砌體結構變形裂縫預防與控制

□文/余龍娥 趙曉燕 張東強 樊春陽

砌體結構裂縫不僅種類繁多，而且較為普遍，輕微者影響建筑物美觀，造成滲漏，嚴重者降低建筑結構的承載力、剛度、穩定和整體性、耐久性，甚至還會導致整體倒塌的重大質量事故。因此，正確分析其成因、切實加以防治十分必要。

一、裂縫的形態

按裂縫的成因，墻體裂縫可分為受力裂縫和非受力裂縫兩大類。各種直接荷載作用下，墻體產生的裂縫稱為受力裂縫。而砌體因收縮、溫度、濕度變化，地基沉陷不均等引起的裂縫是非受力裂縫，又稱變形裂縫。砌體房屋的裂縫中變形裂縫占80%以上，其中溫度裂縫更為突出。相對于受力裂縫，變形裂縫的產生機理和影響因素復雜得多，本文主要分析砌體結構的變形裂縫。

1、溫差變形引發的砌體結構裂縫。這類裂縫較普遍地表現為建筑物（特別是那些縱向較長的）頂層兩端內外縱墻上的斜裂縫，其形態呈“八”字或“X”型，且顯對稱性，但有時僅一端有，輕微者僅在兩面端一至兩個開間內出現，嚴重者會發展至房屋兩端1/3縱長范圍內，并由頂層向下幾層發展。

溫差裂縫尚有屋面結構與其下相應砌體之間的水平縫、包角水平縫、沿窗上下角水平縫、女兒墻根部水平縫及出現在靠近外縱墻的橫墻上的內高外低斜裂縫等等。防治這類裂縫的有效措施是加設混凝土窗臺盤，它不僅可以防裂縫，還可有效地解決鋁合金等窗框安裝配合問題，防止窗周滲漏。

2、收縮引起的砌體結構裂縫。因砌塊收縮引起的墻體裂縫，在混凝土砌塊房屋中比較普遍。在內外墻、在房屋的各層均可能出現。干縮裂縫形態一般有：（1）在墻體中部出現的階梯形裂縫；（2）環塊體周邊灰縫的裂縫；（3）在外墻的窗下墻出現豎向均勻裂縫；（4）山墻等大墻面出現的豎向、水平向裂縫。收縮裂縫一般多出現在下部幾層，有的砌塊房屋山墻大墻面中間部位出現了由底層一直延伸至3、4層的豎向裂縫。由于砌筑砂漿強度不高，灰縫不飽滿，干縮引起的裂縫往往呈發絲狀分散在灰縫縫隙中，清水墻時不易被發現，當有粉刷抹面時就顯露出來。干縮引起的裂縫寬度不大，且裂縫寬度較均勻。

3、地基基礎不均勻沉降引起的裂縫。地基、基礎、建筑物構成一個整體，共同工作。影響地基沉降裂縫的因素有土的性質、建筑物與地基的剛度、基礎與建筑物的尺寸形狀、材料的彈塑性性質、徐變等。一般在建筑物下部，由下往上發展，呈“八”字、倒“八”字、水平及豎縫。當長條形的建筑物中部沉降過大，則在房屋兩端由下往上形成正“八”字縫，且首先在窗對角突破；反之，當兩端沉降過大，則形成的兩端由下往上的倒“八”字縫，也首先在窗對角突破，還可在底層中部窗臺處突破形成由上至下豎縫；當某一端下沉過大時，則在某端形成沉降端高的斜裂縫；當縱橫墻交點處沉降過大，則在窗臺下角形成上寬下窄的豎縫，有時還有沿窗臺下角的水平縫；當外縱墻凹凸設計時，由于一側的不均勻沉降，還可導致在此處產生水平推力而組成力偶，從而導致此交接處的豎縫。對于不均勻沉降導致的裂縫應以預防為主，即無地質勘察資料嚴禁做施工圖設計，嚴格按圖施工，不得擅自更改、任意處理，根據本地區通病，如能在那些開大窗洞的教學樓底層窗臺下設置構造圈梁與地梁構成剛度較大的復合墻梁結構，對防止所述裂縫有明顯效果。治理的原則是，觀測裂縫發展的速度、部位、程度，決定是表面處理還是上部加固或基礎加固處理。

二、裂縫的預防與控制

在目前的技術經濟水平下，尚不能完全防止和杜絕由于鋼筋混凝土屋蓋的溫度變形和砌體干縮變形引起的墻體局部裂縫。只能通過一些合理的構造措施，使砌體房屋墻體的裂縫的產生和發展達到可接受的程度。建筑物的長度即伸縮縫、沉降縫或控制縫間距與溫度裂縫、干縮裂縫和沉降裂縫的產生有很大關系。按照歐美規范，如英國規范規定，對粘土磚砌體的控制間距為10～15m，對混凝土砌塊砌體一般不因大于6m；美國混凝土協會（ACI）規定，無筋砌體的最大控制縫間距為12～18m，配筋砌體的控制縫間距不超過30m，這些都遠遠小于我國砌體規范的規定。這也是按我國砌體規范的溫度縫和有關抗裂構造措施不能消除墻體裂縫的一個重要原因。

1、溫度變化引起的墻體開裂。防止主要由溫度變化引起的砌體結構開裂，宜采取下列措施：（1）當采用整體式或裝配式的鋼筋混凝土屋蓋時，宜在屋蓋上設置保溫層或隔熱層；（2）在屋蓋的適當部位設置控制縫，控制縫的間距不大于30m；（3）當采用現澆混凝土挑檐的長度大于12m時，宜設置分隔縫，分隔縫的寬度不應小于20mm，縫內用彈性油膏嵌縫；（4）建筑物溫度伸縮縫的間距應滿足現行《砌體結構設計規范》的規定，控制縫宜在建筑物墻體的適當部位設置，控制縫的間距不宜大于30m；（5）非地震地區，在房屋頂層宜設鋼筋混凝土圈梁。若采用鋼筋混凝土圈梁，圈梁不宜外露。若不設圈梁，可在屋蓋四周檐口下的砌體內，配置適當轉角鋼筋。

2、墻體材料的干縮引起的開裂。防止主要由墻體材料的干縮引起的裂縫，可采用下列措施：（1）選用干縮值低的墻材?？刂破鲋r材料的含水量（先讓材料干縮后砌墻）。采用低強度砂漿和長度小的磚塊，可以避免磚塊的斷裂，并將細小裂縫均勻分散到各個垂直的灰縫隙中，避免變形和應力集中，累加出現大裂縫；（2）面積較大的墻體采用在墻體內增設構造梁柱的構造措施。如墻體長度超過5m，可在中間設置鋼筋混凝土構造柱；當墻體高度超過3m（120mm厚墻）或4m（≥180mm厚墻）時，須在墻中腰處增設鋼筋混凝土腰梁，或設置伸縮縫；（3）嚴格控制以膠凝材料為原料的砌塊的齡期，不足28d的不應進入施工現場。對于混凝土制品，如果以90d的干燥收縮值為基準，28d只完成收縮的80%左右。而且這類砌塊，28d前含水率大，物理化學變形不穩定，干燥收縮值大，特別是蒸壓加氣混凝土，出廠含水率有時高達60%以上；（4）正確掌握各種砌塊使用時的含水率。輕集料混凝土空心砌塊和蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊砌筑時的含水率分別控制為5%～8%和15%、20%以內。砌體在生產儲存期、運輸、現場堆放等均要防止被水浸濕，雨季還應做好對砌塊和砌體的遮蓋。施工時，一般提前1～2d灑水濕潤。

3、地基沉降引起的開裂。防止主要由地基沉降引起的裂縫，可采用下列措施：（1）建筑物的體型力求簡單；（2）合理設置沉降縫。在建筑物平面轉折處、建筑高度荷載突變處、結構類型不同處以及地基土軟硬交界處設置沉降縫；（3）減輕結構自重；（4）增強建筑物的剛度和強度。設置封閉圈梁和構造柱，特別是增強頂層和底層圈梁、合理布置縱橫墻、采用整體性好、剛度大的基礎形式等；（5）減小或調整基底的附加應力。改變基礎地面尺寸，使不同荷載的基礎沉降量接近。

三、結論與建議

1、墻體的溫度應力與溫差成正比，隨水平阻力系數和建筑物長度（或伸縮縫間距）非線性增加。

2、墻體的收縮變形與墻體材料、砌塊的含水率以及建筑物的長度有關。粘土和混凝土砌體對含水率變化的反應不同，當失去水分時混凝土砌塊會收縮，而粘土砌塊會隨含水率的增大而膨脹。

3、地基沉降裂縫的內力和變形形態與土的性質、建筑物與地基的剛度、基礎與建筑物的尺寸形狀、材料的彈塑性性質、徐變等有關。

4、影響砌體結構裂縫的因素較多，有些裂縫是由多種因素引起的混合裂縫。設計時可通過構造措施來防止和減輕砌體結構裂縫造成的危害。