淺談砌體結(jié)構(gòu)裂縫的成因及防治

王甫軍

【摘 要】砌體結(jié)構(gòu)開裂是非常普遍存在的技術(shù)問(wèn)題，由于導(dǎo)致裂縫因素的多元性和不定性，裂縫問(wèn)題一直受到人們的關(guān)注。本文通過(guò)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行歸類分析其成因，并根據(jù)裂縫的特征及發(fā)展提出控制措施。

【關(guān)鍵詞】砌體結(jié)構(gòu)；變形裂縫；裂縫原因；措施

【Abstract】Cracking of masonry structures are very common technical problems， due to the diversity of the factors leading to cracks and uncertainty， the crack problem has been people's attention. Through the cracks of masonry structures were often classified and analyzed the causes and proposed control measures according to the characteristics and development of cracks.

【Key words】Masonry structure；Deformation crack；Crack reason；Measures

在各種直接荷載作用下，墻體產(chǎn)生的裂縫稱為受力裂縫；而砌體因溫度、收縮、變形或地基不均勻沉降等引起的裂縫是非受力裂縫，又稱變形裂縫。變形裂縫占砌體房屋裂縫中的80%以上，其中因地基不均勻沉降而引起的裂縫更為突出和引人關(guān)注。相對(duì)于受力裂縫，變形裂縫的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素復(fù)雜得多，本文主要分析砌體結(jié)構(gòu)由地基不均勻沉降。

1. 地基不均勻沉降引起的裂縫

在軟土、填土、暗渠、沉陷區(qū)以及各種不均勻地基上建造結(jié)構(gòu)物，雖然比較均勻，但是荷載差別過(guò)大或結(jié)構(gòu)物剛度差別懸殊時(shí)，地基不均勻沉降均能引起裂縫。

1.1 地基不均勻沉降裂縫。

地基不均勻沉降裂縫的形態(tài)是多種多樣的。裂縫主要分為剪切裂縫和彎曲裂縫。地基不均勻沉降裂縫常見的有正八字裂縫和斜向裂縫。沉降裂縫多出現(xiàn)在房屋中下部且發(fā)生于房屋中下部的裂縫較上部寬度大。

1.2 地基不均勻沉降裂縫的產(chǎn)生機(jī)理。

（1）墻體中下部區(qū)域的斜向裂縫。一般情況下，地基受到上部結(jié)構(gòu)傳遞的壓力，引起地基的沉降變形呈凹形，常稱為“盆形沉降曲面”，這是由于中部壓力相互影響高于邊緣處相互影響，以及邊緣處非受荷載區(qū)地基對(duì)受荷載區(qū)下沉有剪切阻力等共同作用的結(jié)果，導(dǎo)致地基反力在邊緣區(qū)較高。

（2）墻體端部區(qū)域斜向裂縫。當(dāng)?shù)鼗胁坑谢靥钌?、石，或中部地基?jiān)硬而端部軟弱，或由于荷載相差懸殊，建筑物端部沉降大于中部時(shí)，會(huì)形成負(fù)彎矩。主拉應(yīng)力將引起墻體端部出現(xiàn)倒八字裂縫。局部的沉降不均不僅可以引起斜裂縫，還可能引起砌體的水平裂縫。

1.3影響地基沉降裂縫的因素。地基、基礎(chǔ)、建筑物構(gòu)成一個(gè)整體，共同工作。其內(nèi)力和變形形態(tài)與土的性質(zhì)、建筑物與地基的剛度、基礎(chǔ)與建筑物的尺寸、形狀、材料的彈塑性性質(zhì)、徐變等有關(guān)。

（1）建筑物與地基的相對(duì)剛度。首先，建筑物的長(zhǎng)度和寬度越小，基礎(chǔ)的抗彎剛度越大，建筑物與地基的相對(duì)剛度就越大。這時(shí)在外荷載作用下，地基的反力向兩端集中，則中部彎矩較大，這就需要結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，滿足結(jié)構(gòu)物最大彎矩的要求；其次，在較差的地基上，地基的變形模量較高，而基礎(chǔ)的抗彎剛度較小，結(jié)構(gòu)物的幾何尺寸較長(zhǎng)，則柔性指數(shù)相應(yīng)增大。

（2）徐變。建筑物的下沉、水平位移、溫度、濕度變化引起的變形，除了絕對(duì)值外，變形速率是一個(gè)重要因素。只要變形是緩慢的，則多數(shù)建筑物能經(jīng)受較大的變形而不破壞，其主要原因就是由于建筑材料一般都具有徐變特性，在變形過(guò)程中，其內(nèi)應(yīng)力會(huì)隨著變形速度的下降而降低。

（3）建筑物的形狀。平面形狀復(fù)雜的建筑物，如“I”、“T”、“L”、“E”字形等，在縱橫單元交叉處基礎(chǔ)密集，地基附加應(yīng)力重疊，使地基沉降量增大。同時(shí)，此類建筑物整體性差，剛度不對(duì)稱，在地基產(chǎn)生不均勻沉降時(shí)容易發(fā)生墻體開裂。

2. 砌體房屋的溫度變形裂縫

2.1 溫度裂縫的主要形態(tài)。最常見的溫度裂縫出現(xiàn)在混凝土平屋蓋房屋的頂層兩端墻體和山墻上。如在門窗洞邊的正“八”字斜裂縫、山墻上部的斜裂縫、平屋頂下或屋頂圈梁下沿磚（塊）灰縫的水平裂縫、以及水平包角裂縫（包括女兒墻）等，其中頂層兩端縱墻墻體門窗洞邊的正“八”字斜裂縫最為普遍。

2.2 溫度裂縫產(chǎn)生機(jī)理。

（1）對(duì)于磚砌體結(jié)構(gòu)，磚砌體的線膨脹系數(shù)5×10-6，是混凝土的一半。當(dāng)外界溫度升高時(shí)，混凝土屋蓋變形大，墻體變形相對(duì)較小，導(dǎo)致磚砌體和混凝土屋蓋之間產(chǎn)生約束應(yīng)力。使屋蓋受壓，墻體受拉、受剪。當(dāng)約束條件下溫度變形引起的溫度應(yīng)力足夠大時(shí)，墻體就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。

（2）混凝土砌塊墻體的線膨脹系數(shù)與混凝土屋蓋相同。在夏季陽(yáng)光照射下，兩者之間存在一定的溫差。屋面最高溫度可達(dá)40℃～50℃，而頂層外墻平均最高溫度約為30℃～35℃。屋面和頂層外墻存在10℃～15℃的溫差，兩者的溫差可能引起墻體開裂。在相同受力狀態(tài)下，混凝土砌塊抵抗拉力和剪力的能力要比磚砌體小很多，所以更容易開裂。對(duì)于頂層墻體，墻體的壓應(yīng)力較小，墻體的剪應(yīng)力近似等于主拉應(yīng)力。

3. 裂縫的處理

對(duì)于砌體裂縫的處理，從安全性方面考慮，對(duì)受力裂縫都應(yīng)采取措施進(jìn)行處理。對(duì)非受力產(chǎn)生的縱橫墻連接處通長(zhǎng)豎向裂縫、最大寬度大于5mm的墻身裂縫和寬度大于1.5mm的磚柱裂縫必須采取措施進(jìn)行處理；從正常使用性方面考慮，對(duì)寬度大于1.5mm的墻身裂縫及出現(xiàn)裂縫的磚柱應(yīng)采取措施進(jìn)行處理。

砌體裂縫是房屋結(jié)構(gòu)缺陷的最直接反映，部分應(yīng)采取加固措施進(jìn)行處理。常用的砌體承載能力及穩(wěn)定性加固方法有扶壁柱法和鋼筋網(wǎng)水泥砂漿法，磚柱有截面增大法和外包角鋼法。endprint

3.1 扶壁柱法加固砌體。扶壁柱法分磚扶壁柱法和混凝土扶壁柱法兩種。磚扶壁柱法增設(shè)的扶壁柱與原砌體的連接可采用插筋法或挖鑲法實(shí)現(xiàn)，以保證兩者共同工作。扶壁柱的間距及數(shù)量，由計(jì)算確定。（1）對(duì)于磚扶壁柱法，考慮到后砌扶壁柱存在著應(yīng)力滯后，計(jì)算加固磚墻承載力時(shí)，應(yīng)對(duì)后砌扶壁柱的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)0.9予以降低，如下式：

N≤Φ（fA+0.9f1A1）

式中：N——荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的軸向力；

——高厚比和軸向力偏心距對(duì)構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，可按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003-2001）規(guī)定取用；

f、f1——原磚墻和新砌磚扶壁柱的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A、A1——原磚墻和新砌磚扶壁柱的截面面積。

（2）對(duì)于混凝土扶壁柱法，考慮到新澆筑混凝土扶壁柱與原砌體的受力狀態(tài)有關(guān)，并存在著應(yīng)力滯后，計(jì)算加固磚墻承載力時(shí)，應(yīng)對(duì)新澆筑混凝土扶壁柱的承載力乘以強(qiáng)度折減系數(shù)，軸心受壓組合磚砌體承載能力計(jì)算如下式：

N≤Φcon[fA+α（fcAc+ηsfyAs）]；

式中：N——荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的軸向力；

Φcon——組合砌體構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003-2001）規(guī)定取用；

f——原磚墻抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A——原磚墻的截面面積；

α——新澆筑混凝土扶壁柱的材料強(qiáng)度折減系數(shù)，若加固時(shí)原砌體完好取0.95，若原砌體有荷載裂縫或破損現(xiàn)象取0.9；

fc——扶壁柱新澆筑混凝土面層的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

Ac——性建筑混凝土扶壁柱面層的截面面積；

ηs——受壓鋼筋的強(qiáng)度系數(shù)，厚度60mm以內(nèi)時(shí)取0.9，厚度大于60mm時(shí)取1.0；

fyAs——扶壁柱內(nèi)受壓鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和截面面積。

3.2 鋼筋網(wǎng)水泥砂漿法加固砌體。鋼筋水泥砂漿法加固砌體是指把需加固的砌體兩面敷設(shè)鋼筋網(wǎng)片后粉刷砂漿、噴射砂漿或細(xì)石混凝土的加固方法。本方法可較大提高砌體的承載力、抗側(cè)移剛度及砌體的延性。其承載能力計(jì)算同軸心受壓組合磚砌體。

3.3 裂縫的修補(bǔ)。對(duì)于《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定可不進(jìn)行加固處理的裂縫，只需進(jìn)行裂縫的修補(bǔ)。在裂縫修補(bǔ)前，應(yīng)先明確裂縫的原因和觀察裂縫是否穩(wěn)定，對(duì)非受力且已穩(wěn)定的裂縫可選用以下修補(bǔ)方法。

（1）填縫修補(bǔ)。填縫修補(bǔ)法有水泥砂漿和配筋水泥砂漿填縫兩種。水泥砂漿修補(bǔ)采用1：3水泥砂漿或摻有107膠的聚合水泥砂漿填入磚縫內(nèi)的修補(bǔ)方法；配筋水泥砂漿填縫是指砌體每隔4～5皮磚在磚縫內(nèi)嵌入細(xì)鋼筋再用水泥砂漿修補(bǔ)的方法。填縫修補(bǔ)通常用于墻體外觀維修和裂縫較淺的砌體。

（2）灌漿修補(bǔ)。由于水泥漿液對(duì)墻體的粘結(jié)能力非常強(qiáng)，用該方法可使砌體恢復(fù)如初。漿液分純水泥漿液和混合水泥漿液兩種，純水泥漿液是水灰比為0.7～1.0的水泥漿；摻入適量懸浮劑即制成混合水泥漿液，懸浮劑一般采用聚乙烯醇、水玻璃或107膠。灌漿設(shè)備由空氣壓力機(jī)、壓漿罐、輸漿管和灌漿嘴等組成，其原理是利用空氣壓力機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣迫使壓漿罐內(nèi)漿液進(jìn)入墻體裂縫內(nèi)。

砌體裂縫經(jīng)過(guò)處理，仍能完成結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的功能，對(duì)于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等方面具有一定得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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3.1 扶壁柱法加固砌體。扶壁柱法分磚扶壁柱法和混凝土扶壁柱法兩種。磚扶壁柱法增設(shè)的扶壁柱與原砌體的連接可采用插筋法或挖鑲法實(shí)現(xiàn)，以保證兩者共同工作。扶壁柱的間距及數(shù)量，由計(jì)算確定。（1）對(duì)于磚扶壁柱法，考慮到后砌扶壁柱存在著應(yīng)力滯后，計(jì)算加固磚墻承載力時(shí)，應(yīng)對(duì)后砌扶壁柱的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)0.9予以降低，如下式：

N≤Φ（fA+0.9f1A1）

式中：N——荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的軸向力；

——高厚比和軸向力偏心距對(duì)構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，可按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003-2001）規(guī)定取用；

f、f1——原磚墻和新砌磚扶壁柱的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A、A1——原磚墻和新砌磚扶壁柱的截面面積。

（2）對(duì)于混凝土扶壁柱法，考慮到新澆筑混凝土扶壁柱與原砌體的受力狀態(tài)有關(guān)，并存在著應(yīng)力滯后，計(jì)算加固磚墻承載力時(shí)，應(yīng)對(duì)新澆筑混凝土扶壁柱的承載力乘以強(qiáng)度折減系數(shù)，軸心受壓組合磚砌體承載能力計(jì)算如下式：

N≤Φcon[fA+α（fcAc+ηsfyAs）]；

式中：N——荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的軸向力；

Φcon——組合砌體構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003-2001）規(guī)定取用；

f——原磚墻抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A——原磚墻的截面面積；

α——新澆筑混凝土扶壁柱的材料強(qiáng)度折減系數(shù)，若加固時(shí)原砌體完好取0.95，若原砌體有荷載裂縫或破損現(xiàn)象取0.9；

fc——扶壁柱新澆筑混凝土面層的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

Ac——性建筑混凝土扶壁柱面層的截面面積；

ηs——受壓鋼筋的強(qiáng)度系數(shù)，厚度60mm以內(nèi)時(shí)取0.9，厚度大于60mm時(shí)取1.0；

fyAs——扶壁柱內(nèi)受壓鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和截面面積。

3.2 鋼筋網(wǎng)水泥砂漿法加固砌體。鋼筋水泥砂漿法加固砌體是指把需加固的砌體兩面敷設(shè)鋼筋網(wǎng)片后粉刷砂漿、噴射砂漿或細(xì)石混凝土的加固方法。本方法可較大提高砌體的承載力、抗側(cè)移剛度及砌體的延性。其承載能力計(jì)算同軸心受壓組合磚砌體。

3.3 裂縫的修補(bǔ)。對(duì)于《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定可不進(jìn)行加固處理的裂縫，只需進(jìn)行裂縫的修補(bǔ)。在裂縫修補(bǔ)前，應(yīng)先明確裂縫的原因和觀察裂縫是否穩(wěn)定，對(duì)非受力且已穩(wěn)定的裂縫可選用以下修補(bǔ)方法。

（1）填縫修補(bǔ)。填縫修補(bǔ)法有水泥砂漿和配筋水泥砂漿填縫兩種。水泥砂漿修補(bǔ)采用1：3水泥砂漿或摻有107膠的聚合水泥砂漿填入磚縫內(nèi)的修補(bǔ)方法；配筋水泥砂漿填縫是指砌體每隔4～5皮磚在磚縫內(nèi)嵌入細(xì)鋼筋再用水泥砂漿修補(bǔ)的方法。填縫修補(bǔ)通常用于墻體外觀維修和裂縫較淺的砌體。

（2）灌漿修補(bǔ)。由于水泥漿液對(duì)墻體的粘結(jié)能力非常強(qiáng)，用該方法可使砌體恢復(fù)如初。漿液分純水泥漿液和混合水泥漿液兩種，純水泥漿液是水灰比為0.7～1.0的水泥漿；摻入適量懸浮劑即制成混合水泥漿液，懸浮劑一般采用聚乙烯醇、水玻璃或107膠。灌漿設(shè)備由空氣壓力機(jī)、壓漿罐、輸漿管和灌漿嘴等組成，其原理是利用空氣壓力機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣迫使壓漿罐內(nèi)漿液進(jìn)入墻體裂縫內(nèi)。

砌體裂縫經(jīng)過(guò)處理，仍能完成結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的功能，對(duì)于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等方面具有一定得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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3.1 扶壁柱法加固砌體。扶壁柱法分磚扶壁柱法和混凝土扶壁柱法兩種。磚扶壁柱法增設(shè)的扶壁柱與原砌體的連接可采用插筋法或挖鑲法實(shí)現(xiàn)，以保證兩者共同工作。扶壁柱的間距及數(shù)量，由計(jì)算確定。（1）對(duì)于磚扶壁柱法，考慮到后砌扶壁柱存在著應(yīng)力滯后，計(jì)算加固磚墻承載力時(shí)，應(yīng)對(duì)后砌扶壁柱的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)0.9予以降低，如下式：

N≤Φ（fA+0.9f1A1）

式中：N——荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的軸向力；

——高厚比和軸向力偏心距對(duì)構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，可按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003-2001）規(guī)定取用；

f、f1——原磚墻和新砌磚扶壁柱的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A、A1——原磚墻和新砌磚扶壁柱的截面面積。

（2）對(duì)于混凝土扶壁柱法，考慮到新澆筑混凝土扶壁柱與原砌體的受力狀態(tài)有關(guān)，并存在著應(yīng)力滯后，計(jì)算加固磚墻承載力時(shí)，應(yīng)對(duì)新澆筑混凝土扶壁柱的承載力乘以強(qiáng)度折減系數(shù)，軸心受壓組合磚砌體承載能力計(jì)算如下式：

N≤Φcon[fA+α（fcAc+ηsfyAs）]；

式中：N——荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的軸向力；

Φcon——組合砌體構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003-2001）規(guī)定取用；

f——原磚墻抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A——原磚墻的截面面積；

α——新澆筑混凝土扶壁柱的材料強(qiáng)度折減系數(shù)，若加固時(shí)原砌體完好取0.95，若原砌體有荷載裂縫或破損現(xiàn)象取0.9；

fc——扶壁柱新澆筑混凝土面層的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

Ac——性建筑混凝土扶壁柱面層的截面面積；

ηs——受壓鋼筋的強(qiáng)度系數(shù)，厚度60mm以內(nèi)時(shí)取0.9，厚度大于60mm時(shí)取1.0；

fyAs——扶壁柱內(nèi)受壓鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和截面面積。

3.2 鋼筋網(wǎng)水泥砂漿法加固砌體。鋼筋水泥砂漿法加固砌體是指把需加固的砌體兩面敷設(shè)鋼筋網(wǎng)片后粉刷砂漿、噴射砂漿或細(xì)石混凝土的加固方法。本方法可較大提高砌體的承載力、抗側(cè)移剛度及砌體的延性。其承載能力計(jì)算同軸心受壓組合磚砌體。

3.3 裂縫的修補(bǔ)。對(duì)于《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定可不進(jìn)行加固處理的裂縫，只需進(jìn)行裂縫的修補(bǔ)。在裂縫修補(bǔ)前，應(yīng)先明確裂縫的原因和觀察裂縫是否穩(wěn)定，對(duì)非受力且已穩(wěn)定的裂縫可選用以下修補(bǔ)方法。

（1）填縫修補(bǔ)。填縫修補(bǔ)法有水泥砂漿和配筋水泥砂漿填縫兩種。水泥砂漿修補(bǔ)采用1：3水泥砂漿或摻有107膠的聚合水泥砂漿填入磚縫內(nèi)的修補(bǔ)方法；配筋水泥砂漿填縫是指砌體每隔4～5皮磚在磚縫內(nèi)嵌入細(xì)鋼筋再用水泥砂漿修補(bǔ)的方法。填縫修補(bǔ)通常用于墻體外觀維修和裂縫較淺的砌體。

（2）灌漿修補(bǔ)。由于水泥漿液對(duì)墻體的粘結(jié)能力非常強(qiáng)，用該方法可使砌體恢復(fù)如初。漿液分純水泥漿液和混合水泥漿液兩種，純水泥漿液是水灰比為0.7～1.0的水泥漿；摻入適量懸浮劑即制成混合水泥漿液，懸浮劑一般采用聚乙烯醇、水玻璃或107膠。灌漿設(shè)備由空氣壓力機(jī)、壓漿罐、輸漿管和灌漿嘴等組成，其原理是利用空氣壓力機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣迫使壓漿罐內(nèi)漿液進(jìn)入墻體裂縫內(nèi)。

砌體裂縫經(jīng)過(guò)處理，仍能完成結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的功能，對(duì)于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等方面具有一定得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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