房屋建筑结构裂缝分析

建筑结构裂裂缝分析1、建筑物裂裂缝基本概概念结构试验表表明，裂缝缝的出现和和开展是结结构破坏的的先兆。建建筑物中裂裂缝的存在在预示着结结构承载力力可能不足足，过大的的裂缝会促促使钢筋锈锈蚀而降低低结构耐久久性，会造造成房屋渗渗漏，影响响建筑物美美观。所以以，一般人人很难接受受建筑物裂裂缝。但客客观现实，，建筑物裂裂缝很难完完全避免，，就经济及及科学观点点，一定程程度的裂缝缝是可以接接受的。裂裂缝成因比比较复杂，，危害程度度不仅与裂裂缝大小有有关，而且且与裂缝性性质、产生生原因及结结构功能要要求的不同同各不相同同，不同类类型的裂缝缝处理方法法各异。2、裂缝调查查2.1外观检测裂缝外观检检测是裂缝缝原因分析析和危害性性评定必不不可少的最最基本调查查，主要包包括裂缝的的形式、裂裂缝部位、、裂缝走向向、裂缝宽宽度、裂缝缝深度、裂裂缝长度、、裂缝发生生及开展的的时间过程程，裂缝是是否稳定，，裂缝内有有无盐析、、锈水等渗渗出物，裂裂缝表面的的干湿度，，裂缝周围围材料的风风化剥离情情况，等等等。裂缝外外观检测常常用的仪器器有刻度放放大镜、裂裂缝对比卡等；裂缝缝深度主要要是采用超超声法探测测或局部凿凿开检查。。对于活动动性裂缝判判定，应进进行定期观观测，专用用仪器有接接触式引申申仪、振弦弦式应变仪仪等，最简简单的办法法是骑缝涂涂抹石膏饼饼观察。2.2裂缝成因调调查裂缝成因调调查是为裂裂缝原因分分析提供依依据，包括括材质、施施工质量、、设计计算算与构造，，使用环境境与荷载。。材质主要要是水泥品品种及安全全性，砂石石质量，是是否存在碱碱性骨料，，外加剂性性能及用量量。施工质质量，主要要是混凝土土的强度、、密实性、、养护情况况，钢筋位位置及数量量，模板刚刚度及支撑撑情况。材材质与施工工质量调查查方法，主主要是核查查保证资料料，有针对对性地辅以以现场检测测核对。设设计计算与与构造，重重点是查结结构方案及及布置，荷荷载项目及及取值，计计算简图及及分析方法法(包括温度收收缩应力)，结构差异异沉降，结结构抗裂计计算结果，，配筋，以以及构造措措施等是否否满足规范范，是否合合理。使用用环境与荷荷载，主要要是分析结结构在使用用中的温度度、湿度变变化，是否否存在有害害介质作用用，以及实实际荷载是是否超标等等。3、裂缝原因因分析3.1宏观责任分分析致使建筑物物裂缝的因因素很多，，宏观上可可分为原材材料质量低低劣或选用用不当，施施工质量不不合格，设设计错误，，使用不当当或环境的的不良影响响等四个方方面。原材料对混凝土结结构裂缝影影响最大的的是水泥品品种及质量量，单就裂裂缝而言，，硅酸盐水水泥及普通通硅酸盐水水泥水化热热较高，大大体量现浇浇混凝土结结构易于裂裂缝；火山山灰水泥及及快硬水泥泥干缩性大大，大面积积混凝土结结构易于裂裂缝；矿渣渣水泥、火火山灰水泥泥及粉煤灰灰水泥抗冻冻性较差，，干湿交替替工程易于于裂缝。矿矿渣水泥易易发生沉缩缩和泌水现现象。水泥泥含量越高高，混凝土土收缩越大大，产生裂裂缝的可能能性就越大大。砂石含含泥量过大大，存在反反应性骨料料，外加剂剂不当或过过量等，均均容易造成成混凝土结结构裂缝。。施工质量不合格对建建筑物裂缝缝形成最为为直接，分分混凝土、、钢筋及模模板三方面面。混凝土土方面，如如混凝土配配合比不当当或泵送时时改变了配配合比，混混凝土掺合合料拌合不不匀，混凝凝土搅拌时时间不够或或过长，混混凝土浇筑筑顺序或接接打处理不不当，混凝凝土振捣不不充分，混混凝土硬化化前受震动动或受力，，混凝土养养护不及时时或不充分分或受冻。。混凝土强强度过低会会直接降低低结构的抗抗裂性。钢钢筋方面，，如混凝土土在结硬期期钢筋被扰扰动，钢筋筋保护层过过小。模板方面，如如模板变形形，模板支支撑下沉，，模板漏浆浆，过早拆拆模。设计错误造成的的结构裂缝缝，主要表表现为结构构方案及布布置不合理理，结构计计算错误，，结构抗裂裂性过低，，以及结构构构造不合合理等方面面。内力分分析常见的的错误是，，计算简图图与实际不不符，荷载载取值偏小小或漏项，，未考虑温温度收缩应应力及地基基差异沉降降所产生的的内力；承承载力计算算常见的错错误是，安安全度取值值偏低，配配筋量不足足，只算抗抗弯，不计计算抗剪、、抗扭；结结构抗裂验验算常易被被忽视，尤尤其是手算算；结构构构造不合理理，主要是是伸缩缝及及施工缝设设置不当，，配筋不合合理，只配配受力钢筋筋，忽略构构造钢筋的的作用和配配置，如简简支梁板入入墙不配负负筋，现浇浇连续板只只配受力钢钢筋，不设设收缩温度度筋，高梁梁不设腰筋筋等。使用不当及环境的不良影响响，多表现现为荷载超超过设计规规定，周围围存在酸、、盐及氯化化物等有害害介质作用用，环境温温、湿度急急剧变化，，构件各部部位温、湿湿度差过大大，表面受受热过度或或火灾，建建筑物处于于反复冻融融和干湿交交替状态等等。3.2裂缝产生的的时间过程程分析建筑物裂缝缝可以出现现在施工阶阶段，也可可能出现在在使用阶段段，可以是是混凝土浇浇筑后的数数小时至一一天或数天天，也可以以是数十天天后。施工工阶段产生生的裂缝主主要应从施施工方法、、施工质量量及原材料料选用上找找原因。当当然，有的的裂缝虽发发生在施工工阶段，但但责任却与与设计也有有关，如原原材料限定定，施工缝缝设置，施施工荷载验验算等。使使用阶段出出现的裂缝缝则较为复复杂，分早早期与晚期期，设计错错误，施工工质量低劣劣，原材料料选用不合合理，以及及使用不当当及环境因因素均可能能存在，应应逐项分析析。3.3裂缝形态分分析3.3.1荷载裂缝荷载裂缝又又称受力裂裂缝，是外外荷载作用用下产生的的结构裂缝缝。如图1～7所示，这种种裂缝规律律性极强，，一般通过过计算分析析可以得出出确切的结结论。典型型的简支梁梁受力裂缝缝应如图1，跨中为正正截面受弯弯裂缝，垂垂直于梁轴轴，下大上上小；端部部为斜截面面受剪裂缝缝，起始于于支座，指指向梁顶集集中荷载。。砖柱、钢钢混凝土柱柱在轴心受受压荷载下下的裂缝如如图2，裂缝沿柱柱轴纵向分分布，中间间稍密。大大偏心受压压柱裂缝如如图3，裂缝集中在最大大弯矩部位位，受拉面面裂缝为水水平走向，，外大内小小，垂直于于柱轴；临临近极限状状态，受压压面混凝土土有压碎现现象。牛腿腿受力裂缝缝如图4，受剪裂缝缝起始于集集中荷载作作用点，斜斜向牛腿外外斜面与下下柱面交汇汇点延伸；；受弯裂缝缝起始于牛牛腿支承面面与上柱面面交汇点，，斜向柱内内延伸。框框架结构现现浇楼盖裂裂缝如图5，板面裂缝缝成环状，，沿框架梁梁边分布；；板底裂缝缝成十字或或米字，集集中于跨中中。预应力力大型屋面面板张拉裂裂缝如图6，裂缝分布布于板面，，垂直于长长轴，由板板面向下延延伸；有的的纵肋预应应力筋端部部还存在局局压裂缝。。转角阳台台或挑檐板板裂缝如图图7所示，位于于板面，起起始于墙板板交界，以以角点为中中心成米字字形向外延延伸。图1简支梁受力力裂缝图2轴压柱受力力缝图3大偏压柱受受力缝图4牛腿受力缝缝图5框架结构现现浇楼盖裂裂缝图6预应力板张张拉裂缝图7阳角挑檐板板受力裂缝缝对于无筋砌砌体结构，，裂缝后因因无钢筋约约束，裂缝缝宽度一般般都较大。。3.3.2地震裂缝地震对建筑筑物的作用用，分水平平作用和竖竖向作用。。一般建筑筑，只考虑虑水平地震震作用；对对于8度和9度时的大跨跨度结构、、长悬臂结结构、烟囱囱和类似的的高耸结构构，及9度时的高层层建筑，尚尚应考虑竖竖向地震作作用。多层层砖混结构构在水平地地震作用下下的典型裂裂缝如图8，主要发生生在窗间墙墙，表现为为斜向剪切切破坏，双双向，故呈呈x型。多层框框架结构在在水平地震震作用下的的裂缝如图图9，主要发生生在梁柱交交界部位的的柱端和梁梁端，亦呈呈x形。图8地震作用下下砖墙产生生的X裂缝图9地震作用下下框架梁柱柱产生的X裂缝3.3.3地基变形引引起的裂缝缝地基变形不不协调时，，如建筑物物地基沉降降不均匀，，各部位存存在较大差差异，当这这种差异大大到一定限限度后（ΔS＞［ΔS］），就会会引起上部部结构裂缝缝。造成地地基变形不不协调的因因素很多，，如地基土土不均匀，，局部存在在软土、填填土、冲河河、古河道道等；基底底荷载差异异过大，建建筑物存在在高低差，，基础形式式和埋深不不同；结构构刚度差别别悬殊，建建筑物各部部分结构类类型不同，，等等。典典型地基变变形引起的的裂缝如图图10～12，图10由于基础类类型和埋深深不同，在在交界处墙墙面产生上上大下小的的竖向裂缝缝；图11系房屋右端端局部存在在软弱土层层，引起房房屋右端墙墙体向右倾倾斜裂缝；；图12因中桥墩下下沉大于两两边桥墩，，在梁柱交交界部位产产生弯剪裂裂缝。图10不同型式基基础交界处处墙面裂缝缝图11局部软弱地地基不均匀匀沉降产生生的墙面裂裂缝图12差异沉降引引起的裂缝缝3.3.4温度收缩裂裂缝温度收缩裂裂缝是建筑筑物最常见见的一种裂裂缝，主要要是由于结结构温度变变形及材料料收缩变形形受阻及应应力超标所所致。宏观观统计，温温度裂缝多多出现在建建筑物直接接受阳光辐辐射部位，，顶部多于于底部，南南墙重于北北墙，两端端多于中间间。如图13，典型的外外墙面温度度裂缝呈八八字形斜向向分布，两两端屋顶圈圈梁底面还还存在着明明显的水平平裂缝。就就地域而论论，年气温温变化较大大及昼夜温温差较大的的地区，建建筑物温度度裂缝较为为突出；就就房屋类别别而论，完完全裸露的的房屋比有有保温隔热热措施的房房屋，温度度裂缝较为为严重。据调查，收收缩裂缝与与原材料品品质、施工工质量及结结构类型较较为密切，，一般，现现浇结构或或超静定结结构较装配配式结构或或静定结构构收缩裂缝缝多；平面面尺寸大、、施工质量量差的房屋屋收缩裂缝缝相对较多多。如图14，典型的现浇浇楼板收缩裂裂缝主要集中中于房屋中部部，沿楼层方方向没有明显显差异，裂缝缝形态为枣核核状，中间粗粗两端细，绝绝大部分止于于梁、墙边。。砖砌体结构温温度收缩裂缝缝与全现浇剪剪力墙结构相相似，但不完完全相同。砖砖砌体的线膨膨胀系数(5×10-6/C)比混凝士的(10×10-6/C)小，对于混凝凝土屋盖，尤尤其是大挑檐檐现浇混凝土土屋盖，在温温度变化时，，砖墙与屋盖盖间必然有较较大的剪切变变形，因此，，除八字形裂裂缝外，在屋屋盖与墙体或或圈梁与墙体体交界处，还还会出现较大大的水平裂缝缝。砌块结构裂缝缝与砖砌体裂裂缝相似，但但更普遍更严严重，尤其是是工业废料砌砌块，原因是是砌块本身存存在后期收缩缩，砌块与砂砂浆的粘结力力比砖差，砌砌体抗拉、抗抗剪强度比砖砖砌体低，仅仅为砖砌体的的25％～30％和40％～50％。图13低温或收缩产产生的倒八字字裂缝图14混凝土现浇楼楼板收缩裂缝缝3.3.5碳化锈蚀裂缝缝我国《钢铁工业建(构)筑物可靠性鉴鉴定规程》关于钢筋混凝凝土结构耐久久性给定了评评估方法，该该方法主要建建立在混凝土土碳化及钢筋筋锈蚀的基础础上，认为混混凝土碳化到到钢筋部位，，钢筋失去了了混凝土钝化化膜保护，会会逐渐生锈，，钢筋生锈后后体积膨胀，，会引起混凝凝土沿钢筋开开裂；混凝土土裂缝的开展展，反过来又又促使钢筋更更快锈蚀，尤尤其是当环境境湿度较大，，周围存在有有害介质时，，这种恶性循循环速度显著著加快。因此此，碳化锈蚀蚀裂缝，必须须给予高度重重视。如图15，碳化锈蚀裂裂缝的特征是是，裂缝沿钢钢筋分布，系系由膨胀铁锈锈向外将混凝凝土胀开，裂裂缝周围混凝凝土发酥，高高出原有混凝凝土表面，并并附着有褐色色锈渍渗出物物。图15碳化钢筋锈蚀蚀产生的顺筋筋裂缝3.3.6反复冻融产生生的裂缝试验研究表明明，长期与水水接触的混凝凝土，当温度度为-4～-200C时，表现为““冷胀热缩””。寒冷地区区的外露混凝凝土结构，年年复一年地遭遭受雨雪浸蚀蚀，长期处于于干湿交替、、反复冻融的的状态下，当当混凝土密实实度较差、空空隙率较大时时，容易产生生如图16所示的冻胀裂裂缝，造成结结构表面混凝凝土酥松、剥剥落，引起钢钢筋锈蚀。图16反复冻融产生生的裂缝3.3.7沉缩裂缝混凝土在硬化化过程中，因因塑性下沉所所产生的裂缝缝称为沉缩裂裂缝，或塑性性收缩裂缝。。沉缩裂缝一一般在混凝土土浇筑后1～3小时发生，主主要出现在结结构变截面处处、梁板交接接处、梁柱交交接处及顺钢钢筋部位，如如图17所示。沉缩裂裂缝形态与收收缩裂缝相似似，为水平分分布，呈两端端细中间粗的的枣核状。引引起混凝土沉沉缩的主要原原因是水灰比比及混凝土流流动性过大，，致使混凝土土产生泌水下下沉；或水分分蒸发过快，，使混凝土结结硬时下沉加加大；或振捣捣不充分，混混凝土未沉实实或沉实不均均匀。沉缩变变形比收缩变变形大数十倍倍。沉缩裂缝缝一般可通过过初凝前的二二次抹面—收水压实处理理克服。图17混凝土沉缩及及泌水产生的顺筋裂裂缝3.3.8其它混凝土结构火火灾后产生的的裂缝如图18，模板变形产产生的裂缝如如图19，支撑下沉产产生的裂缝如如图20，浇筑过快或或高度过高混混凝土下沉产产生的裂缝如如图21，碱骨料反应应产生的梁柱柱轴向裂缝及及墙面网状裂裂缝如图22，掺合料不均均匀产生的局局部膨胀收缩缩裂缝如图23，拌合或运输输时间过长产产生的网状裂裂缝如图24，振捣不充分分产生的局部部裂缝如图25。图18火灾引起的裂裂缝图19摸板变形产生生的裂缝图20支撑下沉产生生的裂缝图21快速浇筑及混混凝土沉降产产生的裂缝图22碱骨料反应产产生的梁柱轴向裂缝及墙墙面网状裂缝缝图23掺合料不均产产生的局部膨胀收缩缩裂缝图24拌合或运输时时间过长产生的网状状裂缝图25振捣不充分产产生的局部裂裂缝3.5工程实例3.5.1北京市对外经经委热力站结结构裂缝（图图26）该建筑为底层层空旷之三层层砖混结构，，现浇楼盖，，设主次梁。。该结构裂缝缝主要出现在在主梁端部及及临近次梁部部位，斜向，，缝宽0.5～0.9mm，贯穿整个梁梁高。经复算算，该裂缝主主要是由于大大梁受剪承载载力严重不足足所致。二层120砖隔墙、加气气砼砌块隔墙墙及楼梯间240砖墙，裂缝也也较普遍，缝缝宽1～2mm。原因是大梁梁临近受剪承承载力极限状状态，过大的的裂缝和变形形将楼层荷载载转移至非承承重隔墙所致致。受剪承载力严严重不足L3L4图26北京市对外经经委热力站结结构裂缝3.5.2辽阳化纤总厂厂热电厂6.3kV母线室结构裂裂缝（图27）该结构平面为为10.8m××71.6m，RC地下室箱形基基础，上部为为假两层砖混混结构。该房房屋外纵墙连连同圈梁，在在中部出现较较为严重的竖竖向裂缝，上上大下小，宽宽15～20mm。裂缝原因有有三：1.结构构造不合合理：箱形基基础设两道沉沉降缝，而上上部结构不设设缝，上部结结构无法适应应地基的不均均匀沉降；2.外纵墙长71.6m，墙体不设伸伸缩缝，违反反规范规定；；3.大量污水顺管管道流入地下下室，致使地地基土和下部部结构严重受受损。房屋纵墙裂缝缝示意夹板墙整体外外包加固图27辽阳化纤总厂厂热电厂6.3kV母线室结构裂裂缝3.5.3怡丽园小区1号楼结构裂缝缝（图28）该楼为地下一一层地上六层层砖混结构，，长114.8m，9单元，设两道道伸缩缝。该该结构裂缝主主要发生在伸伸缩缝附近的的地下室顶板板及其邻接的的上下墙体，，墙体缝宽0.15～0.4mm，顶板板面缝缝宽0.3～0.4mm，板底0.15～0.2mm。裂缝原因是是顶板砼在伸伸缩缝处未断断开，而是浇浇筑为一整体体，这样致使使伸缩缝失去去了消减收缩缩温度应力的的作用。平面图顶板裂缝图E轴地下室、首首层墙体裂缝缝F轴地下室、首首层墙体裂缝缝B轴地下室墙体体裂缝墙体裂缝示意意图顶板裂缝补强强加固图图28怡丽园小区1号楼结构裂缝3.5.4北京市友谊商商店热力站结结构裂缝（图图29）该建筑为两层层砖混结构，，现浇楼盖。。其8.4m大梁普遍裂缝缝，缝宽0.2～0.3mm，个别0.5mm。经计算，该该梁截面偏小小，砼强度偏偏低，梁抗裂裂度较低，Kf＝0.41～0.59，w＝0.17～0.29mm，故为典型受受力裂缝。屋面大梁支承承处的墙体裂裂缝，宽0.4mm，系构造不当当的局压裂缝缝。砼大梁裂缝示示意梁端支承墙体体裂缝图29北京市友谊商商店热力站结结构裂缝3.5.5东敞花园3号楼裂缝（图图30）该楼为四层砖砖混结构。裂裂缝主要出现现在顶层墙体体，以尽端较较多。缝宽0.3～1.6mm，贯穿整个墙墙厚。斜向裂裂缝起始于屋屋面圈梁底面面，呈300～500角向下延伸，，止于构造柱柱。该裂缝主主要属温度收收缩裂缝，内内因是砂浆强强度太低，f2＝0.52～1.06Mpa，构造柱及圈圈梁砼强度fcu≤10Mpa。图30东敝花园3#楼裂缝3.5.6中国电影科学学研究所放映映厅楼板裂缝缝（图31）该放映厅为四四层现浇砼框框架结构，密密肋楼板，板板厚较薄，仅仅90mm。首层楼板在在浇筑砼后第第二天就出现现严重裂缝，，网状，不规规则，宽0.1～0.2mm，普遍伴有渗渗水现象。该该裂缝系水泥泥安全性及外外加剂选用不不当所致；2－4层改换了水泥泥品种及砼配配比，未见裂裂缝。图31中国电影科学学研究所放映映厅楼板裂缝缝3.5.7618厂301＃302＃住宅楼裂缝（（图32）该两栋楼为六六层砖混住宅宅结构，预制制楼板及屋面面板，现浇砼砼阳台及拆线线型半封闭大大雨棚。裂缝缝主要发生在在顶层墙体，，以东西尽端端较为严重。。墙体斜向裂裂缝一般以预预制板与现浇浇板结合部位位为起点，成成45o～60o角向外向下延延伸，缝宽0.5～1mm。水平缝主要要发生在屋面面结构与墙体体交界面。该该裂缝属温度度伸缩裂缝，，原因是屋面面现浇雨棚裸裸露面积过大大，加之屋面面保温隔热层层太薄。a）斜向裂缝b）门窗洞角裂裂c）水平裂缝图32618厂301＃302＃住宅楼裂缝3.5.8空军航空四站站研究所车宿宿楼裂缝（图图33）四层，局部五五层，底框砖砖混结构。该该楼主要表现现为楼板横向向裂缝，裂缝缝多位于主跨跨中部区域，，上下贯通，，宽0.2～1.2mm，属收缩温度度裂缝。此外外，顶层墙体体门窗洞角部部裂缝也较多多，往下逐层层递减，尽端端较多，中部部较少，缝宽宽0.4～0.8mm；该裂缝属典典型温度收缩缩裂缝。底层楼盖板、、梁裂缝示意意温度收缩裂缝缝门窗角部墙体体裂缝示意意图33空军航空四站站研究所车宿宿楼裂缝3.5.9西萨摩亚使馆馆建筑裂缝（（图34）该建筑由办公公楼A、住宅B及连廓C组合而成，分分别为框架结结构和砖混结结构，二层。。西萨摩亚为为南太平洋岛岛国，地震频频繁，估计设设防烈度在8度左右。A楼现浇框架纵纵横梁裂缝较较多，垂直于于梁轴，呈枣枣核状，宽0.2mm左右，深3－5mm，顶层多，底底层少，中部部多，周边少少。据查，大大多数裂缝在在拆模后1～2周发现，个别别裂缝呈现出出渗水现象。。该裂缝属早早期收缩温度度裂缝，客观观原因可能是是国内传统浇浇筑养护方法法适应不了赤赤道炎热气候候影响，加之之砂子偏细，，且杂质较多多所致。B楼砼砌块墙及及A楼填充墙也存存在较多裂缝缝，裂缝集中中在门窗洞角角部及两种结结构交界面，，属收缩温度度裂缝。连廓C裂缝，主要是是框架柱顺筋筋裂缝，位于于连廓外侧受受雨淋面，宽宽0.8～2mm，长1～2m，伴随有钢筋筋锈蚀及砼胀胀裂现象。原原因是海砂未未经彻底清洗洗，柱子长期期处在干湿交交替环境。⑥轴KJ-1框架梁裂缝填充墙裂缝柱子顺筋裂缝缝窗洞角部裂缝缝开展过程图34西萨摩亚使馆馆建筑裂缝4裂缝危害性评评定裂缝对建筑危危害主要表现现在对结构持持久承载力和和建筑正常使使用功能的降降低。对于无无筋结构，受受力裂缝的出出现预示着结结构承载力不不足或存在严严重问题；对对于配筋结构构，裂缝的存存在及超标会会引起钢筋锈锈蚀，降低结结构耐久性；；受力裂缝的的出现预示着着结构承载力力可能不足。。裂缝对建筑筑正常使用功功能的影响，，主要是降低低了结构的防防水性能和气气密性，影响响建筑物美观观，给人们造造成一种不安安全的精神压压力和心理负负担。危害性性大小与裂缝缝性状、结构构功能要求、、环境条件及及结构抗蚀性性有关，其主主要变量是裂裂缝宽度，表表现在钢筋锈锈蚀及结构渗渗漏均随裂缝缝宽度的增大大而加快。当当裂缝宽度大大到一定程度度，则认为是是不允