砌體結(jié)構(gòu)墻體裂縫成因分析及控制措施

[關(guān)鍵詞]砌體結(jié)構(gòu)，墻體裂縫，控制措施 

　　砌體結(jié)構(gòu)墻體的裂縫是建筑業(yè)的一個通病，是一個與材料學、熱工學、力學等多個專業(yè)知識密切聯(lián)系的、復(fù)雜的問題。引起墻體裂縫的因素很多，既有地基、溫度、干縮，也有設(shè)計上的缺陷、施工質(zhì)量、材料不合格等。因為砌體結(jié)構(gòu)裂縫直接影響建筑物的美觀、影響建筑物的結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性和整體性能，且對抗震也極為不利。因此，如何有效控制砌體結(jié)構(gòu)住宅墻體開裂是擺在工程技術(shù)人員面前的一個重要的問題。 

　　1. 裂縫形成的原因及形態(tài) 

　　溫度裂縫 

　　溫度裂縫多是由于建筑物熱脹冷縮造成的，當約束條件下溫度變形引起的溫度應(yīng)力足夠大時，墻體就會產(chǎn)生溫度裂縫，主要出現(xiàn)在橫墻與縱墻兩端部。由于房屋長時間受陽光照射，屋面板的溫度比墻體的溫度高出許多，在夏季甚至高出兩倍左右。即使在溫度相同的條件下，鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)也遠大于磚砌體的線膨脹系數(shù)，因此屋蓋的膨脹變形遠大于墻體，兩者變形不協(xié)調(diào)，結(jié)果屋面板的變形對墻體產(chǎn)生很大的水平推力，從而使墻體與屋面的接觸面受剪。水平剪力和屋蓋、女兒墻等的垂直壓力構(gòu)成墻體的雙向應(yīng)力，當主拉應(yīng)力大于墻體強度時，墻體就產(chǎn)生裂縫（包括水平、垂直及斜裂縫）。對于平面為矩形的建筑物來說，房屋兩端第一、二開間墻體承受的溫度應(yīng)力最大，墻體裂縫也較嚴重，因此墻體溫度裂縫的開裂程度一般為兩端重、中間輕、向陽重、背陽輕。溫度裂縫是造成墻體早期裂縫的主要原因。這些裂縫一般經(jīng)過一個冬夏之后才逐漸穩(wěn)定，不再繼續(xù)發(fā)展，裂縫的寬度隨著溫度變化而略有變化。 

　　干縮裂縫 

　　燒結(jié)粘土磚，包括其它材料的燒結(jié)制品，其干縮變形很小，且變形完成比較快。只要不使用新出窯的磚，一般不必考慮砌體本身的干縮變形引起的附加應(yīng)力。但對這類砌體在潮濕情況下會產(chǎn)生較大的濕脹，而且這種濕脹是不可逆的變形。對于砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體，隨著含水量的降低，材料會產(chǎn)生較大的干縮變形。而輕骨料塊體砌體的干縮變形更大。干縮變形的特征是早期發(fā)展速度比較快，出窯28d能完成50%左右的干縮變形，以后逐步變慢，幾年后才能停止，且如果再次受濕仍會膨脹，脫水后材料會再次收縮變形。此類變形引起的裂縫出現(xiàn)部位較多，且裂縫的程度也較嚴重。如房屋縱墻中間對稱分布的倒八字裂縫；在建筑底部一至二層窗臺邊出現(xiàn)的斜裂縫或豎向裂縫；在屋頂圈梁下出現(xiàn)的水平縫和水平包角裂縫。另外不同材料和構(gòu)件的差異變形也會導(dǎo)致墻體開裂，如果砌體材料在養(yǎng)護、運輸、存放、砌筑等環(huán)節(jié)上產(chǎn)生疏忽，再加上砌塊本身質(zhì)量問題，砌筑時砂漿飽滿度不夠等因素，就會在砌體上會產(chǎn)生呈發(fā)絲狀分布的裂縫、邊貫水平裂縫和墻角階梯裂縫等。 

　　地基不均勻沉降及凍脹裂縫 

　　由于地基承載力結(jié)構(gòu)剛度上存在差異，使得建筑物沉降不均勻，當差異沉降積累到一定的數(shù)值時，基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)失去了支承，其重量只能由磚砌體承擔，使得磚砌體上產(chǎn)生了附加的拉力和剪力。當這種附加的拉力和剪力超過了磚砌體的承載能力后，磚砌體上便出現(xiàn)了裂縫。一般長條形建筑物的下部縱墻上常會產(chǎn)生八字形裂縫或單方向斜裂縫，下部縫寬較大，向上逐漸縮小，而在頂層為大量的豎向裂縫或接近豎向裂縫。這些裂縫在房屋建成不久就會出現(xiàn)，它的數(shù)量和寬度隨時間而發(fā)展。 

　　當氣溫降到0℃以下時，地層表面所含水分就開始結(jié)冰；而當?shù)鼗�土上層溫度降�?℃以下時，凍脹性土中的水就開始結(jié)凍，下部土中的水分在毛細管的作用下，不斷涌進上部，上部土不斷結(jié)凍形成冰晶體而膨脹隆起，由于地下水位的高低不同，結(jié)冰的厚度不同，隨著氣溫的降低，地基隆起的程度就不同。一般情況下，地下水位越高，氣溫越低，隆起的程度越高。凍脹應(yīng)力很大，可高達2000KPa以上，建筑物很難抵抗如此大的應(yīng)力，所以建筑物的某一部位就會被頂起。由于地基的含水量不同，各基礎(chǔ)所處的環(huán)境也不同，所出現(xiàn)凍脹的情況也不一樣，就好像地基的不均勻沉降引起的墻體裂縫。 裂縫的形式是：若建筑物中部凍脹量大，兩端凍脹量小，則在中部磚墻頂部出現(xiàn)裂縫，在兩端出現(xiàn)倒八字斜縫；若建筑物中部凍脹量小，兩端凍脹量大，則以凍最小點為中心，向兩邊擴展，出現(xiàn)大致平行的成排八字斜裂縫。 

　　因承載力不足產(chǎn)生的裂縫 

　　砌體因承載力不足，即超載作用引發(fā)裂縫的原因，有因材料的材質(zhì)不良或砌筑質(zhì)量差而降低了砌體強度；因任意改變使用條件或隨意拆墻鑿洞，削弱了砌體的截面面積；因結(jié)構(gòu)構(gòu)件有缺陷而造成的裂縫。一般此類裂縫均直接影響砌體結(jié)構(gòu)的安全性，因此隨著裂縫的出現(xiàn)和增加，砌體承載力逐漸下降，最終將可能達到破壞。 

　　2. 控制墻體裂縫的措施 

　　屋蓋上宜設(shè)置保溫層或隔熱層 

　　溫度變化是建筑物頂層墻體產(chǎn)生裂縫的主要因素，必須在建筑物屋面采取隔熱措施，設(shè)置保溫層和隔熱架空板，減少屋面熱膨脹變形對墻體產(chǎn)生的水平推力，是控制溫度應(yīng)力的有效辦法。屋面剛性面層及砂漿找平層應(yīng)設(shè)置分隔縫，其間距不宜大于6 m，并與女兒墻隔開，縫寬不小于30mm；頂層女兒墻砂漿強度等級不應(yīng)低于M5，女兒墻應(yīng)設(shè)間距不大于4m的構(gòu)造柱，構(gòu)造柱向上伸至女兒墻頂并與現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓頂整澆在一起；頂層端部墻體內(nèi)適當增設(shè)構(gòu)造柱。 

　　正確結(jié)構(gòu)計算和設(shè)計 

　　這是應(yīng)對結(jié)構(gòu)裂縫最基礎(chǔ)性的工作。當荷載較大而構(gòu)件截面尺寸受到限制時，應(yīng)提高塊體和砂漿強度等級，或采用配筋砌體。通過卸載方法減輕墻體荷載。對由于荷載過大、砌體強度低，已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的墻體，可采用減輕上層結(jié)構(gòu)自重與使用荷載的方法，或在其頂部砌體內(nèi)增設(shè)鋼筋混凝土梁，承擔上部荷載。對由于荷載較大、砌體截面尺寸較小、承載力不足并已產(chǎn)生裂縫的墻體，可在不損害主體立面的情況下適當加大截面尺寸，以提高其承載能力。 

　　合理設(shè)置沉降縫 

　　加強地基勘察工作，對于復(fù)雜地基，在地基開挖后應(yīng)進行普遍勘查，對軟弱部位進行加固處理后，方再進行基礎(chǔ)施工。對于高度相差懸殊的房屋，長度過大、平面形狀較為復(fù)雜，同一建筑物地基處理方法不同和有部分地下室的房屋，在分期建筑房屋的交界處，都應(yīng)從基礎(chǔ)開始分成若干部分，設(shè)置沉降縫使各自沉降，以減少或防止裂縫的發(fā)生。 

　　設(shè)置伸縮縫 

　　伸縮縫是一種用于釋放因砌體和現(xiàn)澆砼收縮引起的水平應(yīng)力的方法。這些縫減少了約束并允許墻體縱向位移。伸縮縫應(yīng)設(shè)置在砌體內(nèi)部，由于干縮、碳化、溫度變化或其他因素產(chǎn)生應(yīng)力而超出其承載極限的位置。設(shè)置伸縮縫的典型位置在墻的高度變化處和在墻體厚度變化處，即溫度和收縮變形可能引起應(yīng)力集中，是砌體產(chǎn)生裂縫可能性最大的部位。 

　　控制基礎(chǔ)埋深 

　　預(yù)防凍脹裂縫的最根本措施是把基礎(chǔ)底面埋設(shè)在冰凍線以下，如果基礎(chǔ)兩側(cè)均是凍脹土，應(yīng)在基礎(chǔ)兩側(cè)填30～50cm厚的非凍脹土作為隔離層。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)梁下面，應(yīng)留適量的空隙，防止凍脹土頂裂基礎(chǔ)梁和墻體，對考慮室內(nèi)有采暖條件而將凍結(jié)深度乘以折減系數(shù)的建筑物，應(yīng)注意該建筑物是否在土壤凍結(jié)前交會使用。否則，要考慮施工期間沒有取暖條件，實際凍結(jié)深度比計算的凍結(jié)深度深，以及自然地面標高低于設(shè)計地面的情況，當不能把基礎(chǔ)做到冰凍線以下時，應(yīng)采取換土的措施消除土的凍脹。 

　　砌體結(jié)構(gòu)墻體裂縫的控制，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，選擇相應(yīng)的控制措施，達到既能控制墻體裂縫的產(chǎn)生，又方便施工的目的�？刂屏芽p，重點在防，需要從設(shè)計、施工上共同努力，做到設(shè)計與施工緊密配合，采取有針對性的防裂措施，加大主動控制的力度，才能有效地控制裂縫，提高房屋質(zhì)量的可靠性。