論述砌體結(jié)構(gòu)墻身開裂產(chǎn)生的原因與控制

韓 健

（沈陽石油化工設(shè)計(jì)院，110044）

論述砌體結(jié)構(gòu)墻身開裂產(chǎn)生的原因與控制

韓 健

（沈陽石油化工設(shè)計(jì)院，110044）

砌體結(jié)構(gòu)是由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)[1]。砌體結(jié)構(gòu)的裂縫對建筑物的影響是多方面的，不但影響到建筑物的美觀，而且還讓人缺乏安全感，最重要的是裂縫會加快砌體材料的破壞，影響砌體結(jié)構(gòu)的整體性，從而降低了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。裂縫產(chǎn)生的主要原因有：沉降裂縫、溫度裂縫、荷載裂縫、材料的干縮裂縫等，且亦不排除由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、野蠻施工或建筑材料不合格等因素產(chǎn)生的裂縫。

砌體結(jié)構(gòu)；裂縫；控制；措施

1．裂縫的類型及其產(chǎn)生的原因分析

1.1沉降裂縫

在砌體結(jié)構(gòu)中，地基沉降是由于地基在外力或其內(nèi)力的作用下產(chǎn)生的不均勻沉降，當(dāng)無法用結(jié)構(gòu)本身調(diào)節(jié)來適應(yīng)這種沉降的時(shí)候，就勢必會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而墻體就會出現(xiàn)裂縫。通常來說地基沉降表現(xiàn)的裂縫為斜裂縫，這種斜裂縫會隨著地基不均勻沉降的程度以及結(jié)構(gòu)物對于沉降縫的設(shè)置不恰當(dāng)?shù)仍蛟诮Y(jié)構(gòu)物中進(jìn)行延伸，有的甚或貫穿到基礎(chǔ)。當(dāng)房屋縱向與橫向的墻體在出現(xiàn)不均勻沉降的時(shí)候，會在墻體中形成一定的應(yīng)力集中，使得墻體薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)較大的剪切力，此時(shí)如果墻體結(jié)構(gòu)本身存在質(zhì)量缺陷或墻體中所采用的材料達(dá)到疲勞破壞的時(shí)候，就會直接導(dǎo)致墻體開裂；同時(shí)當(dāng)房屋在高度差異上的沉降縫設(shè)置出現(xiàn)不合理時(shí)，就容易在沉降縫的交接或不合理位置處產(chǎn)生豎向裂縫，總之，這類裂縫的出現(xiàn)通常是由于結(jié)構(gòu)物的地基不均勻下陷引起的。

建筑基礎(chǔ)的不均勻沉降會帶來橫向變形，進(jìn)而導(dǎo)致墻體開裂問題。若建筑物的主體結(jié)構(gòu)剛度不夠，且建筑基礎(chǔ)的承載力較差時(shí)，無法調(diào)整沉降帶來的附加應(yīng)力時(shí)，就會使砌體內(nèi)部產(chǎn)生大小不同的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的抗拉、抗剪強(qiáng)度不能抵抗變形應(yīng)力時(shí)，就會導(dǎo)致墻體開裂?；A(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫大多在建筑物下部，沿墻體由下往上發(fā)展，呈“八”字型、倒“八”字型、水平及豎縫。當(dāng)矩形建筑物中部沉降過大時(shí)，則在房屋兩端沿墻體由下往上呈現(xiàn)正“八”字縫，且先在窗對角突破。當(dāng)建筑物兩端的沉降較大時(shí)，就會出現(xiàn)兩端自下而上的倒“八”字縫，也是先從窗對角突破，這種情況也可能出現(xiàn)自底部中層窗臺部位突破形成一個(gè)自上而下的豎形裂縫。水平縫多是由于橫縱墻交點(diǎn)處沉降過大引起的。當(dāng)外縱墻呈現(xiàn)出凸凹形時(shí)，一邊的不均勻沉降可能使外縱墻處產(chǎn)生一個(gè)水平推力，進(jìn)而導(dǎo)致該處出現(xiàn)豎縫。

簡單來說，不均勻沉降的部位主要是：水平轉(zhuǎn)折位置、荷載差異大的交接位置、長高比差異大承重結(jié)構(gòu)、地基土壓縮性差異大部位、基礎(chǔ)類型不同位置、分期建設(shè)交接處等[2]。

1.2 溫度裂縫

引起結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫的因素還有溫度的變化。當(dāng)墻體材料在長期的溫度上升與降低的交替中會隨之不斷地出現(xiàn)熱脹冷縮，當(dāng)達(dá)到一定程度的時(shí)候，這種熱脹冷縮就會使得材料過早地產(chǎn)生疲勞破壞，此時(shí)墻體中的不同材料對溫度變化引起的熱脹冷縮的變化效應(yīng)是不相同的，也就是說，在溫度的變化中，有的材料已經(jīng)達(dá)到了屈服強(qiáng)度極限值，而有的材料還沒有達(dá)到屈服強(qiáng)度在，這樣一來就會在墻體中出現(xiàn)應(yīng)力分布不均勻而使得墻體出現(xiàn)裂縫。溫度效應(yīng)會使得結(jié)構(gòu)物多處部位出現(xiàn)不同程度的裂縫，比如在女兒墻、山墻以及伸縮處的圈梁下部出現(xiàn)水平裂縫，在這些部位出現(xiàn)這樣類型的裂縫，主要是因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)在受到溫度的變化的時(shí)候，他們對溫度的感應(yīng)變化程度不同，也就是說他們之間因?yàn)闇囟纫鸬呐蛎浟坑兴煌?，像這樣的情況在屋面中也會體現(xiàn)到。在內(nèi)橫墻、內(nèi)縱墻頂層兩端一般來說會出現(xiàn)八字型的斜裂縫，其引起裂縫的主要原因是因?yàn)楫?dāng)屋面結(jié)構(gòu)在溫度的影響下產(chǎn)生一定程度的變形的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候屋面的變形就會對墻體產(chǎn)生擠壓變形，從而改變了墻體內(nèi)部的應(yīng)力平衡而在某個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)較大的剪應(yīng)力或者是彎拉應(yīng)力，另外，因?yàn)闇囟茸兓a(chǎn)生的裂縫，一般可以認(rèn)為是升溫裂縫或降溫裂縫，這種裂縫一般在外墻窗口處體現(xiàn)為斜裂縫或水平裂縫，由于溫度上升或下降而引起的裂縫具有明顯的規(guī)律性：即房屋中間輕、兩端重；下面輕、往上重；背陽面輕、向陽面重。由于溫度的相應(yīng)的變化是導(dǎo)致前提結(jié)構(gòu)開裂的一個(gè)重要因素，同時(shí)也具有寒暑季節(jié)交替的穩(wěn)定性與溫度裂縫開裂穩(wěn)定性。

1.3 材料的干縮裂縫

經(jīng)過燒制形成的磚具有比較小的干縮性能以及較快的變形性能，一般不建議使用新燒制的磚，因?yàn)樾聼频拇u會由于干縮變形而產(chǎn)生盈利的變化，容易造成干縮裂縫，一般來說，在潮濕的環(huán)境下這種燒制的磚容易產(chǎn)生一定程度的不可逆轉(zhuǎn)的濕脹變形，干縮性能按照時(shí)間的推移來說是前期發(fā)展很快，出窯后經(jīng)過28天養(yǎng)護(hù)放置后干縮變形會消除一半，之后干縮性會越來越緩慢，最終幾乎停滯進(jìn)行干縮。干縮后的砌塊在水的浸潤下發(fā)生膨脹作用，當(dāng)砌塊中的水分逐漸分泌出去后又會導(dǎo)致二次干縮變形現(xiàn)象的發(fā)生，此時(shí)的干縮率相對較小。非燒結(jié)磚和混凝土砌塊的干縮率較大，約為燒結(jié)磚的2-3倍，而混凝土砌塊和非燒結(jié)磚在建筑工程中運(yùn)用非常廣，這就導(dǎo)致建筑物因干縮變形帶來的裂縫較多，且危害較大。如：建筑物內(nèi)外縱墻中部對稱分布的倒“八”字縫、窗臺邊緣出現(xiàn)的豎向裂縫、圈梁下部的水平裂縫等。

眾所周知，由不同材料制成的構(gòu)件性能差異大，它們的變形差異也會導(dǎo)致墻體開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)。如：建筑物高低層連接位置常見的裂縫、框架填充墻因材料差異產(chǎn)生的裂縫等。建筑工程在整個(gè)建設(shè)周期，必須充分考慮各方面因素，選擇合適的材料和技術(shù)工藝，確保工程質(zhì)量，延長建筑使用壽命。

1.4 其它裂縫

裂縫的產(chǎn)生還與后期的施工質(zhì)量、建筑材料及使用環(huán)境等因素有關(guān)。

2.防止或減輕墻體開裂的的原則和方法

裂縫會加快砌體材料的破壞，影響砌體結(jié)構(gòu)的整體性，從而降低了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。所以要根據(jù)具體條件合理的選用結(jié)構(gòu)方案，做到使砌體結(jié)構(gòu)墻體裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展達(dá)到能預(yù)先控制或滿足規(guī)范要求的可控的程度。主要方法有選用合理的結(jié)構(gòu)型式；在薄弱部位加設(shè)有效的構(gòu)造措施；在墻體適當(dāng)部位設(shè)置伸縮縫、沉降縫、抗震縫以及《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）引入的控制縫等。

3.防止或減輕墻體開裂的具體構(gòu)造和措施

根據(jù)近年來的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)和砌體結(jié)構(gòu)抗裂文獻(xiàn)資料，本文歸納了幾點(diǎn)構(gòu)造和措施：

3.1 沉降裂縫控制

（1）做建筑設(shè)計(jì)前，應(yīng)做工程地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)。探明地基土分布范圍、承載力大小，地下水位等資料，之后在安全性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等原則下綜合分析，根據(jù)建筑物的使用功能合理布置建筑外部造型以及內(nèi)部格局。

（2）盡量減輕建筑物的單體自重。由于地基的壓縮變形量與上部荷載成正相關(guān)，故而減輕建筑結(jié)構(gòu)的自重是降低基底應(yīng)力和減少沉降現(xiàn)象出現(xiàn)的主要措施。如：采用預(yù)應(yīng)力、鋼結(jié)構(gòu)和輕質(zhì)墻體材料。

（3）合理布置建筑體型。建筑平面力求簡明，減少轉(zhuǎn)折，而立面則注意減少高低差異、荷載差異，力求實(shí)現(xiàn)建筑質(zhì)量的中心與剛度中心重合，提高建筑物抵抗不均勻沉降的能力。

（4）采用合理的措施來增大結(jié)構(gòu)物及縱橫向的梁的整體剛度，在一定程度上合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)物的長高比與沉降縫，利用在基礎(chǔ)上以及在合適的屋面的位置上設(shè)置平面閉合的鋼筋混凝土圈梁，盡量采用現(xiàn)澆的樓蓋及形狀規(guī)則的結(jié)構(gòu)物的形狀。

（5）分期建造或兩個(gè)相鄰的建筑結(jié)構(gòu)之間必須有一定的距離，以免對地基產(chǎn)生一個(gè)新的附加應(yīng)力或是造成應(yīng)力疊加現(xiàn)象，降低不均勻沉降的發(fā)生率。

（6）增強(qiáng)砌體洞口的強(qiáng)度。在門窗洞口兩側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土邊框；在頂層和底層窗洞處設(shè)置通長鋼筋混凝土窗臺梁，窗臺梁高和梁內(nèi)鋼筋須滿足規(guī)范要求。

3.2溫度和干縮裂縫控制

(1)在正常使用條件下防止墻體由溫差和砌體干縮引起的墻體產(chǎn)生整體裂縫，規(guī)定了在墻體中設(shè)置伸縮縫。伸縮縫的最大間距取決于屋面或樓蓋的類型和有無保溫層；

(2)防止或減輕頂層墻體開裂，屋面設(shè)置保溫層、隔熱層；采用裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋或瓦材屋蓋[1]；(3)減輕材料的干縮性，可在墻體灰縫及門窗洞口兩邊墻體內(nèi)或填充墻砌體與混凝土結(jié)合界面處配置一定數(shù)量的抗裂鋼筋或鋼絲網(wǎng)片；

(4)當(dāng)房屋剛度較大時(shí)，可在窗臺下窗臺角處墻體內(nèi)、在墻體高度或厚度突然變化處設(shè)置豎向控制縫[1]。

3.3 其它裂縫控制

規(guī)范施工行為，嚴(yán)把施工工序，嚴(yán)格材料質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)隱蔽工程的監(jiān)督和驗(yàn)收；遵循設(shè)計(jì)使用環(huán)境不超出設(shè)計(jì)使用范圍。

4.結(jié)束語

砌體結(jié)構(gòu)墻體開裂是建筑工程中的常見質(zhì)量缺陷，建設(shè)單位必須將控制裂縫貫穿于整個(gè)建設(shè)工程中，施工單位、業(yè)主、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位等參建單位積極協(xié)調(diào)配合，嚴(yán)格按照國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定開展工程建設(shè)，根據(jù)建筑工程的類型、地質(zhì)水文條件等設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的施工方案，科學(xué)合理的考慮各項(xiàng)因素，積極主動運(yùn)用先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，結(jié)合過去的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)所有可能出現(xiàn)的情況，采取合適的裂縫防治措施，減少乃至防止砌體結(jié)構(gòu)墻身開裂的現(xiàn)象。

[1] GB 50003- 2011，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50007- 2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

G322

B

1007-6344（2015）06-0036-02

陳慶豐，邵陽學(xué)院，422000，1989.11.03，男，漢，湖南省岳陽市，本科