房屋结构常见裂缝的分析与实例

1、房屋结构常见裂缝的分析与实例房屋是人们工作、学习和生活的必要场所，但是在房屋内的地面、房 顶、墙体、梁和柱体上经常会看到一些裂缝，房屋结构存在裂缝是一个普 遍的问题，可以说没有不存在裂缝的房屋。 虽然房屋内的有些裂缝不会有 使房屋局部或整体出现倒塌的危险， 但由于精神的作用和建筑装修及美观 方面的原因，也常常影响房屋的正常使用。因此，了解房屋结构常见裂缝的开裂原因和性质，可以避免一些不必要的矛盾、损失和浪费。第一章房屋结构受力和裂缝的基本概念一、房屋的结构：房屋的结构可分为非承重结构和承重结构。非承重结构主要指围护和隔断结构， 如室内隔断墙、外围护墙、阳台的隔板和栏 板。承重结构还可分为自承重

2、结构和承重结构，自承重结构为只承载自身重量的结构，如没有外加荷载的墙体； 承重结构指不仅承载自身重量， 而 且还承载其他构件传来的荷载或活荷载，如梁、板、柱和墙体。二、房屋裂缝的分类：按结构承载能力分，裂缝可分为承载力不足的裂缝和非承载力不足的裂缝。按受力情况分，裂缝可分为受外力作用产生 的裂缝和因结构变形产生内应力而出现的裂缝。也有的房屋鉴定专家把裂缝分为有害裂缝和无害裂缝。一般情况下，承载力不足的裂缝主要为承重 结构因受自重或外荷载的作用而产生的裂缝，大多数为有害裂缝；非承载力不足的裂缝主要为非承重结构和承重结构因受自身内因或外界因素的影响出现变形而产生的裂缝， 大多数为无害裂缝。在特定条

3、件下，一部分 非承载力不足的裂缝可以转化成承载力不足的裂缝，无害裂缝可以转化成有害裂缝。三、房屋结构的受力和变形：房屋结构在实际使用过程中承受两大类荷载，一类是受力荷载，一类是变形荷载。受力荷载可分为永久荷载（又 称恒荷载，指结构自重、土压力、结构表面的粉灰荷载等）、可变荷载（又 称活荷载，指楼面和屋面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等）和偶然 荷载（指突然出现且持续时间很短的荷载， 如地震力、爆炸力和撞击力等） 这些荷载对房屋结构作用而产生的压力、拉力、剪力和弯矩。变形荷载可分为因结构材料内因变化使结构变形而产生的荷载（主要有材料的干缩、收缩和徐变等）和因结构外因变化使结构变形而产生的荷载（

4、主要有不均匀沉降、日光辐射、气温变化、火灾、水患等）。据统计房屋结构出现的裂缝，因变形荷载造成的约为 85%因受力荷载造成的裂缝约为 15%因 此，我们常见的裂缝多为房屋结构变形而形成。i第二章 房屋结构的受力和裂缝房屋某一结构构件因受力（压力、剪力、拉力和弯矩）的作用产生相 应的裂缝状况主要有：一、压应力破坏的典型例子为短柱在竖向荷载N的作用下，柱体中部出现与压力方向一致的多条竖向受压破坏裂缝，裂缝中部宽两头窄。当柱体横向变形,并被分割成若干个小砖柱，失稳而破坏。N值超过柱体承载极限时，混凝土柱体中部箍筋间的竖筋发生压屈，向外 凸出，混凝土（砖砌体）被压碎而整个柱体破坏；砖柱中部的裂缝发展成

5、 上下贯通的裂缝， 见附图1。N42附图2梁端受剪破坏破坏裂缝与梁的附图1短柱体受压破坏、剪应力破坏的典型例子为梁端部沿斜截面破坏， 中和轴约成450角，这种裂缝一般是从梁的中部（中和轴附近）开始，中 间宽两头细，如果荷载不断加大，则裂缝向斜上和斜下方延伸， 直到梁的 上边和下边。这类破坏主要有两种类型， 根据梁的结构和压力的作用点分 为斜压破坏、剪压破坏。斜压破坏 斜压破坏的斜裂缝在梁的腹部出现，多发生在剪力大而弯矩小的区短内，即剪跨比小于 1时，或当腹筋配谿过多，或梁腹很薄（例 如T形或工形薄腹梁）时。剪压破坏 剪压区（剪跨比等于1 3）的混凝土在剪应力与压应力 共同作用下的而出现裂缝，

6、斜裂缝向集中荷载的作用点延伸， 当剪压应力 达到复合受力时的极限强度时，梁失去承载能力而破坏。但拉应力的产生三、拉应力破坏的裂缝与拉力或拉应力的方向垂直， 和形成的情况较复杂，原因也较多。有结构构件直接受力的作用而产生， 最直观的为受拉构件在构件的内部形成拉应力，还有间接形成的拉应力， 如梁端剪应力的合力为斜向拉应力，梁中部的弯矩在梁的下部形成拉应 力。也有因构件膨胀、收缩或其它变形在构件内部产生拉应力。在房屋的正常使用过程（除有巨大的集中荷载出现，如地震、爆炸和集中的巨大荷载）中常见的裂缝主要为拉应力的破坏裂缝。由于绝大多数房屋都是经过设计和验收合格的，房屋结构的质量和结构承载力达到设计 标

7、准，而使结构受压和剪压破坏的特殊荷载在房屋正常使用中很少出现。第三章房屋结构和材料的变形裂缝其实在房屋正常使用期间，由于房屋结构和材料因内因或外因发生变 形而产生的受拉破坏裂缝是经常可以见到的，这些裂缝可以分为以下三大 类：第一类为与房屋使用环境、气温和日照辐射有关的温差裂缝或温度裂缝；第二类为与建筑材料性质有关的材料干缩裂缝和收缩裂缝，第三类为 与房屋地基及基础有关的不均匀沉降裂缝和不均匀压缩裂缝。第一节温差裂缝和温度裂缝一、温差裂缝 对于多层（或高层）房屋，影响其结构的温差有三种： 第一种是季节性温差，它是指构件在混凝土初凝时的温度 tl （若为装配整 体式结构，则可取接头的混凝土初凝时的

8、温度）与构件在使用期间由于季 节变化而出现的最局（或最低）温度t 2间的差值；第二种是室内外温差，是指房屋在使用期间，由室内外不同的气温在构件内外表面间所产生的温 度差；第三种是日照（或称阳光辐射）温差 ，指房屋在使用期间受阳光直 接照射的一侧与背光一侧之间的温度差，或阳光照射时间长的部位与阳光 照射时间短的部位之间的温度差。这三种温差使房屋各部位的构件承受不 同的温度，温度高的部位的构件变形大，温度低的部位的构件变形小。（一）季节性温差 对框架结构的房屋影响较大，在多层多跨框架中， 如竣工时构件的温度趣-tl，使用时温度升高到t2,温度差为t = t 2 tl, 再此温差t的作用下 因所有的

9、 柱体竖向伸长 同样的数值，柱体的竖向变 形不受约束。但各层（特别是下层）横梁则不同，在伸长时要受到柱子约束，由于地面以下基础的位谿一般不受外界气温变化的影响，这样就使柱 子的上、下两端不再位于同一竖直线上，从而产生温差变形。以边柱 AB为 例，横梁的温差变形为a =2*L式中/为钢筋混凝土构件的线胀系数 （1.0 X 10-5）, L为框架横梁的跨长，温差变形a使边柱AB产生弯矩，并使上层横梁和柱发生一定的温差变形，而产生一定的温差内力。为能简便计算底 层柱所受到的温差内力，可以近似地假定柱的上、下两端均为固定，由此 可得边柱AB的温差弯矩和温差剪力分别为：（参见附图3）附图3 1框架变形图

10、QbaQabmAb= Mba= 6EJ2a 1 qab= Qba= 12m a1 式中 ej 为柱的抗弯刚度hhh为柱的高度边柱上端的 Qa使横梁受压。由于柱上端有转角，实际的弯矩和剪力 都比计算值为小。由上面两式可知， 温差内力与温度差、构件本身的抗弯 钢度成正比，与构件长度的平方（弯矩）或立方（剪力）成反比。在附图3 1的情况下，横梁越长，则柱的侧向位移（温差变形）a 1越大, 柱中的温差内力也越大。由于各内柱的温差变形（如a2）小于边柱的温差变形a 1,所以，各内柱的温差内力小于边柱相应的温差内力值。（二）室内外温差 对框架结构的房屋，特别是 冬季期间框架结构的 高 温车间（内热外冷）

11、和夏季超高层框架结构的 公寓写字楼（内冷外热） 受 温差的影响是较大的。在附图4所示的框架结构中，如室内外温度不一样，框架边柱的温度O（t112）H,式中H为柱的全高。为t2,内柱的温度为t 1,若在冬季的高温车间t 1> t 2,则边柱缩短，使边跨 横梁的左右两端不在同一水平线上，从而产生了温差内力。顶层边跨横梁两端所发生的相对温度变形为a 1=/为了求出顶层边跨的温度内力，可以近似地假设和梁两端为固定端，并略去顶层横梁两端上下两面温度差的影响，可得边跨横梁中的温差弯矩 与温差剪力分别为：12EJa1Qab= Qba=l36ej a 1Mab= Mba=l2这种温差将使边柱受拉，内柱受

12、压。但实际上温差内力比上述为小， 因为横梁两端并非完全固定。立柱越长，边柱与内柱间的温差变形值越大；横梁的抗弯刚度EJ越大, 或横梁的跨度L越小，则温差内力越大。 在室内外有温度差的条件下，顶 层边跨横梁内的温差内力将大于其它各层横梁；离顶层越远，该层边跨横 梁中的温差内力越小。另外，由于横梁的温差变形导致柱中所产生的轴力， 离基础越近则越大。BQaB F I I I I T! Q BA,LL L / L ,附图4-2顶层梁变形应力图-77777附图4 1框架变形图（三）日照温差对公用和民用建筑的影响较常见较普遍，有时也可发 现桥梁和烟囱等较长较高的构筑物受到日照的影响。如建筑物或构筑物的 一

13、侧受阳光照射温度高，另一侧背阴温度低，则建筑物或构筑物不仅产生 温差变形和温差内力，并还将使整个建筑物或构筑物地上部分发生弯曲变 形，当建筑物或构筑物的结构平面布谿不对称时，还会发生扭转。温差的影响是设计房屋时所需考虑的一个重要内容，由于温差变形的 发生，会使房屋的梁、柱、楼板和墙体等构件出现裂缝，房屋的体积越大 越高，温差变形的影响越明显。最常见的楼房顶层墙体裂缝是日照温差（主要）和季节性温差（次要）的一个典型例子。楼房顶层墙体裂缝主要发生在多层的砖混房屋，内浇外挂的高层房屋和内浇外砌的多层房屋也时有发生。墙体的斜向裂缝不仅仅出现在顶层房屋的 墙体上，有时在下一层墙体上也会出现，只是裂缝的宽

14、度和长度较顶层墙体裂缝小。裂缝在内外纵、横墙上均可出现，裂缝的部位不同，裂缝的起 点和走向也不同。以东、西为长向，南、北为短向，座北朝南的多层砖混 的住宅楼为例，裂缝主要发生在纵、横墙体两端，同一道墙体上裂缝呈八 字形排列（见附图5）。总的来看，在横墙上，南侧的裂缝较北侧的裂缝长且 宽；在纵墙上，西端裂缝较东端裂缝长且宽。由于墙体为混凝土或砖等脆性建 筑材料，墙体开裂后不能完全恢复，此种裂缝的宽度和长度只可能逐年扩展。1. 楼房顶层墙体温差裂缝的部位和特点如下：（1）南、北外纵墙的裂缝主要发生在窗口上、下角处的墙体上，从窗口上、下角向两侧斜向开裂，窗口处墙体裂缝最宽，逐渐延伸变细。（详见附图5

15、-1）2726,21附图5-1贵园南里乙8号楼顶层南外墙东端和西端两侧窗口上、下角墙体裂缝示意图（2）内纵墙裂缝在门口上角墙体和无门洞内纵墙上均可出现，多为斜向裂 缝。门口上角墙体的裂缝从门口上角开始向斜上方延伸，门口处墙体裂缝最宽, 逐渐延伸变细（详见附图5-2）。无门洞内纵墙裂缝的起点在墙顶处，从上向 斜下方延伸，上宽下窄，裂缝较长（详见附图5-3）。（3）内、外横墙墙体的裂缝为斜向裂缝，有时一面墙体上会出现多条 裂缝，裂缝的起点在墙顶处，从上向斜下方延伸，上宽下窄（圈梁位谿处 裂缝较窄）。南侧和北侧横墙的裂缝方向相反（详见附图 5-4）。34附图5-3贵园南里甲1号顶层东端内纵墙裂缝示意

16、图附图5-4 永定路52号院522号楼顶层东山墙墙体裂缝示意图(4) 有钢筋混凝土压顶的女儿墙出现斜向裂缝。此种裂缝一般出现在女儿墙的两端，裂缝的起点在钢筋混凝土压顶的下皮，从上向斜下方延伸,上宽下窄(详见附图5-5)。DA DA附图5-5 贵园南里甲4号楼西侧 附图5-6贵园南里甲2号楼西侧女儿墙斜向裂缝示意图女儿墙根部横向裂缝示意图(5) 女儿墙根部出现一条宽度相同的横向裂缝(详见附图56)(6) 另一种女儿墙的裂缝表现为裂缝的起点在女儿墙的根部，向斜上 和横向延伸，裂缝下宽上窄。因保温层过薄，现浇混凝土屋盖板热胀而产 生这种裂缝。西北角的裂缝最长最宽(详见附图 57)0附图5-7通县厂房

17、女儿墙斜向裂缝示意图(6)顶层房屋因温度引起的裂缝还有楼板与墙体搭接处出现周圈开裂，此 种裂缝见522号住宅楼一单元11号住宅的南房(详见附图58 (1);有的连 续几块预制楼盖板也出现横向断裂,裂缝与墙体搭接处出现的周圈裂缝相连， 见青春路9号院5号楼三单元603号住宅西南房间(详见附图58 (2)。1918附图5-8 (1) 522号楼一单元11号住 宅东南房顶板与墙体连接处裂缝示意图mm津50l200B21附图5-8 (2) 5号楼三单元603号 住宅西南房顶板裂缝示意图另外，有时顶层房屋预制楼板的板缝也会开裂，有的房间有一至三条顶板板缝开裂，与板缝相应位谿处的地面也出现裂缝2. 使墙体

18、出现温差裂缝的主要变形构件砖混房屋顶层墙体出现裂缝的情况最多。常见的砖混房屋有两种结构 类型，一种是现浇混凝土楼、屋盖板的砖混房屋，另一种是有圈梁和构造 柱的砖混房屋。这两种房屋的主体是由钢筋混凝土构件和砖砌体组成，混 凝土构件的热线胀系数是1.0 X 10-5 oC1，砖砌体的热线膨胀系数是 0.5 X 10-5 °C1,在同样温差的条件下混凝土构件的变形为砖砌体的两倍，由于混凝土 构件和砖砌体之间存在较大的变形差，在发生较大温差变形的情况下，构 件之间产生了较大的温差内力，温差内力在砖砌体和和混凝土构件内形成 了拉应力或剪应力，在拉应力或剪应力的作用下，砖砌体出现了斜向或横 向裂

19、缝，混凝土构件出现了断裂裂缝。(1)现浇混凝土楼盖板的热胀变形造成墙体裂缝屋面受阳光直接辐射，屋面吸收了大量的热能，在夏季二粘三油的屋 面最高温度可达700C左右。若屋面保温层保温性能不足，热能下下传导到 现浇钢筋混凝土楼盖板，楼盖板发生热胀变形，使房屋顶层墙体出现斜向 裂缝。由于楼盖板受热比较均匀，各部位的热线胀程度差不多，对墙体的 作用力基本相同，所以每道墙体的裂缝长度和宽度基本相同，并且不会影 响下一层的楼板和墙体。 例子一一两个：一个国管局朝阳区三岔河综合楼， 一个通县厂房办公楼女儿墙。（2）圈梁和构造柱受热线胀也可使墙体产生裂缝唐山地震后，北京地区建造房屋普遍采用了预应力楼板，砖墙体

20、中增 加了圈梁和构造柱。圈梁和构造柱受热线胀也可造成墙体开裂。顶层圈梁 受热后在楼板的平面内向纵向和横向产生线胀，圈梁热线胀变形示意图如 下。逾d7构造柱受热后在竖向上产生线胀，带动圈梁产生位移，构造柱热线胀变形 示意图如下。'DC 'BA附图7-2 522号楼构造柱热线胀变形示意图3. 使墙体开裂的主要热源使顶层墙体产生裂缝的热能来自两个部位，一个部位是房屋屋面长时 间受阳光辐射，黑色沥青油毡吸收大量的热能向下传导，如果屋面隔热保 温层保温效果不好，就有大量的热能到达屋盖板或顶层圈梁，使屋盖板或 圈梁产生过大的热线胀；另一部位是楼房外墙墙体受阳光辐射，热能传导 至圈梁和构造柱

21、，使圈梁和构造柱产生过大的热线胀。现在屋面的做法主要有两种：一种是在预应力圆孔楼盖板上铺60mm厚聚苯板保温层，再加 30mm至40mm厚水泥焦渣和20mm厚水泥砂浆找 平层,上铺10mm厚SBS改性沥青油毡防水层（见附图8-1）;另一种是在楼盖 板上加200至250mm厚加气混凝土块保温层，再加30mm至40mm厚水泥焦 渣和20mm厚水泥砂浆找平层，上铺10mm厚二毡三油防水层（见附图8）。10 一牯项在夏天气温最高时，因阳光长时间的照射，油毡屋面吸收太阳辐射热, 表面最高温度可达到 700C,其中一部分热能通过屋面防水保温层传导到楼盖板和圈梁上，但是这部分热能的传导要经过防水层、找平层和

22、保温层才能到达楼盖板和圈梁的表面上，这时候楼盖板和圈梁表面上的温度只有约43°C。而从墙面上传导的热能只通过120mm厚的砖墙就可到达圈梁和构造柱的表面，据有关资料，在阳光长时间的照射下，墙面上的最高温度可达到550C至58°C,通过计算这时圈梁和构造柱表面的温度约为490C至51°C。计算结果如下：材料的热阻值等于材料的厚度(单位 m除以其导热系数。R 3=a 7R 7= 入 70.010.170.350.42=0.059=0.0830.200 =1.626=0 1470.120R 2=0.02=0.93=0.022a 40.06R 4= T7 = 0.042

23、=1.429R 6=；入6=1.74R萨a 8_ 0.07：入8=0.91a 60.03=0.017=0.077(1)材料热工性能表表A材料油毡水泥砂浆水泥 焦渣聚苯板加气 混凝土混凝土砖砌体空气容重丫 kg/m36001800110040050024001800导热系数入入1入2入3入4入5入6入7入8KC/mK0.170.930.420.0420.1231.740.8140.91(2).材料的热阻:P : 53(3)混凝土楼盖板上表面温度值的计算：室内温度按油毡表面温度为te= 70 0C计算，板表面放热系数te-女ti = 40aw=12 R0c计,112混凝土楼盖板上表面的温度tm=t

24、 e-1+R)R0a:按附图8-1所示屋面做法楼盖板上表面温度值的计算：R c= R 1+ R 2+ R 3+ R 4+ R 6+ R 8+ R 6+ R w=0.059+0.022+0.083+ 1.429+0.017+0.077+0.017+0.083=1.787 70-40t4 = 70- 1.项870.059+0.022+0.083+1.429)= 70-26.7=43.3°Cb:按附图8-2所示屋面做法混凝土楼盖板上表面的温度值：R 萨 R i+ R 2+ R 3+ R 5+ R 6+ R 8+ R*6+ R w=0.059+0.022+0.083+ 1.626+0.017

25、+0.077+0.017+0.083=1.98470-400t4 = 70- 1 9840.059+0.022+0.083+1.626)= 70-27.1=42.90C若保温层保温性能降低，楼盖板上表面的温度值还会更高。保温性能 降低和失效的原因有以下几种：第一种是聚苯板或加气混凝土块在施工时 破碎损坏，在其上铺设的水泥焦渣中水泥含量较高，有大量的水泥焦渣直 接铺设在楼盖板上；第二种是屋面施工时正值雨季，大量雨水渗透到保温 层内，在保温层没有干透的情况下，接着做屋面防水，将雨水捂在防水层 下；第三种是屋面防水不严密，有破损之处，到雨季大量的雨水通过破损 处灌入保温层内。第四种是设计或施工原因造

26、成保温层过薄或保温效果差。(4)圈梁和构造柱表面的温度值：R 萨 R 7+ R g+ R w=0.147+0.138+0.083=0.386其中R9为混凝土圈梁的热阻值 R9= : =9当墙面温度为580C时：58 40 二 1.74圈梁表面的温度值tq = 58- n ° X 0.147=51.10C0.386可见一般情况下从墙面传导致圈梁和构造柱的温度(或热能)高 于屋面，因此 从墙面传导致圈梁和构造柱的温度(或热能)是使房屋 墙体出现裂缝的乂一主要原因。这一点从下一层墙体也会出现斜向裂缝的现象可以得到证明，由于中间隔了一层住房，屋面的热能不可能 传到下一层的楼面上，下一层的圈梁

27、和构造柱自然没有线胀的理由， 而墙体出现了斜向裂缝，说明圈梁和构造柱有受热线胀的现象，圈梁 和构造柱所受的热能也只能来自于墙体。经有关部门测定，夏季华北地区楼房四面墙体接受阳光辐射照度的 日总虽（单位 W/吊）为西立面 8199、东立面4078、南立面2909、北立 面1713。据此可以看出楼房西山墙和西端圈梁及构造柱承受的热虽最 多，温度最高，东端次之（为西端的 49.7%）,南侧位居第三（为西端的 35.5%）,北侧最少（为西端的 20.9%）,这和一部分顶层房屋各部位墙 体裂缝开裂的程度极为吻合。这些顶层房屋墙体西端的裂缝最宽最长，东端次之，南侧墙体比北侧墙体开裂的程度大。航天部二院永定

28、路52号院522号住宅楼及贵园南里小区的甲 9、甲 10、甲11和甲12号楼等部分楼房由于在楼房的西侧有一幢住宅楼为 其遮挡西侧阳光辐射，西山墙裂缝开裂的程度较东山墙小；另外522号住宅楼的楼顶乂架设了一个高 0.30至0.60m的凉棚，顶层墙体照样开 裂，从另一方面证明了这一点。4. 主传导热能的部位和强弱决定了顶层墙体裂缝的分布位谿和形态顶层墙体裂缝的分布位谿和形态由屋面热能和墙体热能组合作用 的强弱而决定，因这两种热能的组合作用而造成顶层墙体裂缝的情况主 要有三种。第一种组合为：当屋面保温不好，墙体保温较好时，屋面热能对墙体的裂缝起主导作用，墙面热能起辅助作用。屋面热能使顶层圈梁或楼盖板

29、受热产生线胀，在平面内向东、西、南、北四个方向延伸， 这时顶层墙体裂缝的分布比较均匀，纵、横墙体都会出现裂缝，纵墙 的裂缝主要集中在东、西两端，楼体两端边开间的裂缝最宽最长，墙 体裂缝的宽度和长度随着开裂位谿移向中部而逐渐变窄减短，楼体中 部的纵墙一般不会出现裂缝。横墙的裂缝在各道内横墙的南、北两端 均可出现。墙面热能可使这些裂缝加宽增长，如纵墙西端的裂缝比东 端的长且宽，横墙南端的裂缝比北端的长且宽。一般外墙较厚（370mm,受力小，在温差不大时不会开裂，即使开裂，裂缝的宽度和长度也较 小。因屋面保温效果不好使顶层墙体开裂的楼房较少，多见于有挑檐 的楼房，如朝阳区裕民路 3号北京人民警察学院

30、综合教学楼、安华里 二区8号楼、通州区吉祥园11号楼、国管局朝阳区三岔河综合楼，无挑檐（有女儿墙）的楼房也可发生，如大兴黄村枣园东里13号楼。第二种组合为：当屋面保温较好，墙体保温不好时，墙面热能对墙体的裂缝起主导作用，屋面热能起辅助作用。墙面热能使外墙的圈梁和构造柱受热产生线胀，东、西山墙的圈梁向南、北方向延伸，南、 北外墙的圈梁向东、西方向延伸，构造柱向上延伸。在这种情况下， 顶层墙体的裂缝主要分布在楼房两端的横墙墙体上，西、东山墙的裂 缝最宽最长，内横墙上的裂缝从两端向中部逐渐变窄减短，楼房中部 横墙墙体一般不出现裂缝。纵墙一般不出现裂缝。如永定路52号院522号住宅楼和贵园南里小区的甲

31、 1至甲12号、乙1、乙2、乙6至 乙8号住宅楼。在构造柱变形较大和屋面热能的辅助作用下，有时南、北外纵墙东、西两端的墙体上也会出现微细的裂缝。出现此种裂缝的 房屋较多较常见。第三种组合为:屋面和墙体保温均不好，屋面和墙面热能都对墙 体裂缝的产生起了较大的作用，顶层内、外墙的构造柱和圈梁均发生 较大的变形，墙体裂缝的形态和分布为上述两种组合的综合状态，表现形式为内、外纵、横墙体均出现裂缝，且西侧和南侧墙体开裂的程 度比东侧和北侧墙体开裂的程度严重。典型案例为怀柔县青年路9号院5号住宅楼，出现此种裂缝的房屋较少见。顶层无门窗洞口墙体上的裂缝多为上宽下窄（圈梁位谿处较窄） 的斜向裂缝，每道墙体裂缝

32、的位谿和宽窄由热能的强弱或楼盖板、圈 梁和构造柱变形的大小来决定。热能较小或楼盖板、圈梁和构造柱变 形小时，裂缝靠近墙体的端部，裂缝较窄较短，热能较强或楼盖板、 圈梁和构造柱变形大时，裂缝靠近墙体的中部，且裂缝较宽较长，裂 缝与水平线的夹角约 45°。热能、变形和裂缝的位谿及形态的对应状况 参见附图8。顶层有门窗洞口墙体上的裂缝，从洞口上下角向斜上或 斜下方延伸，洞口处裂缝最宽，逐渐延伸变细。 楼盖板南外墙裂缝:77/内纵墙1/北外墙/r尸八L-/AB CD附图8-1轻度墙体开裂示意图（热能和变形较小）南外墙楼盖板A©©)附图8-3重度墙体开裂示意图（热能和变形较

33、大）楼盖板附图8-4 墙体严重开裂示意图（热能和变形过大）5. 顶层墙体因圈梁和构造柱热线胀变形开裂的受力分析 顶层房屋的局部结构如附图9-1所示。楼盖板南外墙一圈梁.构造柱内纵墙;北外墙内横墙ZAB C :D附图9-1顶层房屋圈梁和构造柱位谿示意图顶层房屋的墙体除了承受屋面荷载外，还受到圈梁热胀向外变形的横向(TAT +3JL3+13 + T附图9-3墙体应力合力示意图附图9-4墙体裂缝示意图推力和构造柱热胀向上变形的竖向推力。取出墙体的一块应力元做受力分 析。应力元受屋面荷载的压应力；、圈梁横向变形对墙体造成的剪应力 彳 和构造柱竖向变形对墙体造成的剪应力 节的共同作用。（见附图9-2 ）

34、X +3（T附图9-2墙体应力示意图压应力板的合力为零，剪应力 节和富的合力为拉应力，（见附图9-3 ）。当 拉应力|p |大于墙体材料的抗拉强度时墙体出现与拉应力垂直方向的裂缝（见附图 9-4 ）。拉应力 p= （£+3 ） + （L +1） , T =yX v 1X L|XE 3=yX V2X L2X E 墙体应力和热线胀的关系为I iX Li +? 2X |_2 I x Y X E= P .（式1）,（Y为混凝土的热线胀系数，V 1、Li； V 2、L2分别为圈梁和构造柱的温差 和受热变形长度，E为混凝土的弹性模量），P 为墙体的抗拉强度，强度 等级MU5专砌墙体的抗拉强度为

35、0.30N/mnt强度等级C20混凝土的抗拉强 度为3.68N/mmio从（式1）可以看出，y、E、p 为固定值，温差v 1和v 2为变量，受热变形长度L1和L2为应变量，当温差达到一定值使 p超过p 时，墙体开始出现裂缝。设 L1和L2为裂缝至墙体中点的距离，V 1和V 2越高，开裂位谿的L1和L2越短，裂缝的起始部位从两端向中点靠近，裂缝 也越宽（详见附图8-3），最严重时几乎将墙体一分为二（参见附图8-4 ）。6. 温差增大是墙体温差裂缝不断产生和加大的重要原因温差包括两个内容，一个是同一构件受热后与初始温度的温差，另一个是不同构件之间的温差。由于温差的存在和增大，使不同位谿和不同材 料

36、的构件发生不同的热线胀，在构件之间产生剪应力或拉应力，使构件产 生裂缝，温差越大，裂缝扩展得也越大，这种裂缝可称为温差裂缝。在温 差相同的条件下，用不同材料建成楼房的顶层墙体开裂的程度比同一材料 的大。如混合结构房屋砖砌墙体的裂缝开裂程度比现浇混凝土墙体裂缝的 开裂程度大。根据北京地区气象资料，近十年夏季室外最高气温从350C左右逐年上升，1999年达到41.9 °C( 2000年39.4 °C),为历年最高值，平均气温从25°C 上升到2,C (1999年26.4 0C)，最高气温与平均气温之差从100C上升到1999 年的15.50C,温差升幅达55%另外夏季

37、350C以上高温持续最长时间从十年 前的1至2天上升到1999年的9天(2000年为5天)，每年夏季气温大于350C 的总天数从2至4天上升到2000年的26天(1999年为21天)。正是近几年 气温温度及高温持续天数的大幅度提高，才使房屋各部位构件所受第三种 和第一种温差不断提高，顶层墙体出现温差裂缝的房屋越来越多,且已有温差裂缝也在逐年扩展。根据北京市气象局提供的资料，我们把北京地区近 十年气温变化的情况绘制成以下图表(表B及附图10)。北京市气温变化情况调查表表A日期夏季室外温度(0C)350C以上高温持续最长时间日最高气温大于350C总天数平均最高最低1991 年25.735.714.

38、01 天 8.22、7.252天1992 年25.037.511.42 天 7.18、7.197天1993 年25.335.513.02 天 6.18、6.194天1994 年27.037.217.14 天 6.156.1810天1995 年25.235.017.01 天 7.101天1996 年24.936.014.52 天 6.30、7.15天1997 年26.438.29.88 天7.87.1517天1998 年25.137.211.72 天 6.27、6.284天1999 年26.441.914.09 天 6.24 7.221天2000 年27.339.415.25 天 7.227.2

39、626天在房屋鉴定过程中，我们发现 顶层墙体裂缝的实际开裂的宽度比我们 的计算要大的多，并且随着近几年气温的升高不断加宽。如航天部二院永定路52号院内522号处级干部宿舍楼为三个单元的六层内浇外砌（外砖内模）结构，此楼房坐北朝南，东西长 38.76m,南北宽11.62m。按混凝土受 热膨胀的系数计算，东山墙顶层圈梁的1/2长度5.81m,在温度为500C时的线胀仅为1mm但近几年522号楼的顶层墙体裂缝的宽度发展到4mm远远大于计算结果。522号楼于1992年12月25日竣工，1993年初投入使用， 1993年5月东单元顶层墙体出现斜向裂缝，缝宽在0.1mm至0.5mm用建筑结构胶对混凝土墙中

40、较宽的裂缝进行粘接处理。由于处理过的裂缝当年夏季又重新裂开，并有新的裂缝出现，于1994年7月21日又请有关专家对该楼顶层墙体的裂缝进行了全面的调查分析，当时东山墙（砖砌）的裂 缝最宽达3mm混凝土内墙裂缝最宽达 0.8mm航天部二院基建部于当年又 对墙体裂缝和楼板裂缝进行了环氧树脂灌缝和粘钢板的处理，并在屋面防水层 上架设了 300mn® 600mnfi的隔热棚。经过上述处理后，近两年此楼顶层横 墙墙体又出现了斜向裂缝，不但原有的裂缝继续扩展，而且又产生了新的 裂缝，东南角房屋东山墙的最宽，最大的一条缝宽达到了4mm从上述墙体裂缝开展的历史和情况看，裂缝的宽度在逐年扩展。将裂缝的扩

41、展情况 和北京地区气温变化的情况对比研究,可以看出裂缝的扩展变化与气温升高和高温时间延长的情况极为吻合。北京地区夏季的平均气温、最高气温 和350C以上高温的时间从1992年开始不断提高和延长，1999年的最高气 温达41.9 °C, 2000年的350C以上高温的总时间为26天，均创历史纪录，同 时522号楼墙体裂缝的宽度也达到最大值 4mm这说明顶层墙体裂缝的开展与气温变化是紧密相连的。1992年夏季（即522号楼顶层圈梁浇筑期）的 平均温度为250C,房屋建成后，受阳光辐射墙面的温度可达到 580C,这时圈 梁和构造柱的温度可达490C,温差为240C,若忽略构造柱对圈梁变形的

42、影响， 圈梁的线胀为5100X 24x 1X 10-5=1.22mm按圈梁所能达到的最高温度 580C 计算，温差为 330C,圈梁的线胀只有 5100X 33x 1 X 10-5=1.68mm即使不 考虑墙体线胀的因素，圈梁的线胀1.68mm与墙体的裂缝宽度4mmtil相差较 大。因此，楼房顶层墙体的裂缝宽度不但与温差和高温持续的时间有关，也与构件之间的相互作用有关 。钢筋混凝土圈梁的温差变形，不是绝对按 照其线胀系数变化的，温差加大，圈梁的热线胀使墙体变形开裂，温差减小后，墙体不能完全恢复原状，并阻止圈梁回缩，圈梁再次受热后只能在 残余变形上继续膨胀。在温差的存在并逐年增大，高温天气持续和

43、总时间的延长，以及混凝 土这种材料特性等三种因素的影响下，楼房顶层混凝土圈梁和构造柱不断 变形延长，在其变形过程中拉动墙体和楼板，使墙体和楼板出现裂缝，裂 缝的宽度也随温差增大和高温时间的延长而不断加宽。7. 楼房圈梁的受力和变形分析（为简化计算，略去构造柱的变形）由于楼房温差裂缝主要出现在顶层墙体，下一层墙体有时也会出现， 但比较小，一般在次下层不再出现，故只分析这两层的构件变形即可，其 它层构件的变形可忽略不计，并看作是固定的。下面以航天部二院永定路 52号院内的522号住宅楼为例进行分析和计算。522号住宅楼为三个单元的六层内浇外砌（外砖内模）结构， 8度抗震 设防。楼房坐北朝南，东西长

44、 38.76m,南北宽11.62m,总高17.85m,层 高2.70m,建筑面积2780n2o由于距522号楼西南侧12.00m左右有一幢11层的住宅楼为其西端南 外墙和西外墙遮挡了大部分阳光的辐射，西端顶层墙体开裂的程度较轻， 顶层东南角房间的东墙（砖砌墙体）的裂缝最宽，宽度达到 4mm西墙（现 浇墙体）有三道裂缝，缝宽达2mm根据以上情况，重点对东山墙处圈梁的受力和变形进行分析计算。东山墙在夏季气温最高时，在阳光辐射的照射下，墙面温度最高达 550C,圈梁和构造柱的表面温度达 49.3 °C。圈梁长10.96m,横截面为等边 L形，边长240mm边宽105mm构造柱高2.70m，

45、边柱横截面为等边 L形， 边长400mm边宽240mm中柱横截面为240X 240mmt勺正方形。混凝土强 度等级均为 C20O因第四层的墙体一般不出现温差裂缝，故第四层及其以 下层次的构造柱和圈梁可视为固定不变，把东山墙内第五层和第六层的两 层构造柱和圈梁作为一个钢筋混凝土框架结构进行计算。这两层的构造柱和圈梁除受温差影响变形产生内力外Ni和M,还承载墙体和楼板的竖向压力q及墙体对其变形的约束力R。其变形示意图见附图9。1-1na2400附图11东侧楼顶两层构造柱和圈梁变形示意图2-2(1)温差引起的变形计算从现场检测到的裂缝开裂程度，可以确认框架中部变形小，两端变形 大，南侧变形比北侧变形

46、大。实际上每一点在三维空间上都有位移，但为 了简化计算，只考虑主要变形的应力即可。假设框架各柱的竖向位移是自 由的，不引起内力。圈梁的横向位移受到柱子的约束，在全框架内引起内 应力。把促使柱顶产生单位侧移所需的推力作为度量柱子对横梁的约束程 度，简称“侧移刚度”，以R表7K,贝U：C一系数，与梁柱连接形式及变截面有关；R= CH B B一柱的抗弯刚度；H 一柱高。1 )计算柱子的刚度CEJ引起各柱单位侧移之力为其刚度，R=,若假设各柱J Hi端固定情况相同，贝U其比例刚度为 R = -J；T，见表CHi杆件截面惯性矩及刚度表B杆件惯性矩J (cm4)R上 (H=270)R下 (H=270)中柱

47、2764814X 10-4414X 10-4边柱16398683.3X 10-483.3 X 10-44500彳120045002383.3(R)141483.356 7883.3(R)141483.310 _1一- 1112附图12楼顶东侧两层构造柱刚度图2)计算各跨梁温差伸长的侧移值：设:各梁左侧各柱刚度之和为R np；各梁右侧各柱刚度之和为R np；则:各梁左侧侧移变形分配系数为：6R“ np各梁右侧侧移变形分配系数为：6-， "R np+ R npR np_，一R np+ R np以1993年夏季平均气温25.3 °C为基准，圈梁的最高温度值按圈梁两面 温度的平均值

48、计算：顶层圈梁的最高温度值为(49.3+42.5) +2=45.90C温差 T=45.9-25.3=20.60C;次层圈梁的最高温度值为(49.3+40.0) +2=44.60C、Rnp 上g下温差 T =44.6-25.3=19.3 0G圈梁的温差伸长值a =P Ta L = T P LX 10-5相对刚度系数PE Rp仍日ZRp下为梁两端上部和下部构造柱刚度之和。当ZRp上为0时p取1 ,顶层圈梁p =1,次层圈梁p =0.5。各梁侧移数值表C梁号R np左R np右6左6右T (0C)5 = T L x 10-5(cm)"a(cm)6 a(cm)1-283.3111.30.57

49、20.42820.60.0930.0530.0402-397.397.30.5000.50020.60.0250.0130.0133-4111.383.30.4280.57220.60.0930.0400.0405-6166.6222.60.5720.42819.30.0430.0250.0186-7194.6194.60.5000.50019.30.0120.0060.0067-8222.6166.60.4280.57219.30.0430.0180.025注：每层梁的两端侧移值为Z 6 3及3;12340.1060.0490.0130.00610-0.013-0.0061112-0.106

50、-0.0497002160A东单元顶层11号 西南房现浇顶板裂缝示意图/附图13各点侧移值（向左+,向右-，单位cm）从以上计算结果可知，顶层圈梁两端的位移（0.106cm）最大，比中部构造柱处的位移（0.013cm）大8倍多，比次层圈梁两端的位移（0.049cm） 大1倍多，所以顶层横墙的裂缝出现在横墙的两端，次层墙体的裂缝比顶 层墙体的裂缝小。（三）温差裂缝的其它现象温差裂缝不仅能使墙体产生裂缝，还可使预制或现浇楼板发生断裂， 预制板之间的板缝扩大，有的还可使混凝土大梁出现从上往下的斜向裂缝。如航天部二院永定路52号院内522号宿舍楼东单元顶层11号住宅客厅出现了现浇混凝土顶板的横向（断裂

51、和西南房间现容顶板即斜向断段 （昇附图彳4）。©_ L1918附图14-1东单元顶层11号 住宅客厅顶板裂缝示意图怀柔县青年路9号院5号住宅楼三单元 603号住宅西南房预应力圆孔板顶板横向断 裂（见附图15）。由于预应力圆孔板的预压应力在板两端 200mnft基本为零，固受拉裂缝在此区域 内出现的可能性较大。顶层预应力圆孔板之间的板缝和板缝处 地面大幅度的开裂，也是常见现象，情况严 重时，裂缝的最大宽度可达 10mm,有的房间有三至四条板缝开裂，靠近窗边的板缝最宽。附图15现浇混凝土大梁也会出现温差裂缝。如通州马驹桥中寰管材有限公司 办公楼二层通道内有几根现浇混凝土横梁，出现从上向下

52、的斜向裂缝， 裂缝上宽下窄，最宽处约0.5mm由于其上部的混凝土屋盖板顶部保温层过 薄（原设计为80mn®聚苯保温层，实际只有 30mm,屋盖板受热后膨胀， 对下部的混凝土梁产生剪应力，使混凝土梁出现斜向裂缝。（见附图16）变形逐渐减小，作用力也减小，裂缝较窄较 （见附图15）附图15光明小学教学楼墙体裂缝示意图'B'c '附图16中寰管材办公楼 幻轴梁裂缝示意图二、温度裂缝温度裂缝和温差裂缝有所不同，主要指由于温度变化，使两个不 同建筑物或构筑物之间相互作用而产生的裂缝，而建筑物或构筑物之 间的温度基本相同。如高低厂房相连时，低厂房的钢筋混凝土屋面受热膨胀，

53、 将高厂房墙体顶裂（见附图14）。崇文区光明小学教学主楼与附楼是两个时期建的，为了工作方便在主楼的东端开了门，楼与楼之间的空 档在楼板处用建材添实， 在夏季楼体热胀，两楼体在楼板处相互作用, 主楼内纵墙出现斜向裂缝，裂缝始于门口楼板处，由于上层温度高， 远离地基，故变形加大，相互作用力也较大，裂缝最宽最长。往下层 温度较低，逐渐靠近地基， 短。第四层墙体没有裂缝。kl/附图14高低厂房裂缝示意图 n （见附图16）另外，长高比过大，且未设伸缩缝的楼房中部出现竖向裂缝附图16第二节收缩裂缝和干缩裂缝我们现在经常使用的主要建材为砖（红机砖和灰砂砖）、砂浆（水泥砂浆和白灰砂浆）和混凝土。这些建材建造

54、的房屋构件收缩的类型有三种： 第一种是这些建材本身具有的特性， 在使用过程中自身内部常会发生一些 化学反应，这些化学反应产生的结果就使构件的体积和长度减小，而出现收缩变形。第二种是构件中自由水蒸发引起的体积收缩，我们称之为干缩。第三种是构件周围的温度下降， 使构件自身的温度降低而收缩， 可称之为 冷缩。第一和第二种类型的收缩为构件的内因起作用，第三种类型的收缩是构件的外因起作用。构件的收缩变形在自身或与其相连构件之间产生拉 应力或剪应力（剪应力转化为拉应力）等内应力，当拉应力超过构件的抗 拉强度等级时，构件就出现开裂的现象。 常见的构件收缩变形主要有： 混 凝土大梁、混凝土过梁、混凝土楼板和砖

55、（红机砖和灰砂砖）砌墙体等。一、混凝土构件的收缩1. 混凝土收缩的种类：根据现浇混凝土的特性和时间分析，上述三种 类型的收缩在现浇混凝土构件上均可出现。前两种收缩在混凝土构件浇筑完成后于空气中结硬过程中出现，这两种收缩为混凝土的凝缩和干缩。 凝缩为流态混凝土在凝固硬化过程中水泥和水起化学作用引起的体积收缩， 其主要原因是水泥水化生成物的体积小于原物料的体积（化学性收缩）；干缩是混凝土中的自由水蒸发引起的体积收缩，其主要原因是水分蒸发后骨料颗粒受毛细管压力的压缩（物理性收缩）。这两项收缩基本同时进行， 其发展规律是早期较快，以后逐渐减慢，普通混凝土第一年的收缩值一般 为3X 10 4,其80阮90症前3个月内完成；第三种冷缩是因气温降