多層砌體房屋墻體裂縫的檢測與加固處理
——韶山市陽光水岸商住樓為例

羅 雯

（吉首大學(xué)張家界學(xué)院土木工程學(xué)院，湖南 張家界 427000）

0 引言

建筑結(jié)構(gòu)施工過程中可能存在的質(zhì)量隱患會(huì)導(dǎo)致使用過程中出現(xiàn)墻體裂縫等工程質(zhì)量問題。對存在該類質(zhì)量隱患的工程，通常會(huì)通過檢測來確認(rèn)，也會(huì)實(shí)施加固措施防范于未然。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國約有1/3 的住宅已快達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限，這類建筑也迫切需要保養(yǎng)維護(hù)，尤其需對既有結(jié)構(gòu)提供檢測并采取加固措施，保證建筑的結(jié)構(gòu)安全和正常使用?；诖耍覀冇斜匾訌?qiáng)對住宅墻體裂縫的檢測工作，更有必要研究針對性的加固措施。本文結(jié)合韶山市陽光水岸商住樓砌體結(jié)構(gòu)承重墻體裂縫問題的檢測及加固維修展開討論，以總結(jié)住宅墻體裂縫的檢測與加固經(jīng)驗(yàn)，為更多同類建筑提供參考。

1 工程概況

韶山市陽光水岸商住樓的墻體厚度240mm，整體結(jié)構(gòu)采用磚混結(jié)構(gòu)，地下車庫區(qū)域采用底框結(jié)構(gòu)。由于修建時(shí)間比較久遠(yuǎn)，居住在該樓西面六樓的業(yè)主反映六樓廁所的墻體出現(xiàn)了一條較長的裂縫。受韶山紅日建筑公司的委托，湖南科技大學(xué)檢測中心于2021 年10 月26 日對西面六樓的墻體進(jìn)行檢測，并對其成因進(jìn)行了分析。

2 裂縫的檢測

2.1 具體檢測內(nèi)容

（1）對商住樓西面六樓主衛(wèi)墻體和底部一層對應(yīng)墻體的裂縫的寬度、深度、長度及走向進(jìn)行檢測。

（2）用全站儀水準(zhǔn)測量法對商住樓西面外墻進(jìn)行傾斜程度的測量及評估。

（3）用全站儀對商住樓西面底框架梁撓度進(jìn)行變形情況的評估。

2.2 檢測結(jié)果

2.2.1 西面六樓主衛(wèi)墻體裂縫檢測結(jié)果

通過在墻體設(shè)置不同的測點(diǎn)1、2、3、4、5，測點(diǎn)裂縫沿著45°的方向從墻右下角展開到左上角。測得5個(gè)測點(diǎn)的裂縫寬度，1號測點(diǎn)的裂縫寬度0.56mm、深度240mm；2號測點(diǎn)的裂縫寬度0.52mm、深度240mm；3號測點(diǎn)的裂縫寬度0.33mm、深度240mm；4號測點(diǎn)的裂縫寬度0.17mm、深度240mm；5號測點(diǎn)的裂縫寬度0.24mm、深度240mm；其中右下角偏上的位置裂縫寬度較寬，向兩側(cè)逐漸遞減。

2.2.2 西面外墻墻體裂縫檢測結(jié)果

通過肉眼觀察發(fā)現(xiàn)，位于西面底框上的2 樓樓層的對應(yīng)位置墻體沒有發(fā)現(xiàn)明顯可見的裂縫分布，整個(gè)墻體的表面完整，沒有出現(xiàn)影響其正常使用狀態(tài)的問題。

2.2.3 西墻面傾斜測量結(jié)果

西墻面的1 樓和4 樓通過TS30 全站儀進(jìn)行觀測，分別在1 樓的第1 塊瓷磚、第5 塊瓷磚、第9 塊瓷磚、第14 塊瓷磚、第19 塊瓷磚、第24 塊瓷磚、第29 塊瓷磚、第34塊瓷磚、第39塊瓷磚設(shè)置9個(gè)測點(diǎn)，測得局部傾斜值0.0008mm。分別在4樓的第1塊瓷磚、第5塊瓷磚、第9塊瓷磚、第14 塊瓷磚、第19 塊瓷磚、第24 塊瓷磚、第29塊瓷磚、第34 塊瓷磚、第35 塊瓷磚設(shè)置9 個(gè)測點(diǎn)，測得局部傾斜值0.0017mm。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007-2011）中規(guī)定的墻體局部傾斜值均小于0.002mm 的規(guī)范要求，通過現(xiàn)場檢測結(jié)果的分析可知，傾斜測量結(jié)果均滿足規(guī)范的要求。

2.2.4 西墻底部框支梁檢測結(jié)果

（1）西墻底部框支梁沒有明顯的可見裂縫出現(xiàn)。

（2）通過TS30 全站儀對西墻底部梁進(jìn)行觀測，其測量結(jié)果是：L3梁的梁中撓度為0.0047mm，長度為2.4m，（1/213）；L2梁的梁中撓度為0.0005mm，長度為1.8m，（1/2000）；L1梁的梁中撓度為0.0003mm，長度為4m，（1/3333）。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》（GB50010-2010）規(guī)定限值1/200 的要求，現(xiàn)場檢測結(jié)果均滿足規(guī)范的要求[1]。對西面底框上的2 樓樓層對應(yīng)位置的墻體裂縫進(jìn)行檢測，對西墻面、西墻底部框支梁的觀測，均沒有發(fā)現(xiàn)明顯裂縫和變形。

3 檢測結(jié)果分析

3.1 裂縫特征

經(jīng)檢測，韶山市陽光水岸商住樓僅在西面六樓主衛(wèi)墻體出現(xiàn)了一條通常呈45°的斜裂縫。該裂縫呈中間大、兩端小的分布特點(diǎn)，最大寬處為0.56mm，深度裂通，超出正常使用極限狀態(tài)要求，需進(jìn)行處理。

3.2 磚混結(jié)構(gòu)裂縫的成因分析

磚混結(jié)構(gòu)裂縫主要由承載力不足、地基沉降及溫度變化等三類原因引起。其中承載力不足往往是荷載較大，材料強(qiáng)度不足引起的，裂縫常分布在結(jié)構(gòu)底層或受力較大的構(gòu)件；地基沉降引起的裂縫呈下層大，上面小的分布特點(diǎn)；溫度引起的裂縫往往呈頂層大（頂層溫度變化大）而下層小的分布特點(diǎn)。

該項(xiàng)目中，西面外墻和底層局部框支梁經(jīng)檢測都未見明顯的裂縫和傾斜，且滿足現(xiàn)行規(guī)范對撓度的要求，不滿足由地基沉降引起開裂的原因。西面外墻位于頂層，自身荷載比較小，其它構(gòu)件傳過來的荷載小，西面外墻以下對應(yīng)位置的墻體同時(shí)未見有相應(yīng)裂縫出現(xiàn)，不屬于因承載力不足引起的開裂。經(jīng)檢測，該裂縫的墻體位置位于頂層西面，根據(jù)裂縫開展的方向，其可能的原因是夏季溫度高，鋼筋混凝土樓板與砌體的溫度線膨脹系數(shù)不同，砌體外墻及鋼筋混凝土屋面板各自受到溫度影響發(fā)生變形。室內(nèi)空調(diào)溫度保持恒定，內(nèi)墻的溫度膨脹效應(yīng)不顯著。外墻和屋面板受熱膨脹，對內(nèi)墻產(chǎn)生向外及向上的拉應(yīng)力作用，拉應(yīng)力超過了混凝土極限抗拉強(qiáng)度，內(nèi)墻就會(huì)開裂。

磚混結(jié)構(gòu)建筑中的鋼筋混凝土樓板與砌體的溫度線膨脹系數(shù)不同。磚混結(jié)構(gòu)溫升裂縫產(chǎn)生的重要原因是溫度線膨脹系數(shù)的差異。鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)約為10×10-6，磚砌體的線膨脹系數(shù)為5×10-6，兩者相差一倍[2-3]。在建筑的整體結(jié)構(gòu)中，鋼筋混凝土樓板與砌體是相互影響的。

4 墻體裂縫成因有限元模擬分析

鑒于檢測墻體在底部樓層未見相應(yīng)裂縫，同時(shí)底部框支梁亦未見明顯的裂縫和撓度，考慮到裂縫出現(xiàn)在西面頂層，初步判斷裂縫產(chǎn)生的原因是溫度影響。為此，采用有限元分析軟件SAP2000 對該住宅開裂的墻及周邊墻整體進(jìn)行局部建模，同時(shí)考慮頂層屋頂及西面墻體的溫度荷載，對該墻體裂縫成因進(jìn)行有限元溫度分析。

4.1 SAP2000模型

如圖1 所示，運(yùn)用殼單元模擬樓板及墻體，其中樓板按120mm 厚C20；墻體按240mm 厚M10，M5.0組合磚砌體考慮。

圖1 墻整體模型

4.2 溫度荷載輸入

僅考慮頂層樓板和西面墻體施加溫度梯度荷載，考慮到夏季室外太陽直射下溫度可達(dá)到80℃，室內(nèi)因使用空調(diào)溫度僅為20~25℃，最大溫差按60℃考慮。

4.3 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)日照分析，整棟建筑物的南面外墻受到日照時(shí)間長，由于南方地區(qū)，冬季和夏季溫差相差比較大。特別是在夏季，太陽直射部分的室外墻面溫度可達(dá)80℃左右。與南面外墻相鄰的西面六樓主衛(wèi)墻，由于室內(nèi)沒有太陽直射，同時(shí)戶主自行采取降溫措施，維持室內(nèi)溫度在20℃左右，對比室外墻面最高溫度80℃左右，內(nèi)外墻的溫度差達(dá)到60℃。內(nèi)墻收縮和外墻膨脹，二者之間產(chǎn)生變形差從而產(chǎn)生拉應(yīng)力，隨著時(shí)間的推移，周而復(fù)始使得墻體逐漸出現(xiàn)了裂縫，這與住戶的反映也基本吻合[4]。墻體及衛(wèi)生間墻的應(yīng)力云圖見圖2、圖3所示。

圖2 墻整體應(yīng)力云圖

圖3 衛(wèi)生間墻應(yīng)力云圖

縱橫墻交接處存在構(gòu)造柱在有限元分析中沒有考慮，構(gòu)造柱與墻體根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)置φ6@250的拉結(jié)鋼筋，使得內(nèi)隔墻裂縫出現(xiàn)在墻體中間，與計(jì)算結(jié)果略有區(qū)別。

現(xiàn)有的裂縫理論還很不完善，裂縫本身又有較大的離散性，計(jì)算結(jié)果誤差較大。且目前只驗(yàn)算橫向裂縫，但從長期來看，橫向裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性的影響并不大，而縱向裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性的影響最大卻又不進(jìn)行驗(yàn)算；目前只驗(yàn)算混凝土表面的裂縫寬度，而直接影響耐久性的是鋼筋表面處的裂縫寬度，同樣不進(jìn)行驗(yàn)算。在裂縫計(jì)算理論尚不完善的情況下，提高結(jié)構(gòu)耐久性的有效措施通常有提高混凝土的密實(shí)性、適當(dāng)加大混凝土保護(hù)層以及合理的構(gòu)造措施等幾種。

5 裂縫的處理建議

鋼筋可有效約束一定范圍內(nèi)混凝土的不均勻變形，這樣，在宏觀上就大大提高了混凝土的極限拉伸應(yīng)變，通常把這個(gè)范圍稱為鋼筋的約束區(qū)，研究表明鋼筋約束區(qū)大約為鋼筋周圍7.5d的范圍。利用鋼筋約束區(qū)的概念，在混凝土易開裂的局部布置鋼絲網(wǎng)，可有效提高抗裂性或減小裂縫寬度。基于鋼筋約束區(qū)概念，該工程裂縫采用如下措施進(jìn)行處理：

（1）對裂縫灌注環(huán)氧樹脂封閉；

（2）對存在裂縫的墻體鑿除現(xiàn)有瓷磚，增加鋼筋網(wǎng)水泥砂漿（鋼筋采用4@200雙向鋼筋網(wǎng)，水泥砂漿強(qiáng)度等級M7.5，砂漿帶寬400mm）抹面封閉。

（3）對加固后效果定期（特別是夏季最為炎熱的時(shí)候）進(jìn)行觀測記錄。

6 結(jié)束語

本文對韶山市陽光水岸商住樓的承重墻體裂縫進(jìn)行裂縫寬度、深度、長度及走向進(jìn)行檢測。通過對外墻進(jìn)行全站儀水準(zhǔn)測量，評估其傾斜程度；對底框架梁撓度進(jìn)行全站儀測量，評估其變形情況，然后采取必要的結(jié)構(gòu)加固措施，使其達(dá)到結(jié)構(gòu)的正常使用要求。本次檢測過程及加固措施，可以為同類型的結(jié)構(gòu)改造加固提供借鑒。