淺析砌體結(jié)構(gòu)墻體開裂原因及防治措施

堵忠領(lǐng)，鄭國嶺，鄧永旗，苗春生，張偉寧

1 河南省建筑科學(xué)研究院有限公司（450053） 2 河南省第二建筑工程有限責(zé)任公司（450002）3 濟(jì)源市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站（454002） 4 鄭州市廣源建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司（450000）

0 前言

裂縫是建筑物的常見病害之一,而對于我國住宅常采用的磚混結(jié)構(gòu)房屋更容易產(chǎn)生。這是由于砌體結(jié)構(gòu)房屋采用多種主要材料，存在著變形協(xié)調(diào)問題，而且，墻體由脆性塊材砌筑而成，整體性較差。這些，都使砌體結(jié)構(gòu)房屋易于開裂。

近年來,隨著住宅商品化的推行及經(jīng)濟(jì)水平和居住水平的提高。住戶對房屋的使用功能、結(jié)構(gòu)可靠性及適用性等方面提出了更高的要求。這就要求設(shè)計(jì)人員在房屋適用性包括裂縫控制等多方面采取更為有效的措施，只有這樣，才能適應(yīng)我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

對于裂縫問題，一來因?yàn)樗械K觀瞻，會使居住者產(chǎn)生緊張及恐懼，而且嚴(yán)重的裂縫還會產(chǎn)生滲漏等情況，影響房屋的正常使用，因此對裂縫問題應(yīng)加以足夠的重視。從結(jié)構(gòu)上考慮，裂縫還會影響結(jié)構(gòu)耐久性，加速房屋老化等?；谝陨弦蛩氐目紤],有必要對砌體結(jié)構(gòu)房屋開裂原因及防治措施進(jìn)行討論。

但是，由于在過去的設(shè)計(jì)中主要考慮承載力因素，將適用性等放到了次要位置,因此要對裂縫問題進(jìn)行全面的探討有一定的難度。在多年的時(shí)間里，眾多的科技工作者及設(shè)計(jì)施工人員對裂縫問題進(jìn)行了深入的研究及大膽嘗試,設(shè)計(jì)了很多有效的預(yù)防措施。以下重點(diǎn)分析砌體結(jié)構(gòu)房屋常見的幾類裂縫及其防治措施。

1 原因分析及預(yù)防措施

對于砌體結(jié)構(gòu)的房屋，不同條件及環(huán)境下，裂縫產(chǎn)生的位置及產(chǎn)生的原因會有所不同。但由其根本原因可以歸納為兩大類:變形裂縫和荷載裂縫。調(diào)查[2]表明:變形裂縫占房屋裂縫總數(shù)的80%以上。具體說來，變形裂縫是指由溫度、收縮、不均勻沉降引起房屋局部變形，當(dāng)變形受到限制時(shí)，將在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較大的自應(yīng)力從而產(chǎn)生的裂縫。對砌體結(jié)構(gòu)房屋而言，變形不協(xié)調(diào)引起裂縫的情況較為常見，且這類裂縫在原因分析及防治上有一定難度。在這里，重點(diǎn)分析砌體結(jié)構(gòu)的變形裂縫。

1.1 溫度變形裂縫

溫度變形裂縫是由于結(jié)構(gòu)部分材料間存在溫度差或溫度變形系數(shù)的差異，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生變形裂縫。這類裂縫表現(xiàn)形式通常有以下兩種:

1.1.1 混凝土樓蓋房屋頂層墻體裂縫

這類裂縫多表現(xiàn)為“八”字形裂縫、圈梁下的墻體水平裂縫、縱橫墻陽角包角縫、女兒墻裂縫等形態(tài)。從整體上看，這類裂縫一般始于房屋頂部,下層裂縫較輕；端單元較嚴(yán)重，橫墻比縱墻嚴(yán)重。在我國北方晝夜溫差較大地區(qū)，常發(fā)生此類裂縫。

在對這類溫度裂縫進(jìn)行分析時(shí)，國內(nèi)外學(xué)者提出了各種簡化模型，如將墻體看作地基，屋頂看作彈性板，采用彈性力學(xué)的方法對溫度應(yīng)力進(jìn)行分析[2]，提出了墻體中因溫度作用產(chǎn)生的剪應(yīng)力公式:

由此而得出了控制裂縫的8個(gè)條件，這為進(jìn)一步采取預(yù)防措施提供了理論指導(dǎo)。

通過大量的理論分析和不斷的實(shí)踐，對溫度裂縫提出了很多有效的預(yù)防措施[1][2]。總體說來，可以分為“放”和“抗”兩類措施。

“放”類措施:

1）屋面設(shè)置保溫隔熱層。從公式（1）可見，這可降低αT值，從而使墻體所受剪力減小。

2）屋面保溫（隔熱）層或剛性面層及找平層可設(shè)置分隔縫，且與女兒墻之間也應(yīng)設(shè)置隔離層。這樣可以使屋面變形分段釋放，從而減小因變形而產(chǎn)生的約束力。

3）可采用裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋或瓦材屋面；可在鋼筋混凝土屋面板與墻體圈梁的接觸面處設(shè)置水平滑動層等。這兩條措施均可減小屋蓋與墻體間的水平阻力系數(shù)Cx。

“抗”類措施:

1）在頂層應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土圈梁，并內(nèi)外拉通。這樣可以約束墻體變形增加墻體的抗裂性能,對抵抗屋蓋變形引起墻體裂縫很有好處。

2）可以在墻體易開裂的部位設(shè)置拉結(jié)筋或鋼筋網(wǎng)片，用以加強(qiáng)墻體的抗裂性能。如在頂層挑梁末端下一皮磚灰縫內(nèi)、在頂層墻體門窗洞口過梁的水平縫內(nèi)設(shè)置焊接鋼筋網(wǎng)片或拉結(jié)筋等。

3）在墻體中設(shè)置構(gòu)造柱，可以有效的約束墻體變形，防止墻體開裂。構(gòu)造柱應(yīng)伸入女兒墻并與現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓頂整澆在一起。這些措施均可以有效加固墻體，防止頂層墻體及女兒墻開裂。

4）因頂層墻體壓力較小，在以往設(shè)計(jì)中均采用較低砂漿等級。但是，從防止頂層墻體裂縫考慮，頂層及女兒墻砂漿強(qiáng)度不宜太低，一般認(rèn)為不應(yīng)低于M5。

1.1.2 房屋整體變形裂縫（房屋長度較大或體形較復(fù)雜時(shí)）

當(dāng)房屋長度過長時(shí)，在易引起應(yīng)力集中的地方，容易出現(xiàn)整體豎向裂縫。如在墻體轉(zhuǎn)折、縱橫墻相交處及結(jié)構(gòu)變化處均易出現(xiàn)這類裂縫。當(dāng)采用蒸壓灰砂磚或混凝土砌塊磚等收縮較大的材料時(shí)，也易產(chǎn)生這類裂縫，此時(shí)變形是由材料收縮引起。

為了防止這種裂縫的產(chǎn)生，有效的方法是設(shè)置伸縮縫，即采取“放”的方法，使墻體的積累變形可以得到釋放，避免較大的約束力的產(chǎn)生。伸縮縫的間距可按規(guī)范或有關(guān)資料采用，有經(jīng)驗(yàn)時(shí)，亦可通過計(jì)算確定。

設(shè)置伸縮縫后，應(yīng)保證其伸縮作用的發(fā)揮，如在進(jìn)行立面處理，伸縮縫處應(yīng)保證其能自由變形。而且對于收縮較大的材料砌筑的墻體，伸縮縫間距應(yīng)予以縮減。如石砌體房屋可取折減系數(shù)0.8；蒸壓灰砂磚和混凝土砌塊房屋取折減系數(shù)0.7。

同時(shí)，對于易產(chǎn)生應(yīng)力集中處墻體，也可采取局部加強(qiáng)措施。

1.2 地基沉降變形裂縫

這類裂縫的產(chǎn)生是因?yàn)榉课莸鼗植看嬖谲浫鯇踊蚓植亢奢d較大或其它原因引起地基的不均勻沉降,導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)裂縫。這類裂縫常表現(xiàn)為底層墻體斜裂縫或豎向裂縫，常見有以下幾類:

1.2.1 地基軟弱層導(dǎo)致的不均勻沉降裂縫

當(dāng)房屋局部地基存在軟弱層時(shí),基礎(chǔ)設(shè)計(jì)處理不當(dāng)時(shí)容易出現(xiàn)不均勻沉降裂縫。常見的有未對軟弱層地基或基礎(chǔ)作專門處理或處理不當(dāng),如某地營業(yè)廳在地基勘探時(shí)發(fā)現(xiàn)位于房屋中部地基較為軟弱,因此房屋設(shè)計(jì)時(shí)中間部分采用樁基，其余為條基。建成后即發(fā)現(xiàn)兩端沉降較中間部分大，產(chǎn)生不均勻沉降裂縫。其原因就是因?yàn)闃痘两递^小導(dǎo)致不均勻沉降。

這類裂縫在防治時(shí)應(yīng)從根本入手,對軟弱地基作專門處理，防治不均勻沉降的產(chǎn)生，且在設(shè)計(jì)時(shí)，采用不同基礎(chǔ)形式應(yīng)慎重。

1.2.2 相鄰房屋引起地基不均勻沉降裂縫

在近年的房屋糾紛中,相鄰房屋引起沉降裂縫較為常見。這類情況常見有:相鄰房屋層數(shù)較高，荷載較重；相鄰房屋共用基礎(chǔ)處理不當(dāng);房屋較緊范圍內(nèi)的土方開挖等引起的沉降裂縫。

該類裂縫的防治應(yīng)注意在房屋新建時(shí)及建設(shè)過程中應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn),并在房屋較近時(shí)注意對相鄰房屋影響程度，必要時(shí)應(yīng)請有關(guān)專家進(jìn)行論證。

1.3 不同構(gòu)件變形不協(xié)調(diào)裂縫

這類裂縫的產(chǎn)生是因?yàn)槠鲶w結(jié)構(gòu)房屋不同材料構(gòu)件在受力后變形量不一致而導(dǎo)致。如鋼筋混凝土構(gòu)件與磚砌體比較而言，鋼筋混凝土構(gòu)件可以承受的變形量不一致（規(guī)范中規(guī)定的允許變形量也不相同），在受力時(shí)，脆性材料容易產(chǎn)生裂縫。

如砌體房屋陽臺挑梁剛度較小時(shí),上部砌體隔墻容易產(chǎn)生變形斜裂縫。其原因就是挑梁變形較大，砌體變形超過其限制而產(chǎn)生。但從荷載設(shè)計(jì)的角度講，該類設(shè)計(jì)是符合設(shè)計(jì)規(guī)范的。

因此，這類裂縫的防治應(yīng)在注意荷載設(shè)計(jì)的同時(shí)，考慮不同材料構(gòu)件間的變形協(xié)調(diào)問題。

1.4 其它裂縫形式及措施

1.4.1 窗臺下墻體裂縫

這中裂縫的產(chǎn)生有兩類原因:1）窗間墻對窗臺墻豎向壓力作用，在地基反壓力的平衡下使窗臺墻有向上受彎趨勢，從而導(dǎo)致開裂，而窗間墻壓力作用在底層最大，故底層窗臺墻更易開裂。2）窗臺墻幾乎處于兩端嵌固狀態(tài)，溫度變形和材料收縮均能引起較大應(yīng)力而使其窗臺墻開裂。正是在以上這些原因的共同作用產(chǎn)生了窗臺墻裂縫。

1.4.2 墻體材料收縮裂縫

當(dāng)采用蒸壓灰砂磚、混凝土砌塊或其它非燒結(jié)磚時(shí)，由于材料有較大的收縮變形，將導(dǎo)致墻體出現(xiàn)多種形式裂縫。如大片整體墻面產(chǎn)生豎向裂縫；門窗過梁上方墻體裂縫等。這類裂縫通常主要是由于材料干縮引起,但應(yīng)根據(jù)具體裂縫的形態(tài)及產(chǎn)生位置具體分析。

對于這類裂縫的防治，一方面可以加固墻體，增強(qiáng)其抗裂性能；而另一方面，可以采取措施，盡量減少材料收縮。

2 綜合防治

在對砌體結(jié)構(gòu)房屋裂縫處理過程中發(fā)現(xiàn),對于裂縫問題應(yīng)從原因入手，最大限度消除開裂因素的存在，并對墻體進(jìn)行加固，增強(qiáng)抗裂性能，同時(shí)采取這兩方面措施，才可以取得良好效果。如在對頂層溫度裂縫進(jìn)行處理時(shí)，首先應(yīng)采取措施消除溫差，然后對墻體進(jìn)行修補(bǔ)，才能防止墻體再次開裂。

事實(shí)證明，采取一些增強(qiáng)墻體抗裂性能的措施，特別是在抗裂薄弱處墻面，如加鋼筋網(wǎng)片等可大大增強(qiáng)墻體抗裂能力。如對于大面積墻體采用GRC方法加固,不僅成本較低且抗裂性能好[4]。而對于易應(yīng)力集中處墻體，可采取局部加強(qiáng)措施。

總的說來,對于砌體結(jié)構(gòu)墻體裂縫問題，由于其復(fù)雜性，對其定量討論并不太深入，在實(shí)踐中，應(yīng)進(jìn)行不斷的研究和探索。