砌体结构裂缝成因及预防措施

1、砌体结构裂缝成因及预防措施            摘要：本文分析了砌体结构裂缝的成因，对温度裂缝、收缩裂缝以及沉降裂缝的产生机理进行了分析，提供了温度应力、温度变形和干缩变形的估算方法，讨论了影响砌体结构开裂的因素。针对这些影响因素提出了预防措施 关键词：砌体结构 变形裂缝 产生机理 温度变形 干缩变形 预防措施  Causes and Measures of Treatment for Cracks in Masonry Structure BuildingsTo

2、ng Guangbing 目前，砌体结构的房屋出现各种型式的裂缝，非常常见。其裂缝程度轻重不一，差别很大。轻则影响房屋正常使用和美观，严重的将形成结构安全隐患，甚至发生工程事故。随着住宅商品化的发展，房屋裂缝问题越来越引起人们的关注。裂缝的类型及成因   按裂缝的成因，墙体裂缝可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。各种直接荷载作用下，墙体产生的裂缝称为受力裂缝。而砌体因收缩、温度、湿度变化，地基沉陷不均等引起的裂缝是非受力裂缝，又称变形裂缝。砌体房屋的裂缝中变形裂缝占80以上1，其中温度裂缝更为突出。相对于受力裂缝，变形裂缝的产生机理和影响因素复杂得多，本文主要分析砌

3、体结构的变形裂缝。1.1砌体房屋的温度变形1.1.1 温度裂缝的主要形态最常见的温度裂缝出现在混凝土平屋盖房屋的顶层两端墙体和山墙上。如在门窗洞边的正“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝、以及水平包角裂缝(包括女儿墙)等。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定,不再继续发展,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。温度裂缝有明显的规律性：两端重中间轻，顶层重往下轻，阳面重阴面轻。1.1.2 温度裂缝产生机理对于砖砌体的结构，砖砌体的线膨胀系数5×106，是混凝土的一半。当外界温度升高时，混凝土顶盖变形大，墙体变

4、形相对较小，导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。使屋盖受压，墙体受拉、受剪。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。混凝土砌块墙体的线膨胀系数与混凝土屋盖相同。在夏季阳光照射下，两者之间存在一定的温差。屋面最高温度可达4050，而顶层外墙平均最高温度约为3035。屋面和顶层外墙存在1015的温差，两者的温差可能引起墙体开裂。另外，从材料上看，相同砂浆强度等级下抗拉、抗剪强度混凝土砌块比砖砌体小了很多，沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的3035，沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的4550，抗剪强度仅为砖砌体的50    2007-04-2

5、2        55。因此，在相同受力状态下，混凝土砌块抵抗拉力和剪力的能力要比砖砌体小很多，所以更容易开裂。1.1.3 温度应力的估算砌体结构的温度应力可通过下式估算2：              （12）当顶板与墙体材料不同时，3，混凝土板和钢筋混凝土圈梁Cx=1.0N/mm3;      t墙厚；   

6、;   b一面墙负担的楼板宽度；      h顶板厚度；      Es混凝土的弹性模量；      1墙的线膨胀系数，砖砌体5×106；2顶板线膨胀系数，混凝土10×106；T1墙的温度；T2顶板的温度；L墙长。式（11）中max为弹性剪应力。考虑升温较快，取应力松弛系数H（t）=0.7"0.8，则砌体的徐变剪应力为：成正比。如水平阻力系数Cx降低30，则剪应力降低16。因此，可通过在钢筋混凝土

7、屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层来减少顶板与墙体的约束作用，滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等3；剪应力和建筑物的长度呈非线性关系，增加长度，剪应力随之增加。     1.1.4 温度变形的估算粘土和混凝土砌体都有与温度变化成比例的特性，温度变形的大小可以根据热膨胀系数计算。构件受到温度变化为T的构件，长度变化L可以表达为               （14）式中，k对粘土砌体采用湿膨胀系数ke，对混凝土

8、砌体采用收缩系数km;L砌体长度；          （15）式中，E0地基土的变形模量；      0地基土的泊松比；EJ地基上梁、板或箱体刚度；a,b基础的半长和半宽。柔性指数表示了建筑物和地基的相对刚度。从式中可以看出，建筑物和基础抗弯刚度越大，基础的长度和宽度越小，则柔性指数就越小，结构物或基础的相对刚度越大。这时在外荷载作用下，地基的反压力越往两端集中，则中部弯矩越大，这就需要结构具有足够的强度，满足结构物最大弯矩的要求；在较好的地基上

9、，地基的变形模量较高，而地基上基础的抗弯刚度较小，结构物的几何尺寸较长，则柔性指数相应增大。这时基础结构接近于柔性板，此时地基的沉降与荷载的分布有关。地基承受荷载大的地方，该处的沉降和变形较大，基础承受的弯矩较小。    2007-04-22         徐变   建筑物的下沉、水平位移、温度、湿度变化引起的变形，除了绝对数量外，变形速率是一个重要因素。只要变形是缓慢的，则多数建筑物能经受较大的变形而不破坏。其主要原因就是由于建筑材料都具有徐变特性，在

10、变形过程中，其内应力会随着变形速度的下降而松弛。 建筑物的形状   平面形状复杂的建筑物，如“I”、“T”、“L”、“E”字形等，在纵横单元交叉处基础密集，地基附加应力重叠，使地基沉降量增大。同时，此类建筑物整体性差，刚度不对称，在地基产生不均匀沉降时容易发生墙体开裂8。因此，遇不良地基时，在满足使用的情况下应尽量采用平面形状简单的建筑形式。    2 裂缝的预防措施在目前的技术经济水平下，尚不能完全防止和杜绝由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。只能通过一些合理的构造措施，使砌体房屋墙体的裂缝的产生和发展达到

11、可接受的程度3。从上节的分析可知，建筑物的长度即伸缩缝、沉降缝或控制缝间距与温度裂缝、干缩裂缝和沉降裂缝的产生有很大关系。按照欧美规范，如英国规范规定，对粘土砖砌体的控制间距为1015m，对混凝土砌块砌体一般不因大于6m；美国混凝土协会（ACI）规定，无筋砌体的最大控制缝间距为1218m，配筋砌体的控制缝间距不超过30m，这些都远远小于我国砌体规范的规定。这也是按我国砌体规范的温度缝和有关抗裂构造措施不能消除墙体裂缝的一个重要原因。2.1   温度变化引起的墙体开裂防止主要由温度变化引起的砌体结构开裂,宜采取下列措施:当采用整体式或装配式的钢筋混凝土屋盖时,宜在屋盖上设置保

12、温层或隔热层;在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30;当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20,缝内用弹性油膏嵌缝;建筑物温度伸缩缝的间距应满足现行砌体结构设计规范的规定,控制缝宜在建筑物墙体的适当部位设置,控制缝的间距不宜大于30。    2007-04-22        非地震地区,在房屋顶层宜设钢筋混凝土圈梁。若采用钢筋混凝土圈梁,圈梁不宜外露。若不设圈梁,可在屋盖四周檐口下的砌体内,配置适当转角钢筋。2.2墙体材料的干

13、缩引起的开裂防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝，可采用下列措施:选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量(先让材料干缩后砌墙)。采用低强度砂浆和长度小的砖块,可以避免砖块的断裂,并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中,避免变形和应力集中,累加出现大裂缝。面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施。如墙体长度超过5,可在中间设置钢筋混凝土构造柱;当墙体高度超过3(120厚墙)或4(180厚墙)时,须在墙中腰处增设钢筋混凝土腰梁,或设置伸缩缝。严格控制以胶凝材料为原料的砌块的龄期,不足28的不应进入施工现场。对于混凝土制品,如果以90的干燥收缩值为基准,28只完成收缩的80%左右。而且这

14、类砌块,28前含水率大,物理化学变形不稳定,干燥收缩值大,特别是蒸压加气混凝土,出厂含水率有时高达60%以上。正确掌握各种砌块使用时的含水率。轻集料混凝土空心砌块和蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰加气混凝土砌块砌筑时的含水率分别控制为5%8%和15%、20%以内。砌体在生产储存期、运输、现场堆放等均要防止被水浸湿,雨季还应做好对砌块和砌体的遮盖。施工时,一般提前12洒水稍作湿润。砌块含水深度以表层810为宜。2.3 地基沉降引起的开裂防止主要由地基沉降引起的裂缝，可采用下列措施：    2007-04-22        建筑物的体型力求简单；合理设置沉降缝。在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降缝；减轻结构自重。增强建筑物的刚度和强度。设置封闭圈梁和构造柱，特别是增强顶层和底层圈梁、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等；减小或调整基底的附加应力。改变基础地面尺寸，使不同荷载的