磚混結構房屋頂層墻體裂縫的原因及防治措施

文/郭茜 湖南福騰建設有限公司 湖南郴州 423000

1、引言

2013年7月-2014年8月期間，承接了湖南省郴州市桂陽縣茶場危房改造工程，總建筑面積約3.2萬平米，磚混結構，共9棟，6+1層，房屋平面尺寸為54m＊12m，在房屋交接驗收過程中發部分頂層墻體出現嚴重裂縫。在磚混結構房屋使用過程中，經常會出現頂層墻體裂縫情況，對于建筑的外觀以及運行安全產生較大的隱患。在實際工程建設當中，需要對該類裂縫情況引起重視，做好裂縫產生原因的分析，同時結合工程實際做好對應防治措施，在做好裂縫防治的基礎上保證建筑運行安全。

2、溫度應力概述

對于建筑頂層裂縫來說，同溫度應力具有十分密切的聯系，現從溫度因素導致的墻體裂縫進行理論分析：

2.1 溫度變化分類

對于溫度變化來說，同自然環境條件具有直接的聯系，也是人們無法消除的。對于溫度變化來說，可以分為以下幾種類型：第一，日照溫度變化。建筑物處于自然環境當中，并因此具有較為復雜的日照溫度變化，總的來說，環境中具有較多溫度變化影響因素，包括有天空輻射、地面反射、直接輻射、氣溫變化以及地表環境輻射等。從這部分角度來說，建筑在受到日照溫度所導致的內外部溫度變化則具有了隨機變化以及十分復雜的特點。當建筑表面具有最高值溫度時，此時風速接近于0，則可以從設計控制溫度作用方面做好考慮，并將建筑表面日照溫度因素簡化為氣溫變化以及太陽輻射兩方面因素；第二，驟然變溫變化。對于該變化來說，具有兩種情況。首先，建筑在受到冷空氣影響時，表面溫度快速下降，使得建筑中形成內高外低的溫度分布情況。其次，是日照降溫。因日升日落等因素的存在降低/提升建筑表現溫度，并因此導致較大溫差的情況出現；第三，年溫度變化。對于年溫度變化來說，對于建筑溫度變化具有緩慢且長期的作用，使得建筑在整體上具有均勻的溫度變化特點。在具體對年溫對建筑影響進行考慮時，需要能夠將建筑平均溫度為依據處理。

2.2 溫度變化影響

對于建筑的溫度裂縫來說，雖然不會直接對建筑的結構安全產生影響，但如果在問題出現后沒有進行及時的維修處理，也將使裂縫轉化為較多的不安全因素，如屋面嚴重滲漏情況將對居民的日常生活產生不變，墻體抹面脫落也將會對周邊行人安全產生危害。具體來說，其特征體現在：第一，對于該裂縫問題，對于建筑屋頂位置具有嚴重的影響，這同建筑頂部晝夜溫差大、受到陽光直射以及較長的日照時間有關，并隨著建筑高度降低情況有所減輕。當房屋具有較大長高比時，裂縫情況也較為嚴重。對于“一”字型過長房屋，處于中間單元具有較輕的裂縫，而兩端單元裂縫情況較為嚴重。向陽面墻體同背陰面墻體相比裂縫情況更為嚴重，內部方面，橫墻裂縫較輕，縱向墻體裂縫嚴重；第二，從施工角度來看，如房屋在春秋季節施工，裂縫情況相對輕微，如果在冬季施工問題較為嚴重。

3、裂縫類型與形成原因

對于建筑頂層墻體裂縫來說，其主要的產生原因有：

3.1 頂層墻體裂縫

對于磚混結構建筑，頂層墻體之所以產生裂縫，同屋面在較長時間內受到太陽輻射具有直接的聯系。在長時間受到太陽直射影響下，同墻體相比，頂層具有更高的溫度，通常來說，屋面在夏季的問題會是墻體溫度的兩倍左右。且在溫度條件相同時，混凝土膨脹系數也是磚砌體膨脹系統的兩倍，因此同墻體相比，屋面具有更大的變形情況。當屋面在溫度影響下出現變形情況時，則將產生較大的推力，建筑墻體頂端在形成水平推力時，則將使屋蓋同墻體接觸面存在受剪問題，剪力同挑檐、女兒墻以及屋蓋位置在形成垂直壓力的情況下形成雙向應力。如主拉應力同墻體的抗拉強度相比更大時，在建筑頂層墻體位置則將出現裂縫。在墻體當中，沿著墻體分布的剪應力具有中間位置小、兩端位置大的特點。因端部位置具有較小的正壓力，同剪應力相比，主拉應力同其較為接近，因此導致斜裂縫的出現。在門口以及窗口為主，具有集中應力，在屋蓋對建筑圈梁推力作用的影響下，也使得圈梁磚砌體有較大的幾率出現水平裂縫問題。

3.2 屋面板接縫

對于屋面板接縫開裂問題，則是因為板底、板面溫差情況存在時，屋面板所出現的水平變形以及豎向起伏問題。如屋面所具有的保溫隔熱性能相對較差，屋面板在運行中則將受到較大來自外界溫度的影響，進而導致屋面板縱向接縫開裂問題的發生。

3.3 門窗角水平裂縫

在屋面板膨脹的過程中，將對檐口圈梁施加一種較大的推力。同時，檐口內外溫差情況的存在，也將出現內凹以及外拱變形情況，并因此使磚墻同圈梁底面出現水平裂縫。屋面板溫度變形情況的存在，也會使外縱墻在門窗洞口的上角位置集中，形成對應的水平裂縫。

4、設計因素問題

對于房屋頂層墻體裂縫來說，同建筑設計當中存在的問題也具有直接的聯系，其具體表現在：第一，在建筑頂層端部位置，溫度同其所承受的剪應力具有正比的關系，且該剪應力同材料彈性模量、建筑長度以及水平阻力系數等具有非線性關系。在部分設計當中，存在將伸縮縫作為唯一對裂縫進行控制的方式，該做法可以說是不全面的。此外，具有較多的坑鎮構造措施、更多的對強度計算進行考慮，而在溫度應力控制方面采取的措施較少等也是導致墻體發生裂縫的關鍵因素；第二，在很多磚混房屋當中，應用屋頂鋼筋混凝土挑檐，一定程度上存在上卷情況。同時，對于一般屋面來說，處于外挑部分具有較薄的保溫層，該情況的存在，則將形成較強的溫度應力，因墻體無法良好承受而出現開裂問題；第三，在建筑當中，構造柱是對建筑整體性進行增強、對地震作用進行抵抗的關鍵方式。而在很多建筑設計中，在具體設置構造柱時僅僅保證能夠同抗震規范相符合，而沒有對實際情況已經存在的溫度應力進行考慮，認為在規范上溫度應力沒有對計算方法進行明確規定，而沒有將其作為設計錯誤進行處理；第四，在對砂漿以及磚強度等級進行確定時，僅僅對砌體所具有的豎向承載力進行考慮。實際上，建筑頂層位置具有的強度較低，對于溫度應力導致的變形以及抗減強度變化在實際設計中沒有進行充分的考慮。

5、裂縫防治措施

對于建筑頂層墻體裂縫，需要能夠在施工中從以下方面采取措施做好防治工作：第一，在頂層端部墻體水平縫位置設置拉結筋，形成配筋砌體。在該方式應用中，通常會在頂層端部2-3間范圍內、外墻及橫墻從頂層地面至屋面板下磚砌體，在每8皮磚水平縫配2根φ6鋼筋以及φ4鋼筋網片。對于該筋來說，能夠同構造柱拉結筋以結合的方式進行設置，以此實現墻體抗裂能力的提升；第二，頂層單元溫度縫設置。在裝配式無蓋中，可以在不同住宅單元的分隔位置對溫度縫進行設置，在溫度縫位置，使用水泥材料做好填縫處理，同時做好防水相關工作。對于屋蓋連續現澆板，則需要每隔20m位置對溫度縫進行設置，或者在單元分隔位置設置溫度縫，以此起到對板進行斷開的效果，同時在縫隙中對麻絲瀝青進行嵌入；第三，外挑檐溫度縫。對于現澆屋頂挑檐，需要在每隔20m位置對溫度縫進行設置，或者在單元分隔位置設置溫度縫，同樣的將麻絲瀝青嵌入到現澆縫中。在溫度縫設置方面，需要同屋蓋溫度縫具有較好的配合特點，在同一軸線上設置。而為了能夠對女兒墻裂縫進行控制，在屋蓋溫度縫女兒墻位置也需要進行斷開設縫處理，同時進行水平縫配筋加強以及構造處理，避免女兒墻裂縫情況的發生；第四，增加保溫層厚度。根據屋面位置所應用的保溫隔熱材料，需要通過人工設計對保溫層厚度進行確定。通常來說，在施工中需要將保溫層厚度確定為50-100mm之間。找坡層方面，要使用結構或者石灰爐渣找坡，通過該方式保證屋面具有均勻的保溫層厚度。如條件允許，則可以將水泥砂漿面層抹在保溫層上，之后對架空隔熱層進行設置。對于架空隔熱層來說，根據防水層位置的不同具有上下兩種方式。當防水層在上方設置時，需要設置通氣孔保證空氣具有流通的特點，通常需要在女兒墻上開孔，如具有挑檐，需要對矮小的女兒墻進行設置，以此在對防水層進行固定的同時對通氣孔進行設置。如防水層在下方設置，則具有空氣流暢的特點，但支撐混凝土板有可能對防水層造成破壞情況，進而導致漏雨情況的發生，需要能夠在實際施工中對該問題引起重視；第五，對圈梁、抗裂柱以及構造柱進行設置。對于頂層單元靠山墻房屋，需要作為重點進行加強，在內橫墻以及內外縱墻位置對構造柱進行設置。對于建筑轉角位置，可以適當增加構造柱的斷面，而在構造柱加密區中，則需要對每一道墻的圈梁進行設置，保證構造柱同圈梁具有配合設置的特點，在對整體性進行提升的基礎上實現對墻體裂縫的控制。也可以不對構造柱進行加密，在局部位置對抗裂柱進行設置；第六，加強橫墻縱墻拉結。對于建筑頂層內橫墻同外縱墻的交叉位置，如果不存在構造柱，需要能夠對拉結鋼筋進行設置，保證鋼筋在數量、長度以及直徑方面同構造柱位置的拉結筋相同。對于拉墻筋來說，可以設置在頂層端單元位置，也可以在整個頂層都進行設置。通常來說，拉結筋所使用的為φ6鋼筋，將其間距控制在500mm以內；第七，提升砌體強度。在部分建筑設計當中，存在隨著建筑高度增加，磚同砂漿材料等級逐步變低的情況，以及整個建筑磚強度、砂漿強度存在等級不高的問題。對于該情況，為了避免建筑頂層墻體出現溫度裂縫情況，即需要能夠對頂層砌體的強度進行適當提升，更好的滿足施工要求；第八，其他防治方式。為了避免建筑墻體發生溫度裂縫情況，除了對上述方式進行應用以外，在建筑平面布置中，也需要使內外墻具有貫通的特點，以此對建筑結構在整體剛度方面的要求進行滿足。 同時，需要對外墻門窗口的寬度進行適當控制，如果具有較寬的門窗洞口，在窗間墻較窄時，在門窗上部過梁區位置集中應力而導致墻體裂縫的發生。對于該情況，需要在洞口位置對混凝土窗套進行設置，也可以向下層圈梁伸入窗套邊柱。在普通設計當中，屋頂挑檐板以及女兒墻圈梁都具有外露的特征，同時加上為抗傾覆在圈梁內側的現澆板，將對具有較大的L以及T形結構進行組合。在受到大氣以及陽光輻射影響時，則將產生較大的縱向溫度應力，使同其緊密接觸的情況下形成裂縫。對于該情況，則可以在挑檐板上對保溫層進行設置，在條件允許時，可以將外圈梁以暗圈梁防治設置，如當外墻厚度為370mm時，則可以將圈梁設計為寬240mm，對于240mm厚外墻梁可設計與墻同寬，但可在圈梁外側及挑檐板底面加抹30mm厚保溫砂漿，以此在圈梁陽光熱量吸收方面起到較好的隔離效果。如房屋長度較長，在50m以上，則可以在中部對溫度變形縫進行設置；第九，設置伸縮縫。根據建筑設計規范，當建筑長度超過規范規定時，需要對伸縮縫進行設置。在部分調查當中發現，部分間距大于規定要求的房屋沒有出現裂縫，而同規定要求間距較小的房屋則出現了裂縫。對于該情況，即需要能夠對規范限值進行應用，根據建筑所在地結構設計措施、施工環境、地域氣候條件以及結構設計措施對伸縮縫設置問題進行全面的考慮。需要注意的是，如果單獨對伸縮縫進行設置，無法對裂縫的發生進行控制，且建筑長度可以說是僅僅是對溫度裂縫產生影響的一項因素，長度所具有的影響也很小。對此，通過建筑長度對溫度裂縫進行控制也是不夠全面的，需要在對相關參數綜合考慮的情況下保證設計的合理性。

結語：

在上文中，我們對磚混結構房屋頂層墻體裂縫的原因及防治措施進行了一定的研究。在建筑建設與運行當中，即需要能夠對頂層墻體裂縫引起重視，在細致分析裂縫原因的基礎上做好對應防治措施的應用，在實現裂縫問題有效規避的情況下保障建筑運行安全。