試論溫度對混凝土框架建筑的影響

陳建成 新世紀建設(shè)集團有限公司 321001

試論溫度對混凝土框架建筑的影響

陳建成 新世紀建設(shè)集團有限公司 321001

溫度；溫度裂縫；混凝土框架建筑

我國北部地區(qū)屬于寒溫帶大陸性季風氣候，我國的最高氣溫達到49.6℃，最低最低氣溫達-40℃。一年中最大的溫差達到8 0℃，氣溫的劇烈變化，嚴寒地區(qū)對房屋建筑工程的建筑要求也大大提高。由于溫度得變化引起墻體裂縫較為普遍,裂縫的類型也很多,但按成因基本可歸結(jié)為由外部荷載和變形引起的兩大類裂縫。 其中由于混凝土收縮和溫度變形引起的收縮裂縫和溫度裂縫以及由這兩種變形共同引起的溫度收縮裂縫則是實際工程中最常見的裂縫。

一、混凝土框架建筑中溫度裂縫的特征及分類

由于溫度變化而引起的裂縫成因比較特殊，因此溫度裂縫往往是房屋頂部較嚴重（陽光直射，日照時間長，晝夜溫差大），越往下層裂縫程度越輕；房屋長高比越大，裂縫越嚴重；條式房屋的中間單元裂縫輕，兩端部單元裂縫較嚴重。整體上看，房屋向陽面墻體比背陰面墻體裂縫嚴重；房屋內(nèi)部則內(nèi)橫墻體裂縫輕，內(nèi)縱墻體裂縫重。從施工的季節(jié)角度看，在南方春秋季施工的房屋裂縫輕，冬季施工裂縫重。根據(jù)溫度裂縫的特點從外觀形態(tài)上可大致簡單歸納為水平裂縫、斜向裂縫、豎向裂縫；從裂縫的深度上又可劃分為淺表裂縫、縱深裂縫、貫穿裂縫；從肉眼是否可見上，一般以0.05mm為量化界線，又可分為微觀裂縫和宏觀裂縫等。應(yīng)重視并須采取措施加以預(yù)防或處治的是縱深的、貫穿的宏觀裂縫。

（1）水平裂縫

鋼筋混凝土框架建筑屋頂與砌體結(jié)構(gòu)交接處的水平裂縫，它常表現(xiàn)為兩端較多而明顯可見，夾層中間較少且不明顯，特別是顯現(xiàn)在外墻的裂縫應(yīng)引起我們的關(guān)注，在一些無構(gòu)造柱的磚混結(jié)構(gòu)的舊建筑物中嚴重時，可看到山墻與外墻貫通成包角水平裂縫。

（2）墻體斜裂縫和樓板斜裂縫

斜向裂縫是墻體斜裂縫，多發(fā)生在頂層的內(nèi)外墻，一般位于該層兩端一至二開間內(nèi)。兩端有窗戶時，裂縫一般通過窗的兩對角，裂縫通常中間寬兩端細。

在頂層鋼筋混凝土樓板上也時有發(fā)生，一般位于建筑的四個端角板塊上。豎向裂縫多出現(xiàn)于磚混結(jié)構(gòu)建筑物的內(nèi)外縱墻沿門窗洞口處，及框架結(jié)構(gòu)中填充墻與框架邊柱交接處。 溫度裂縫形成的機理簡析外界溫度變化使組成房屋建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生脹縮變形，當這種變形受到其他構(gòu)件的約束時，就會在構(gòu)件內(nèi)部或相互約束的不同材料構(gòu)件之間產(chǎn)生應(yīng)力（主要為拉應(yīng)力和剪應(yīng)力），當應(yīng)力超過構(gòu)件材料的強度極限時，就產(chǎn)生了溫度裂縫。

移動通信發(fā)展到5G時代，承載網(wǎng)組網(wǎng)日益復(fù)雜，需求更加多樣，技術(shù)換代加速，管理趨于智能，傳輸從L0升到L3，傳輸指標呈體系，新技術(shù)加速建網(wǎng)，系統(tǒng)管控軟件化，對承載網(wǎng)的建設(shè)提出了更高的要求。

在使用兩種不同材料的屋面板與墻體之間，線膨脹系數(shù)a差異較大，通常混凝土屋面板的線膨脹系數(shù)較小，砌體的線膨脹系數(shù)是混凝土屋面板的線膨脹系數(shù)的2倍。當兩者以相同的溫差升降時，由于線脹系數(shù)不同，在接觸面上將產(chǎn)生相對位移，而此位移受到限制，則產(chǎn)生剪應(yīng)力。由于屋面受到陽光的直射，通常屋面板的溫度總是高于墻體的溫度變化，使得這種剪應(yīng)力更大。 當膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力大于砌體的抗拉強度時墻體就產(chǎn)生斜向溫度裂縫。當溫度應(yīng)力超過墻體的抗剪強度時墻體就產(chǎn)生水平溫度裂縫。由于應(yīng)力集中的原因，就在門窗洞口四角產(chǎn)生豎向及斜向裂縫。而樓板的斜裂縫主要由于縱橫雙向框架梁受熱膨脹產(chǎn)生推力作用于端角樓板上，超過混凝土的抗拉能力，產(chǎn)生了斜裂縫。

二、房屋建筑工程出現(xiàn)溫度裂縫的修復(fù)

在發(fā)現(xiàn)溫度裂縫時，施工人員不要急于修復(fù)，應(yīng)觀察到裂縫穩(wěn)定后，根據(jù)溫度變化的具體情況采取措施，若發(fā)現(xiàn)屋面保溫層未達到熱工要求和節(jié)能標準時，首先應(yīng)重新改做屋面保溫隔熱層，以防止裂縫繼續(xù)活動。鑒定裂縫的穩(wěn)定方法是在裂縫內(nèi)嵌抹水泥漿或貼玻璃紙，經(jīng)過一段時間的觀察判斷確定。對裂縫的處理須從建筑的美觀、強度、耐久、使用功能等方面并充分考慮到裂縫形成的機理，從根本上加以治理。 大致有以下幾種情況：

1、裂縫細小，對房屋正常使用影響不大，可暫不處理。

2、裂縫雖細小，但已造成墻面、屋面、樓面的滲水，或由于鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋保護的需要，可采用嵌補密封或壓力灌漿進行處理。

3、對于裂縫較大、較多又貫穿墻體，不僅影響美觀和正常使用，還對房屋的剛度和抗震性能有較大的影響，這種情況下可在裂縫墻體兩側(cè)用鋼筋網(wǎng)片，并用鋼筋穿墻將兩鋼筋網(wǎng)片拉緊固定后，外抹水泥砂漿或噴射混凝土以補強加固。

三、房屋建筑工程中溫度裂縫的預(yù)防

在房屋建筑的設(shè)計中，除應(yīng)嚴格依據(jù)有關(guān)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行外，還應(yīng)盡可能縮短建筑物溫度伸縮縫的設(shè)置間距；頂層端部兩開間的外墻與內(nèi)橫墻相接處、山墻與內(nèi)縱墻相接處均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生主要在屋頂面板、外廊板，陽臺板等處的構(gòu)造鋼筋，以抵抗外露室外現(xiàn)澆板的溫度裂縫；對四個端角的屋面板塊尚應(yīng)增設(shè)配筋不小于放射筋，以防板的斜向裂縫。鋼筋混凝土女兒墻板、檐口板、外露欄板應(yīng)雙面雙向配筋，重視屋面保溫隔熱設(shè)計，嚴格滿足建筑節(jié)能設(shè)計標準。淘汰爐渣混凝土保溫層，推廣使用水泥泡沫聚苯乙烯保溫板或聚氨酯保溫板等高效保溫材料。在設(shè)計上，可考慮采用雙層屋面，或?qū)⑽菝婢G化成屋頂花園，既有利于防止溫度裂縫，又可改善住宅的保溫、隔熱條件，也可達到美化綠化的效果。

設(shè)計人員設(shè)計時沒有認真按規(guī)范規(guī)程要求進行防裂縫設(shè)計。在許多工程中，設(shè)計雖有防裂縫措施，但與規(guī)程要求不完全相符，致使墻體防裂縫得不到有效保障，或保質(zhì)年限大大縮短。還有一個較為重要的方面就是墻砌體材料強度偏低、不同砌體混合砌筑、砌體強度與砌筑砂漿強度相差過大或外墻批蕩砂漿強度與墻體強度差距過大等設(shè)計方面的不當都會導(dǎo)致墻體開裂。

四、施工人員在施工階段對溫度裂縫的預(yù)防措施

溫度裂縫的特點是:兩端重中間輕，頂層重入下輕，陽面重陰面輕。由于頂蓋的溫度伸縮也會引起與外縱墻相連的頂層橫墻的開裂，一般位于大棚下靠近外墻處出現(xiàn)斜向裂縫。頂層墻體開裂裂縫形態(tài)與圈梁設(shè)置方法有明顯的關(guān)系，僅靠圈梁的設(shè)置并不能阻止墻體裂縫的產(chǎn)生。頂層圈梁上直接鋪設(shè)屋面板時，當屋面板坐漿與圈梁結(jié)合較好時，圈梁下仍可能出現(xiàn)斜裂縫。下面根據(jù)溫度裂縫的特點提出施工階段對溫度裂縫的預(yù)防兩點措施：

1、施工階段確保施工質(zhì)量

混凝土配合比要滿足設(shè)計強度等級要求，下料要嚴格計量，灰縫要均勻、飽滿；濕磚上墻，噴水養(yǎng)護，嚴禁干磚上墻和碎磚集中使用，減少砌體實際強度與設(shè)計強度等級的差距，屋面板澆筑安裝完成后，盡快完成保溫隔熱層，切不可拖延時間。保溫隔熱層材料的各項指標要滿足標準要求，特別是含水率和干重度；鋪筑厚度和范圍要到位，并做好防雨防潮措施。此外，建設(shè)單位在前期就要注意合理安排好房屋建筑的建設(shè)時間，盡量避開在炎熱的夏季和寒冷的冬季施工溫度敏感部位，在交付使用后，應(yīng)訂立制度做好房屋建筑特別是溫度裂縫的易發(fā)部位的管理維護，這也是預(yù)防工作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

鑒于混凝土砌塊砌體的線脹系數(shù)比磚砌體大一倍，因此砌塊房屋溫度伸縮縫的最大間距應(yīng)該比磚砌體房屋短，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范修訂組已擬出修改方案，即將規(guī)范中伸縮縫的最大間距表數(shù)值乘以0.75后采用，例如磚砌體的間距為50m，砌塊房屋的伸縮縫間距則為37m左右，有的地區(qū)擬改為35m，因為恰好相當于住宅樓兩個單元的長度，處理方便一些。

2、提高房屋頂層的溫度

溫差產(chǎn)生裂縫主要在房屋頂層，前面溫度應(yīng)力計算表明，采用再高的砂漿強度也難以抵抗溫差產(chǎn)生的拉、剪應(yīng)力。所以考慮降低溫差的措施和采取“抗”、“放”結(jié)合的策略才是較好的方案。增加房屋蓋保溫性能，防止屋面滲漏，這是建筑節(jié)能的需要，同時也可達到降低屋蓋結(jié)構(gòu)層溫差的目的。增加頂層圈梁的平面布置密度，加強頂層內(nèi)外縱墻端開間門窗洞口周邊的抗力（門窗洞邊設(shè)鋼筋混凝土芯柱，設(shè)鋼筋混凝土窗臺梁）。一句話:用配筋的方法來抵抗溫度應(yīng)里。在屋蓋承重板的適當位置設(shè)滑動支座，則是“放”的有效措施。但應(yīng)考慮抗震構(gòu)造允許的范圍內(nèi)。例如，做成允許微動而不滑走的構(gòu)造，滑動支座縱橫向錯開，或只設(shè)兩端部開間屋面板的滑動屋，削弱屋面板與圈梁的連結(jié)等等。

五、結(jié)語

房屋建筑墻體裂縫產(chǎn)生的原因復(fù)雜多樣、影響因素多、控制難度較大，但總體上不外乎以上幾種類型。只要采取全過程控制的方法，從設(shè)計到選材和施工都加強管理，嚴格遵守相關(guān)規(guī)范和操作程，就能大大減少墻體裂縫產(chǎn)生的可能性，或?qū)⒘芽p數(shù)量控制在最小程度，從而確保工程施工質(zhì)量，提高人們的生活水平。

房屋建筑工程中的溫度裂縫問題必須從設(shè)計、施工、使用等各個階段做全面綜合的分析，以便針對性地采取預(yù)防、修復(fù)措施。只要有了足夠的重視，方法得當，溫度裂縫的發(fā)生幾率、嚴重性、造成的影響和損失均能降低到理想的水平。

[1]孫世奎.房屋建筑學(xué)[M].煤炭工業(yè)出版社.2004年7月第1版

[2]胡厚田.土木工程地質(zhì)[M].北京：高等教育出版社.2001(2005重印)

[3]于飛.框架填充墻裂縫調(diào)查分析與控制探討[D].浙江大學(xué).2006年

[4]王鴻喜.房屋建筑工程質(zhì)量通病及其預(yù)防[J].鐵道建筑.1980年06期

[5]林濤，王書智.溫度變化引起的墻體裂縫的控制[J].建材技術(shù)與應(yīng)用.2004年03期

[6]姜德民，高振林，程海麗.住宅墻體混凝土裂縫的分析與控制[J].北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報.2002年03期

[7]吳海石.防止超長建筑物因溫度收縮裂縫的設(shè)計與施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息.2007年19期

[8]吳海石.防止超長建筑物因溫度收縮裂縫的設(shè)計與施工技術(shù)[J],黑龍江科技信息.2007年19期

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.025