以及水平包角裂缝(包括外墙)和垂直裂缝。
1.八字型裂缝
当外界温度上升时,外纵墙本身沿长度方向将有所伸长,但屋盖部分的伸长量比墙体的伸长量大得多,从而对墙体产生附加水平推力,墙体受到屋盖的推力而产生剪应力,剪應力和拉力又引起主拉应力。当主拉应力过大时,将在墙体上产生八字型裂缝。
2.水平裂缝和包角裂缝
平屋顶的房屋,有时在屋面板部或顶层圈梁附近出现沿外墙的纵向水平裂缝和包角裂缝。这是由于屋面伸长或缩短引起的向外或向内的推力产生的。
3.外墙裂缝
由于屋面板和水泥砂浆面层发生过大温度变形,使外墙根部受到向外或向内的水平作用力而引起的外墙根部与平屋面交接处砌体外凸或外墙外倾所产生的。
4.垂直裂缝
当房屋为现浇钢筋混凝土结构时,由于收缩和降温引起的楼(屋)面缩短受到了墙体的限制,使楼(屋)面构件处于受拉状态。如果房屋过长,或设计时按采暖考虑而实际上未采暖,则可能在楼(屋)面上每隔一定距离发生贯通全宽的裂缝,在四个角发生八字型裂缝。当房屋有错层时,错层处地墙体容易产生局部的垂直裂缝。
(三)干缩裂缝。烧结粘土砖,包括其它材料的烧结制品,其干缩变形很小,且变形完成比较快。只要不使用新出窑的砖,一般不考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。但对这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿胀,而且这种湿胀是不可逆的变形。对于砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体,随着含水量的降低,材料会产生较大的干缩变形。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀,脱水后材料会再次发生干缩变形,但其干缩率有所减小,约为第一次的80%左右。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。
另外设计上的疏忽、无针对性防裂措施、材料质量不合格、施工质量差、违反设计施工规程、砌体强度达不到设计要求,以及缺乏经验也是造成墙体裂缝的重要原因。如对砼砌块、灰砂砖等新型墙体材料,没有针对材料的特殊性,采用适合的砌筑砂浆、注芯材料和相应的构造措施,仍沿用粘土砖使用的砂浆和相应的抗裂措施,必然会造成墙体出现比较严重的裂缝。
二、砌体裂缝的控制措施
长期以来人们一直在寻求控制砌体结构裂缝的实用方法,并根据裂缝的性质及影响因素有针对性的提出一些预防和控制裂缝的措施。笔者结合多年来的工作实践和业界的理论研究成果,我们认为:在施工中,应根据砌体裂缝产生的原因,采取行之有效的控制措施。
(一)防止地基不均匀沉降的措施。防止地基不均匀沉降的措施,主要是在设计上合理地设置沉降缝,正确布置墙体,设置圈梁等。沉降缝把墙和基础全部隔断开,分成若干个整体刚度较好的独立单元,使其各单元等独立沉降,避免墙体开裂。通常可在建筑物的下列部位设置沉降缝:(1)建筑平面的转折部位;(2)建筑物高度或荷载有较大差异处;(3)过长的砌体承重结构的适当部位;(4)地基土的压缩性由显著差异处;(5)建筑物上部结构或基础类型不同处;(6)分期建造房屋的交接处。
(二)防治温度裂缝的措施。(1)屋面设置保温层或隔热层,以降低屋面顶层与墙体的温差;屋面施工尽量做好保温层;(2)屋面、挑檐可采取分块预制,或留置伸缩缝,或在屋面与砖墙间设置滑动面,以减少屋面伸缩对墙体的影响;(3)设置伸缩缝。对房屋较长、平面形状较复杂、构造和刚度不同的房屋,可每隔一定的距离将屋面、楼面、墙体或其它有关构件断开,形成若干较小的单元,每个单元因温度变形和收缩产生的拉力大大减小,从而防止裂缝的出现;(4)提高砂浆强度,保证砌筑质量;(5)在钢筋混凝土屋面下的外墙几皮砖内设置水平钢筋,以约束墙体的阶梯状剪切裂缝的形成和发展。
(三)防止砌体干缩变形引起的墙体开裂的措施。(1)在屋面的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;(2)当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌缝;(3)建筑物温度伸缩缝的间距除应满足《砌体结构设计规范》的规定外,宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不应大于30m。
(四)防止由墙体材料干缩引起的裂缝应采取的措施。(1)在墙的高度、厚度、不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半处、突然变化处及门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝;(2)竖向控制缝,对3层以下的房屋,应沿房屋墙体的全高设置;对大于3层的房屋,可仅在建筑物1～2层和顶层墙体的上述位置设置;(3)控制缝在楼、屋面处可不贯通,但在该部位宜做成假缝,以控制可预料的裂缝;(4)控制缝做成隐式,与墙体的灰缝相一致,控制缝的宽度不大于12mm,控制缝内应用弹性密封材料,如聚硫化物、聚氨脂或硅树脂等填缝;(5)控制缝的间距:对有规则洞口外墙不大于6mm;对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍;在转角部位,控制缝至墙转角的距离应不大于4.5m。
参 考 文 献：
[1]《砌体结构设计规范》 （GB50003-2001）
[2]《建筑抗震设计设计规范》 （2008年版）（GB50011-2001）
[3]《住宅工程质量通病防治技术规程》（DBJ41/070-2005）
[4]蒋骁瑶《浅谈砌体结构变形裂缝的原因及控制》天工网结构板块论文
[5]徐占龙 李铭铭《砌体结常见裂缝的分析》中国期刊网论文
[6]王社良.混凝土及砌体结构[M].北京冶金工业出版社.2004
[7]黄立山.砌体结构裂缝的成因及控制措施[J].安徽建筑,2003.
关键词： 建筑；砌体结构；墙体裂缝原因；防治措施
中图分类号： TU198 文献标识码： A
一、产生裂缝的原因
根据工程实践和统计资料，引起砌体结构墙体裂缝的因素很多，既有温度、干缩、地基沉降，也有设计上的疏忽，施工质量的不合格，材料质量不过关及缺乏实际工程经验等原因造成。砌体结构墙体开裂的主要原因主要有:
(一)地基不均匀沉降。当混合结构房屋的基础处于不均匀地基、软土地基或承受不均匀荷载时，地基会产生不均匀沉降。地基不均匀沉降发生后，建筑物会发生相应的整体变形，墙体中附加产生弯曲应力和剪应力，当墙体内的主拉应力超过砌体的强度时，墙体中便出现斜裂缝。地基不均匀沉降引起的斜裂缝大多发生在房屋纵墙的两端,发生于墙体较薄弱的截面，所以多数裂缝通过窗口的两个对角，裂缝向沉降较大的方向倾斜。裂缝多发生在墙体的下部，向上逐渐减小，裂缝的宽度下大上小。裂缝的数量及宽度随时间逐渐发展，当地基沉降曲线为凹形时，墙体裂缝呈正八字形，当地基沉降曲线为凸形时，墙体裂缝呈倒八字形。
(二)温度裂缝。温度的变化会引起材料的热胀、冷缩,在混合结构房屋中,由于墙体与混凝土屋盖等结构的温度线膨胀系数不同,当温度变化较大时,在墙体中将产生附加应力。如果温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。最常见的裂缝是在砼平屋盖房屋顶层两端的墙体上,如在门窗洞边的八字型裂缝,平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝,以及水平包角裂缝(包括外墙)和垂直裂缝。
1.八字型裂缝
当外界温度上升时,外纵墙本身沿长度方向将有所伸长,但屋盖部分的伸长量比墙体的伸长量大得多,从而对墙体产生附加水平推力,墙体受到屋盖的推力而产生剪应力,剪應力和拉力又引起主拉应力。当主拉应力过大时,将在墙体上产生八字型裂缝。
2.水平裂缝和包角裂缝
平屋顶的房屋,有时在屋面板部或顶层圈梁附近出现沿外墙的纵向水平裂缝和包角裂缝。这是由于屋面伸长或缩短引起的向外或向内的推力产生的。
3.外墙裂缝
由于屋面板和水泥砂浆面层发生过大温度变形,使外墙根部受到向外或向内的水平作用力而引起的外墙根部与平屋面交接处砌体外凸或外墙外倾所产生的。
4.垂直裂缝
当房屋为现浇钢筋混凝土结构时,由于收缩和降温引起的楼(屋)面缩短受到了墙体的限制,使楼(屋)面构件处于受拉状态。如果房屋过长,或设计时按采暖考虑而实际上未采暖,则可能在楼(屋)面上每隔一定距离发生贯通全宽的裂缝,在四个角发生八字型裂缝。当房屋有错层时,错层处地墙体容易产生局部的垂直裂缝。
(三)干缩裂缝。烧结粘土砖,包括其它材料的烧结制品,其干缩变形很小,且变形完成比较快。只要不使用新出窑的砖,一般不考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。但对这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿胀,而且这种湿胀是不可逆的变形。对于砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体,随着含水量的降低,材料会产生较大的干缩变形。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀,脱水后材料会再次发生干缩变形,但其干缩率有所减小,约为第一次的80%左右。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。
另外设计上的疏忽、无针对性防裂措施、材料质量不合格、施工质量差、违反设计施工规程、砌体强度达不到设计要求,以及缺乏经验也是造成墙体裂缝的重要原因。如对砼砌块、灰砂砖等新型墙体材料,没有针对材料的特殊性,采用适合的砌筑砂浆、注芯材料和相应的构造措施,仍沿用粘土砖使用的砂浆和相应的抗裂措施,必然会造成墙体出现比较严重的裂缝。
二、砌体裂缝的控制措施
长期以来人们一直在寻求控制砌体结构裂缝的实用方法,并根据裂缝的性质及影响因素有针对性的提出一些预防和控制裂缝的措施。笔者结合多年来的工作实践和业界的理论研究成果,我们认为:在施工中,应根据砌体裂缝产生的原因,采取行之有效的控制措施。
(一)防止地基不均匀沉降的措施。防止地基不均匀沉降的措施,主要是在设计上合理地设置沉降缝,正确布置墙体,设置圈梁等。沉降缝把墙和基础全部隔断开,分成若干个整体刚度较好的独立单元,使其各单元等独立沉降,避免墙体开裂。通常可在建筑物的下列部位设置沉降缝:(1)建筑平面的转折部位;(2)建筑物高度或荷载有较大差异处;(3)过长的砌体承重结构的适当部位;(4)地基土的压缩性由显著差异处;(5)建筑物上部结构或基础类型不同处;(6)分期建造房屋的交接处。
(二)防治温度裂缝的措施。(1)屋面设置保温层或隔热层,以降低屋面顶层与墙体的温差;屋面施工尽量做好保温层;(2)屋面、挑檐可采取分块预制,或留置伸缩缝,或在屋面与砖墙间设置滑动面,以减少屋面伸缩对墙体的影响;(3)设置伸缩缝。对房屋较长、平面形状较复杂、构造和刚度不同的房屋,可每隔一定的距离将屋面、楼面、墙体或其它有关构件断开,形成若干较小的单元,每个单元因温度变形和收缩产生的拉力大大减小,从而防止裂缝的出现;(4)提高砂浆强度,保证砌筑质量;(5)在钢筋混凝土屋面下的外墙几皮砖内设置水平钢筋,以约束墙体的阶梯状剪切裂缝的形成和发展。
(三)防止砌体干缩变形引起的墙体开裂的措施。(1)在屋面的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;(2)当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌缝;(3)建筑物温度伸缩缝的间距除应满足《砌体结构设计规范》的规定外,宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不应大于30m。
(四)防止由墙体材料干缩引起的裂缝应采取的措施。(1)在墙的高度、厚度、不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半处、突然变化处及门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝;(2)竖向控制缝,对3层以下的房屋,应沿房屋墙体的全高设置;对大于3层的房屋,可仅在建筑物1～2层和顶层墙体的上述位置设置;(3)控制缝在楼、屋面处可不贯通,但在该部位宜做成假缝,以控制可预料的裂缝;(4)控制缝做成隐式,与墙体的灰缝相一致,控制缝的宽度不大于12mm,控制缝内应用弹性密封材料,如聚硫化物、聚氨脂或硅树脂等填缝;(5)控制缝的间距:对有规则洞口外墙不大于6mm;对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍;在转角部位,控制缝至墙转角的距离应不大于4.5m。
参 考 文 献：
[1]《砌体结构设计规范》 （GB50003-2001）
[2]《建筑抗震设计设计规范》 （2008年版）（GB50011-2001）
[3]《住宅工程质量通病防治技术规程》（DBJ41/070-2005）
[4]蒋骁瑶《浅谈砌体结构变形裂缝的原因及控制》天工网结构板块论文
[5]徐占龙 李铭铭《砌体结常见裂缝的分析》中国期刊网论文
[6]王社良.混凝土及砌体结构[M].北京冶金工业出版社.2004
[7]黄立山.砌体结构裂缝的成因及控制措施[J].安徽建筑,2003.