關(guān)于建筑施工中產(chǎn)生裂縫的原因分析

閆傳海

【摘要】本文主要從建筑墻體裂縫及懸挑結(jié)構(gòu)坍塌兩個(gè)方面詳細(xì)分析了建筑施工中裂縫產(chǎn)生的原因，然后筆者針對(duì)這些原因結(jié)合自己的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了一些解決問(wèn)題的措施。

【關(guān)鍵詞】建筑施工 裂縫 溫度應(yīng)力

引言

施工項(xiàng)目質(zhì)量問(wèn)題的分析，是正確擬定質(zhì)量事故處理方案的前提，是明確質(zhì)量事故責(zé)任的依據(jù)。為此，要求對(duì)質(zhì)量問(wèn)題的分析力求全面、準(zhǔn)確，客觀事故的性質(zhì)、危害、原因、責(zé)任都不能遺漏。要有科學(xué)的論證和判斷，言之有理、論之有據(jù)，方能達(dá)到統(tǒng)一認(rèn)識(shí)的目的。

一、建筑墻體裂縫原因分析

在混合結(jié)構(gòu)中墻體裂縫是常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，引起裂縫原因有地基不均勻沉降、溫度應(yīng)力等。

1.1 溫度應(yīng)力引起墻體裂縫分析

一般材料均有熱脹冷縮性質(zhì)，房屋結(jié)構(gòu)由于周圍溫度變化引起熱脹冷縮變形，稱為溫度變形。如果結(jié)構(gòu)不受任何約束，在溫度變化時(shí)能自由變形，那么結(jié)構(gòu)中就不會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力。如果結(jié)構(gòu)受到約束而不能自由變形時(shí)，則將在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力或稱溫度應(yīng)力。由溫度應(yīng)力引起結(jié)構(gòu)的伸縮值。

由于鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù) a = 1.0 8 X 10／C ，而普通磚砌體的線膨脹系數(shù)為0.5 X 10／C，在相同溫差下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的伸長(zhǎng)值要比磚砌體大一倍左右。所以，在混合結(jié)構(gòu)中，當(dāng)溫度變化時(shí)，鋼筋混凝土屋蓋、樓蓋、圈梁等與磚墻伸縮不一，必然彼此相牽制而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，使房屋結(jié)構(gòu)開(kāi)裂破壞。溫度應(yīng)力引起墻體裂縫一般有以下兩種情況：

（1）八字形裂縫。當(dāng)外界溫度上升時(shí)，外墻本身沿長(zhǎng)度方向?qū)⒂兴扉L(zhǎng)， 但屋蓋部分(特別是直接暴露在大氣中的鋼筋混凝土屋蓋)的伸長(zhǎng)值大得多。從屋蓋與墻體連接處切開(kāi)來(lái)看，屋蓋伸長(zhǎng)對(duì)墻體產(chǎn)生附加水平推力， 使墻體受到屋蓋的推力而產(chǎn)生剪應(yīng)力，剪應(yīng)力和拉應(yīng)力又引起主拉應(yīng)力，當(dāng)主拉應(yīng)力過(guò)大時(shí)， 將在墻體上產(chǎn)生八字形裂縫。由于剪應(yīng)力的分布大體是中間為零，兩端最大，因此八字形裂縫多發(fā)生在墻體兩端，一般占二、三個(gè)開(kāi)間，且發(fā)生在頂層墻面上。

（2）水平裂縫和包角裂縫。平屋頂房屋，有時(shí)在屋面板底部附近或頂層圈梁附近，出現(xiàn)沿外墻頂部的縱向水平裂縫和包角裂縫，這是由于屋面伸長(zhǎng)或縮短引起的向外或向內(nèi)推拉力而產(chǎn)生的，包角裂縫實(shí)際上是水平裂縫的一種形式，是外橫墻和縱墻的水平裂縫連接起來(lái)形成的，在這種情況下，下面一般不會(huì)再出現(xiàn)八字形裂縫。有時(shí)，外縱墻的水平裂縫也會(huì)出現(xiàn)在頂層的窗臺(tái)水平處。

1.2 地基不均勻沉降引起墻體裂縫分析

房屋的全部荷載最終通過(guò)基礎(chǔ)傳給地基，而地基在荷載作用下，其應(yīng)力是隨深度而擴(kuò)散，深度大，擴(kuò)散愈大，應(yīng)力愈?。辉谕簧钐?，也總是中間最大，向兩端逐漸減小。也正是由于土壤這種應(yīng)力的擴(kuò)散作用，即使地基地層非常均勻， 房屋地基應(yīng)力分布仍然是不均勻的，從而使房屋地基產(chǎn)生不均勻沉降，即房屋中部沉降多，兩端沉降少，形成微向下凹的盆狀曲面的沉降分布。在地質(zhì)較好、較均勻，且房屋的長(zhǎng)高比不大的情況下，房屋地基不均勻沉降的差值是比較小的， 一般對(duì)房屋的安全使用不會(huì)產(chǎn)生多大的影響。但當(dāng)房屋修建在淤泥土質(zhì)或軟塑狀態(tài)的粘性土上時(shí)，由于土的強(qiáng)度低、壓縮性大，房屋的絕對(duì)沉降量和相對(duì)不均勻沉降量都可能比較大。如果房屋設(shè)計(jì)的長(zhǎng)高比較大，整體剛度差，而對(duì)地基又末進(jìn)行加固處理，那么墻體就可能出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。裂縫對(duì)稱的發(fā)生在縱墻的兩端， 向沉降較大的方向傾斜，沿著門(mén)窗洞口約成45°，呈正八字形，且房屋的上部裂縫小，下部裂縫大。這種裂縫，必然是地基附加應(yīng)力作用使地基產(chǎn)生不均勻沉降而形成的。

當(dāng)房屋地基土層分布不均勻，土質(zhì)差別較大時(shí)，則往往在不同土層的交接處或同一土層厚薄不一處出現(xiàn)較明顯的不均勻沉降，造成墻體開(kāi)裂，其裂縫上大下小，向土質(zhì)較軟或土層較厚的方向傾斜。

在房屋高差較大或荷載差異較大的情況下，當(dāng)未留設(shè)沉降縫時(shí)，也容易在高低和較重的交接部位產(chǎn)生較大的不均勻沉降裂縫。此時(shí)，裂縫位于層數(shù)低的荷載輕的部分，并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。

當(dāng)房屋兩端土質(zhì)壓縮性大，中部小時(shí)，沉降分布曲線將成凸形，此時(shí)，往往除了在縱墻兩端出現(xiàn)向外傾斜裂縫外，也常在縱墻頂部出現(xiàn)豎向裂縫。

在多層房屋中，當(dāng)?shù)讓哟芭_(tái)過(guò)寬時(shí)，也往往容易因荷載由窗間墻集中傳遞， 使地基不均勻沉降，致使窗臺(tái)在地基反力作用下產(chǎn)生反向彎曲，引起窗臺(tái)中部的豎向裂縫。

此外，新建房屋的基礎(chǔ)若位于原有房屋基礎(chǔ)下，則要求新、舊基礎(chǔ)底面的高差H與凈距L的比值應(yīng)小于0.5～1。否則，由于新建房屋的荷載作用使地基沉降而引起原有房屋、墻體裂縫。同理，在施工相鄰的高層和低層房屋時(shí)，亦應(yīng)本著先高、重，后低、輕的原則組織施工；否則，若先施工了低層房屋后再施工高層房屋，則也會(huì)造成低層房屋墻體的開(kāi)裂。

二、懸挑結(jié)構(gòu)坍塌分析

懸挑結(jié)構(gòu)坍塌實(shí)例較多，一是整體傾覆坍塌；二是沿懸臂梁、板根部斷塌。其主要原因有：

（1）穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩。懸挑結(jié)構(gòu)是靠壓重或外加拉力來(lái)保持穩(wěn)定， 要求抗傾覆的安全因素不小于 1.5，若穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩時(shí)，必然失穩(wěn)，傾覆坍塌。

（2）模板支撐方案不當(dāng)。懸挑結(jié)構(gòu)根部受力最大，當(dāng)混凝土澆筑后，尚未達(dá)到足夠強(qiáng)度時(shí)，模板支撐產(chǎn)生沉降，根部混凝土隨即開(kāi)裂，拆模后將從根部產(chǎn)生斷裂坍塌。

（3）鋼筋錯(cuò)位變形。懸挑結(jié)構(gòu)根部負(fù)彎矩最大，主筋應(yīng)配在梁板的上部。若施工時(shí)將鋼筋放在下部，或被踩踏向下變形過(guò)大， 或錨固長(zhǎng)度不夠等原因， 拆模后均會(huì)導(dǎo)致根部斷塌。

（4）施工超載。懸挑結(jié)構(gòu)的固端彎矩與作用荷載成正比， 如施工荷載超過(guò)設(shè)計(jì)荷載，當(dāng)模板下沉?xí)r就在根部出現(xiàn)裂縫。

（5）拆模過(guò)早。不少懸挑結(jié)構(gòu)斷塌事故都是由于拆模過(guò)早，混凝土未達(dá)到足夠強(qiáng)度所造成。

三、建筑施工裂縫預(yù)防措施分析

3.1 設(shè)計(jì)過(guò)程中預(yù)防裂縫的產(chǎn)生

( 1 )為了能夠有效的控制溫度裂縫的產(chǎn)生，在建筑物設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量將所有構(gòu)件都處于保溫層包裹中，這樣就能夠有效減少使用過(guò)程中溫度裂縫的產(chǎn)生。

( 2 ) 收縮裂縫的產(chǎn)生隨著時(shí)間的推移而不斷增大，而且混凝土強(qiáng)度越高越容易出現(xiàn)收縮裂縫，因此，在建筑物設(shè)計(jì)中盡量避免選用高強(qiáng)度混凝土。對(duì)于建筑物容易出現(xiàn)裂縫的地方，應(yīng)按照構(gòu)造要求配置鋼筋。

( 3 )在建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)盡量避免非承重性裂縫的產(chǎn)生；對(duì)于容易出現(xiàn)裂縫的地方，應(yīng)盡量使溫度作用與收縮作用同時(shí)出現(xiàn)，這樣有助于建筑物變形 的協(xié)調(diào)性。如盡量降低建筑物的平面體量，墻體和樓面不應(yīng)當(dāng)支撐在剛度相差較大的支座上，避免建筑物出現(xiàn)局部較大的消弱現(xiàn)象。

3.2 施工過(guò)程中預(yù)防裂縫的產(chǎn)生

( 1 ) 在進(jìn)行混凝土拌制時(shí)，在確?；炷翉?qiáng)度滿足使用要求的基礎(chǔ)上，盡量降低絕對(duì)用水量以及水泥的用量。在混凝土中的水泥石凝結(jié)硬化時(shí)容易出現(xiàn)大量的水分蒸發(fā)，降低混凝土拌合時(shí)的用水量，就可以降低混凝土的的水分蒸發(fā)量， 進(jìn)而降低混凝土的收縮。因此，在施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制拌合混凝土的用水量， 條件允許時(shí)可以添加高效減水劑。

( 2 )通過(guò)有效的安排施工順序，可以降低建筑物各構(gòu)件之間的應(yīng)力作用，進(jìn)而避免混凝土早期裂縫的產(chǎn)生。如可以先進(jìn)行建筑物墻板的施工，然后再進(jìn)行底板的施工，這樣可以避免因底板對(duì)墻板的約束而引起墻板出現(xiàn)裂縫。

( 3 )注重混凝土的養(yǎng)護(hù)。有關(guān)研究指出，若普通混凝土是在水中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)則可以有效避免收縮裂縫的產(chǎn)生，因此，在混凝土澆注結(jié)束以后，要盡快用草簾等進(jìn)行覆蓋并進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，這樣就能夠降低混凝土的收縮量，防止混凝土裂縫的產(chǎn)生，混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)當(dāng)不少于14d。

( 4 )混凝土澆注、養(yǎng)護(hù)過(guò)程中所用的模板起到支撐混凝土自重、保證混凝土形狀的作用，因而在進(jìn)行模板拆除時(shí)應(yīng)當(dāng)確?；炷磷陨淼膹?qiáng)度能夠承受外部荷載作用?；炷聊０宓牟鸪龝r(shí)間應(yīng)當(dāng)依據(jù)混凝土的強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程、養(yǎng)護(hù)條件等確定，避免拆模過(guò)早而導(dǎo)致荷載裂縫的產(chǎn)生。

四、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于裂縫要重在預(yù)防，設(shè)計(jì)與施工相互結(jié)合，既要加強(qiáng)設(shè)計(jì)方面的監(jiān)督與管理，也要加強(qiáng)施工方面的管理，精心組織，科學(xué)施工，加大監(jiān)督與檢查力度，同時(shí)采取有效措施，最大程度的減少裂縫發(fā)生，給用戶一個(gè)滿意的建筑產(chǎn)品。

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