砌體結構溫度裂縫分析及預防措施

向雪萍

溫度裂縫是砌體結構常見裂縫之一,通常在建筑物建成1年～2年后出現。砌體屬于脆性材料,裂縫的存在降低了墻體的整體性,耐久性和抗震性。同時墻體的裂縫給居住者在感官上和心理上造成不良影響。特別是隨著我國墻改,住房商品化的進展,人們對居住環境和建筑質量的要求不斷提高,對建筑物墻體裂縫的控制要求更為嚴格。因此加強砌體結構的抗裂措施,已成為房屋所有者,國家行政主管部門及開發商共同關注的話題。

1 溫度裂縫產生的原因分析

溫度的變化會引起材料的熱脹冷縮。夏天,在陽光的照射下屋面板溫度可達60℃～70℃,而在其下的磚砌體溫度僅為30℃～35℃,如此大的溫差,再加上混凝土的線性膨脹系數與砌體的不同(比如是磚砌體的2.4倍),屋蓋和墻體的剛度又不同,當溫度變化時,由于鋼筋混凝土溫度變形大,砌體溫度變形小,屋蓋伸長變形受到墻體的阻礙,因而在屋蓋中引起壓應力,在墻體中引起拉應力和剪應力,房屋頂層端部墻體應力最大。當墻體中的主拉應力或剪應力超過砌體的抗拉或抗剪強度時,就會在墻體中產生裂縫。沿墻體分布的剪應力大致為兩端最大,中部最小。由于端部的正應力較小,主拉應力接近于剪應力,因此可能引起斜裂縫。另一方面,砌體的收縮應變在正常溫度下可不考慮;而鋼筋混凝土的收縮應變為2×10-4～4×10-4,當溫度降低或鋼筋混凝土干縮時,則產生與上述相反的作用,在屋蓋和樓蓋中引起拉應力和剪應力,當拉應力超過混凝土的抗拉強度時,在屋蓋和樓蓋中將產生裂縫。

2 溫度裂縫的特征

溫度裂縫是從頂部開始,越往下層裂縫越輕。房屋長高比越大,裂縫越重。條式房屋的中間單元裂縫輕,兩端部單元裂縫較重。從整體上看,房屋內部墻體比外部墻體裂縫重,而內橫墻裂縫較輕,內縱墻裂縫較重。從施工角度看,夏天施工時的裂縫輕,冬天施工時的裂縫重。

3 溫度裂縫出現的主要形式及成因

3.1 頂層墻體裂縫

由于鋼筋混凝土屋蓋與墻體溫度變形的差異,在頂層墻體上產生沿窗洞口的“八”字形裂縫或水平裂縫。因為頂層內縱墻和橫墻與屋面板的溫差比相應的外縱墻和山墻大,所以屋內墻體裂縫比外墻重。

3.2 墻體豎直裂縫

一些平面比較復雜的建筑,常在墻體轉折處出現垂直裂縫。情況嚴重的出現上下貫通的豎直通縫,并伴有墻體彎曲撓折現象。其原因在于:同一個方向的墻體不在同一個平面內,溫度作用下的墻體整片變形錯位,對互連的垂直方向墻體產生剪切變形。同理,相互垂直或成某一角度的墻體由于溫度變形也易產生豎直裂縫和彎曲變形。

3.3 圈梁下墻體裂縫

設置圈梁不但可以增加建筑物的整體性和延性,提高抗震能力,而且還可以增加墻體的抗裂能力。但是,在有的建筑物中圈梁下卻出現了許多“八”字形裂縫,越靠近山墻越明顯,這是由于建筑物過長,未設伸縮縫。或雖設縫但由于圈梁是連續貫通的,使圈梁很長,溫度變形量比墻體大很多,這樣,圈梁在溫度的變化下對墻體產生拉力或推力,致使其下部墻體開裂。

3.4 女兒墻裂縫

設置女兒墻的建筑常在女兒墻壓頂下部出現斜裂縫,并且端部較明顯;另外在女兒墻轉角處也多出現裂縫。其原因在于女兒墻鋼筋混凝土壓頂無保溫措施,與下部的屋面板和墻體相比受溫度影響更嚴重,其大氣物理條件在整幢建筑中最為惡劣,在此條件下,壓頂將其下面的女兒墻拉出斜裂縫。

另外,在女兒墻的根部和平屋面交接處也易出現裂縫。這是因為鋼筋混凝土屋蓋和屋面的水泥砂漿面層在氣溫升高后的伸長比磚墻大,因此對墻體產生推力,導致女兒墻開裂。溫差越大,房屋越長,面層砂漿越密越厚,推力越大,墻體開裂越嚴重。

通常情況下,溫度裂縫的危害不大。但是如果遇到地震或在水平荷載作用下就有可能導致房屋的破壞。因此,在設計中,應該采取有效措施,防止溫度裂縫的發生。

4 預防溫度裂縫的措施

1)建筑設計時應考慮溫度影響,盡量使平面布局規則簡單。房屋長高比不宜太大,一般應控制在2.5～3.0之間。當不能滿足以上要求時,應設置伸縮縫。2)根據砌體房屋墻體材料和建筑體型,屋面構造選擇適合的溫度伸縮區段,按照GB 50003-2001砌體結構設計規范表6.3.1的要求設置伸縮縫,寬度不宜小于30 mm。3)屋面應設置有效的保溫層或隔熱層。設計上必須按建筑節能標準,對屋面保溫層進行熱工計算,對保溫材料提出質量密度,粒徑,導熱系數及含水率等技術指標的要求,在施工上應嚴格按照設計和施工規定進行施工,確保屋面保溫層的質量。4)采用裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋或瓦材屋蓋,木屋蓋,輕鋼屋蓋。5)設置分隔縫或滑動層。a.屋面保溫層或屋面剛性面層及砂漿找平層設置分隔縫,其間距不大于6 m,并與女兒墻隔開,縫寬不小于30 mm;b.在屋蓋的適當部位設置分隔縫,間距不大于20 m;c.當現澆混凝土挑檐或坡屋頂的長度大于12 m時,宜沿縱向設置分隔縫或沿坡頂脊部設置分隔縫,縫寬不小于20 mm,縫內用防水彈性材料嵌填;d.當房屋進深較大時,在沿女兒墻內側的現澆板處設置局部分隔縫,縫寬不小于20 mm,縫內用防水彈性材料嵌填;e.在混凝土屋面板和墻體圈梁間設置滑動層。滑動層可采用兩層油氈夾滑石粉或橡膠片:對較長的縱墻可只在兩端的2個～3個開間內設置,對橫墻可只在其兩端各1/4墻長范圍內設置。6)女兒墻應設置構造柱,其間距不大于4 m,構造柱應伸入女兒墻頂,并與現澆混凝土壓頂澆在一起。壓頂板的縱向鋼筋不宜小于3Ф 6,橫筋Ф 4@100,且宜為焊接網片。7)其他加強措施詳見GB 50003-2001砌體結構設計規范第6.3節。

5 溫度裂縫的治理措施

1)若屋面保溫層未達到熱工要求和節能標準時,應重新改做屋面保溫層,以防止裂縫繼續發展。2)溫度裂縫有一個發展階段,等觀察一段時間,裂縫再無新的變化時再采取治理措施。鑒定裂縫是否穩定的方法:在裂縫內嵌抹水泥漿或玻璃紙,形態完整無損,說明裂縫已基本穩定。3)當細小裂縫不影響使用可不修補,當裂縫造成墻面滲水,可用壓力灌漿法進行處理,即用灰漿泵將含有膠合材料的水泥砂漿或化學砂漿灌入裂縫內使之粘合成整體。4)對于裂縫較多并且穿墻厚,影響美觀和正常使用時,可在墻體兩側用4Ф 6@200或Ф 6@500鋼筋網片,兩側網片用鐵絲固定后,然后噴射砂漿或分層抹上密綴的砂漿層,以形成組合墻體。

6 結語

建筑物產生溫度裂縫是一個比較普遍的現象,但是如果人們對它足夠重視,在設計中采取相應的預防措施,施工時嚴格按操作規程進行施工,就一定能夠避免溫度裂縫的出現。

[1] 張春香.磚混住宅女兒墻溫度裂縫的分析與預防[J].山西建筑,2008,34(2):173-174.