論述砌體結構墻身開裂產生的原因與控制

韓 健

（沈陽石油化工設計院，110044）

論述砌體結構墻身開裂產生的原因與控制

韓 健

（沈陽石油化工設計院，110044）

砌體結構是由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構件的結構[1]。砌體結構的裂縫對建筑物的影響是多方面的，不但影響到建筑物的美觀，而且還讓人缺乏安全感，最重要的是裂縫會加快砌體材料的破壞，影響砌體結構的整體性，從而降低了結構的強度、剛度和穩(wěn)定性。裂縫產生的主要原因有：沉降裂縫、溫度裂縫、荷載裂縫、材料的干縮裂縫等，且亦不排除由于設計不當、野蠻施工或建筑材料不合格等因素產生的裂縫。

砌體結構；裂縫；控制；措施

1．裂縫的類型及其產生的原因分析

1.1沉降裂縫

在砌體結構中，地基沉降是由于地基在外力或其內力的作用下產生的不均勻沉降，當無法用結構本身調節(jié)來適應這種沉降的時候，就勢必會在結構內部產生應力集中，從而墻體就會出現裂縫。通常來說地基沉降表現的裂縫為斜裂縫，這種斜裂縫會隨著地基不均勻沉降的程度以及結構物對于沉降縫的設置不恰當等原因在結構物中進行延伸，有的甚或貫穿到基礎。當房屋縱向與橫向的墻體在出現不均勻沉降的時候，會在墻體中形成一定的應力集中，使得墻體薄弱環(huán)節(jié)出現較大的剪切力，此時如果墻體結構本身存在質量缺陷或墻體中所采用的材料達到疲勞破壞的時候，就會直接導致墻體開裂；同時當房屋在高度差異上的沉降縫設置出現不合理時，就容易在沉降縫的交接或不合理位置處產生豎向裂縫，總之，這類裂縫的出現通常是由于結構物的地基不均勻下陷引起的。

建筑基礎的不均勻沉降會帶來橫向變形，進而導致墻體開裂問題。若建筑物的主體結構剛度不夠，且建筑基礎的承載力較差時，無法調整沉降帶來的附加應力時，就會使砌體內部產生大小不同的拉應力和剪應力。當砌體結構內部的抗拉、抗剪強度不能抵抗變形應力時，就會導致墻體開裂。基礎不均勻沉降引起的裂縫大多在建筑物下部，沿墻體由下往上發(fā)展，呈“八”字型、倒“八”字型、水平及豎縫。當矩形建筑物中部沉降過大時，則在房屋兩端沿墻體由下往上呈現正“八”字縫，且先在窗對角突破。當建筑物兩端的沉降較大時，就會出現兩端自下而上的倒“八”字縫，也是先從窗對角突破，這種情況也可能出現自底部中層窗臺部位突破形成一個自上而下的豎形裂縫。水平縫多是由于橫縱墻交點處沉降過大引起的。當外縱墻呈現出凸凹形時，一邊的不均勻沉降可能使外縱墻處產生一個水平推力，進而導致該處出現豎縫。

簡單來說，不均勻沉降的部位主要是：水平轉折位置、荷載差異大的交接位置、長高比差異大承重結構、地基土壓縮性差異大部位、基礎類型不同位置、分期建設交接處等[2]。

1.2 溫度裂縫

引起結構物產生裂縫的因素還有溫度的變化。當墻體材料在長期的溫度上升與降低的交替中會隨之不斷地出現熱脹冷縮，當達到一定程度的時候，這種熱脹冷縮就會使得材料過早地產生疲勞破壞，此時墻體中的不同材料對溫度變化引起的熱脹冷縮的變化效應是不相同的，也就是說，在溫度的變化中，有的材料已經達到了屈服強度極限值，而有的材料還沒有達到屈服強度在，這樣一來就會在墻體中出現應力分布不均勻而使得墻體出現裂縫。溫度效應會使得結構物多處部位出現不同程度的裂縫，比如在女兒墻、山墻以及伸縮處的圈梁下部出現水平裂縫，在這些部位出現這樣類型的裂縫，主要是因為混凝土結構和砌體結構在受到溫度的變化的時候，他們對溫度的感應變化程度不同，也就是說他們之間因為溫度引起的膨脹量有所不同，像這樣的情況在屋面中也會體現到。在內橫墻、內縱墻頂層兩端一般來說會出現八字型的斜裂縫，其引起裂縫的主要原因是因為當屋面結構在溫度的影響下產生一定程度的變形的時候，這個時候屋面的變形就會對墻體產生擠壓變形，從而改變了墻體內部的應力平衡而在某個較小的區(qū)域內出現較大的剪應力或者是彎拉應力，另外，因為溫度變化產生的裂縫，一般可以認為是升溫裂縫或降溫裂縫，這種裂縫一般在外墻窗口處體現為斜裂縫或水平裂縫，由于溫度上升或下降而引起的裂縫具有明顯的規(guī)律性：即房屋中間輕、兩端重；下面輕、往上重；背陽面輕、向陽面重。由于溫度的相應的變化是導致前提結構開裂的一個重要因素，同時也具有寒暑季節(jié)交替的穩(wěn)定性與溫度裂縫開裂穩(wěn)定性。

1.3 材料的干縮裂縫

經過燒制形成的磚具有比較小的干縮性能以及較快的變形性能，一般不建議使用新燒制的磚，因為新燒制的磚會由于干縮變形而產生盈利的變化，容易造成干縮裂縫，一般來說，在潮濕的環(huán)境下這種燒制的磚容易產生一定程度的不可逆轉的濕脹變形，干縮性能按照時間的推移來說是前期發(fā)展很快，出窯后經過28天養(yǎng)護放置后干縮變形會消除一半，之后干縮性會越來越緩慢，最終幾乎停滯進行干縮。干縮后的砌塊在水的浸潤下發(fā)生膨脹作用，當砌塊中的水分逐漸分泌出去后又會導致二次干縮變形現象的發(fā)生，此時的干縮率相對較小。非燒結磚和混凝土砌塊的干縮率較大，約為燒結磚的2-3倍，而混凝土砌塊和非燒結磚在建筑工程中運用非常廣，這就導致建筑物因干縮變形帶來的裂縫較多，且危害較大。如：建筑物內外縱墻中部對稱分布的倒“八”字縫、窗臺邊緣出現的豎向裂縫、圈梁下部的水平裂縫等。

眾所周知，由不同材料制成的構件性能差異大，它們的變形差異也會導致墻體開裂現象的出現。如：建筑物高低層連接位置常見的裂縫、框架填充墻因材料差異產生的裂縫等。建筑工程在整個建設周期，必須充分考慮各方面因素，選擇合適的材料和技術工藝，確保工程質量，延長建筑使用壽命。

1.4 其它裂縫

裂縫的產生還與后期的施工質量、建筑材料及使用環(huán)境等因素有關。

2.防止或減輕墻體開裂的的原則和方法

裂縫會加快砌體材料的破壞，影響砌體結構的整體性，從而降低了結構的強度、剛度和穩(wěn)定性。所以要根據具體條件合理的選用結構方案，做到使砌體結構墻體裂縫的產生和發(fā)展達到能預先控制或滿足規(guī)范要求的可控的程度。主要方法有選用合理的結構型式；在薄弱部位加設有效的構造措施；在墻體適當部位設置伸縮縫、沉降縫、抗震縫以及《砌體結構設計規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）引入的控制縫等。

3.防止或減輕墻體開裂的具體構造和措施

根據近年來的設計施工經驗和砌體結構抗裂文獻資料，本文歸納了幾點構造和措施：

3.1 沉降裂縫控制

（1）做建筑設計前，應做工程地質勘察設計。探明地基土分布范圍、承載力大小，地下水位等資料，之后在安全性、耐久性、經濟性、可靠性等原則下綜合分析，根據建筑物的使用功能合理布置建筑外部造型以及內部格局。

（2）盡量減輕建筑物的單體自重。由于地基的壓縮變形量與上部荷載成正相關，故而減輕建筑結構的自重是降低基底應力和減少沉降現象出現的主要措施。如：采用預應力、鋼結構和輕質墻體材料。

（3）合理布置建筑體型。建筑平面力求簡明，減少轉折，而立面則注意減少高低差異、荷載差異，力求實現建筑質量的中心與剛度中心重合，提高建筑物抵抗不均勻沉降的能力。

（4）采用合理的措施來增大結構物及縱橫向的梁的整體剛度，在一定程度上合理設計結構物的長高比與沉降縫，利用在基礎上以及在合適的屋面的位置上設置平面閉合的鋼筋混凝土圈梁，盡量采用現澆的樓蓋及形狀規(guī)則的結構物的形狀。

（5）分期建造或兩個相鄰的建筑結構之間必須有一定的距離，以免對地基產生一個新的附加應力或是造成應力疊加現象，降低不均勻沉降的發(fā)生率。

（6）增強砌體洞口的強度。在門窗洞口兩側設置鋼筋混凝土邊框；在頂層和底層窗洞處設置通長鋼筋混凝土窗臺梁，窗臺梁高和梁內鋼筋須滿足規(guī)范要求。

3.2溫度和干縮裂縫控制

(1)在正常使用條件下防止墻體由溫差和砌體干縮引起的墻體產生整體裂縫，規(guī)定了在墻體中設置伸縮縫。伸縮縫的最大間距取決于屋面或樓蓋的類型和有無保溫層；

(2)防止或減輕頂層墻體開裂，屋面設置保溫層、隔熱層；采用裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋或瓦材屋蓋[1]；(3)減輕材料的干縮性，可在墻體灰縫及門窗洞口兩邊墻體內或填充墻砌體與混凝土結合界面處配置一定數量的抗裂鋼筋或鋼絲網片；

(4)當房屋剛度較大時，可在窗臺下窗臺角處墻體內、在墻體高度或厚度突然變化處設置豎向控制縫[1]。

3.3 其它裂縫控制

規(guī)范施工行為，嚴把施工工序，嚴格材料質量關，加強隱蔽工程的監(jiān)督和驗收；遵循設計使用環(huán)境不超出設計使用范圍。

4.結束語

砌體結構墻體開裂是建筑工程中的常見質量缺陷，建設單位必須將控制裂縫貫穿于整個建設工程中，施工單位、業(yè)主、監(jiān)理單位、設計單位等參建單位積極協調配合，嚴格按照國家相關技術標準和行業(yè)規(guī)定開展工程建設，根據建筑工程的類型、地質水文條件等設計出高質量的施工方案，科學合理的考慮各項因素，積極主動運用先進設備和技術，結合過去的實踐經驗，總結所有可能出現的情況，采取合適的裂縫防治措施，減少乃至防止砌體結構墻身開裂的現象。

[1] GB 50003- 2011，砌體結構設計規(guī)范[S].

[2] GB 50007- 2011，建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

G322

B

1007-6344（2015）06-0036-02

陳慶豐，邵陽學院，422000，1989.11.03，男，漢，湖南省岳陽市，本科