房屋建筑结构裂缝

建筑结构裂缝分析1、建筑物裂缝基本概念结构试验表明，裂缝的出现和开展是结构破坏的先兆。建筑物中裂缝的存在预示着结构承载力可能不足，过大的裂缝会促使钢筋锈蚀而降低结构耐久性，会造成房屋渗漏，影响建筑物美观。所以，一般人很难接受建筑物裂缝。但客观现实，建筑物裂缝很难完全避免，就经济及科学观点，一定程度的裂缝是可以接受的。裂缝成因比较复杂，危害程度不仅与裂缝大小有关，而且与裂缝性质、产生原因及结构功能要求的不同各不相同，不同类型的裂缝处理方法各异。2、裂缝调查2.1外观检测裂缝外观检测是裂缝原因分析和危害性评定必不可少的最基本调查，主要包括裂缝的形式、裂缝部位、裂缝走向、裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度、裂缝发生及开展的时间过程，裂缝是否稳定，裂缝内有无盐析、锈水等渗出物，裂缝表面的干湿度，裂缝周围材料的风化剥离情况，等等。裂缝外观检测常用的仪器有刻度放大镜、裂缝对比卡等；裂缝深度主要是采用超声法探测或局部凿开检查。对于活动性裂缝判定，应进行定期观测，专用仪器有接触式引申仪、振弦式应变仪等，最简单的办法是骑缝涂抹石膏饼观察。2.2裂缝成因调查裂缝成因调查是为裂缝原因分析提供依据，包括材质、施工质量、设计计算与构造，使用环境与荷载。材质主要是水泥品种及安全性，砂石质量，是否存在碱性骨料，外加剂性能及用量。施工质量，主要是混凝土的强度、密实性、养护情况，钢筋位置及数量，模板刚度及支撑情况。材质与施工质量调查方法，主要是核查保证资料，有针对性地辅以现场检测核对。设计计算与构造，重点是查结构方案及布置，荷载项目及取值，计算简图及分析方法(包括温度收缩应力)，结构差异沉降，结构抗裂计算结果，配筋，以及构造措施等是否满足规范，是否合理。使用环境与荷载，主要是分析结构在使用中的温度、湿度变化，是否存在有害介质作用，以及实际荷载是否超标等。3、裂缝原因分析3.1宏观责任分析致使建筑物裂缝的因素很多，宏观上可分为原材料质量低劣或选用不当，施工质量不合格，设计错误，使用不当或环境的不良影响等四个方面。

原材料对混凝土结构裂缝影响最大的是水泥品种及质量，单就裂缝而言，硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥水化热较高，大体量现浇混凝土结构易于裂缝；火山灰水泥及快硬水泥干缩性大，大面积混凝土结构易于裂缝；矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥抗冻性较差，干湿交替工程易于裂缝。矿渣水泥易发生沉缩和泌水现象。水泥含量越高，混凝土收缩越大，产生裂缝的可能性就越大。砂石含泥量过大，存在反应性骨料，外加剂不当或过量等，均容易造成混凝土结构裂缝。

施工质量不合格对建筑物裂缝形成最为直接，分混凝土、钢筋及模板三方面。混凝土方面，如混凝土配合比不当或泵送时改变了配合比，混凝土掺合料拌合不匀，混凝土搅拌时间不够或过长，混凝土浇筑顺序或接打处理不当，混凝土振捣不充分，混凝土硬化前受震动或受力，混凝土养护不及时或不充分或受冻。混凝土强度过低会直接降低结构的抗裂性。钢筋方面，如混凝土在结硬期钢筋被扰动，钢筋保护层过小。模板方面，如模板变形，模板支撑下沉，模板漏浆，过早拆模。

设计错误造成的结构裂缝，主要表现为结构方案及布置不合理，结构计算错误，结构抗裂性过低，以及结构构造不合理等方面。内力分析常见的错误是，计算简图与实际不符，荷载取值偏小或漏项，未考虑温度收缩应力及地基差异沉降所产生的内力；承载力计算常见的错误是，安全度取值偏低，配筋量不足，只算抗弯，不计算抗剪、抗扭；结构抗裂验算常易被忽视，尤其是手算；结构构造不合理，主要是伸缩缝及施工缝设置不当，配筋不合理，只配受力钢筋，忽略构造钢筋的作用和配置，如简支梁板入墙不配负筋，现浇连续板只配受力钢筋，不设收缩温度筋，高梁不设腰筋等。

使用不当及环境的不良影响，多表现为荷载超过设计规定，周围存在酸、盐及氯化物等有害介质作用，环境温、湿度急剧变化，构件各部位温、湿度差过大，表面受热过度或火灾，建筑物处于反复冻融和干湿交替状态等。3.2裂缝产生的时间过程分析建筑物裂缝可以出现在施工阶段，也可能出现在使用阶段，可以是混凝土浇筑后的数小时至一天或数天，也可以是数十天后。施工阶段产生的裂缝主要应从施工方法、施工质量及原材料选用上找原因。当然，有的裂缝虽发生在施工阶段，但责任却与设计也有关，如原材料限定，施工缝设置，施工荷载验算等。使用阶段出现的裂缝则较为复杂，分早期与晚期，设计错误，施工质量低劣，原材料选用不合理，以及使用不当及环境因素均可能存在，应逐项分析。3.3裂缝形态分析3.3.1荷载裂缝荷载裂缝又称受力裂缝，是外荷载作用下产生的结构裂缝。如图1～7所示，这种裂缝规律性极强，一般通过计算分析可以得出确切的结论。典型的简支梁受力裂缝应如图1，跨中为正截面受弯裂缝，垂直于梁轴，下大上小；端部为斜截面受剪裂缝，起始于支座，指向梁顶集中荷载。砖柱、钢混凝土柱在轴心受压荷载下的裂缝如图2，裂缝沿柱轴纵向分布，中间稍密。大偏心受压柱裂缝如图3，裂缝集中在最大弯矩部位，受拉面裂缝为水平走向，外大内小，垂直于柱轴；临近极限状态，受压面混凝土有压碎现象。牛腿受力裂缝如图4，受剪裂缝起始于集中荷载作用点，斜向牛腿外斜面与下柱面交汇点延伸；受弯裂缝起始于牛腿支承面与上柱面交汇点，斜向柱内延伸。框架结构现浇楼盖裂缝如图5，板面裂缝成环状，沿框架梁边分布；板底裂缝成十字或米字，集中于跨中。预应力大型屋面板张拉裂缝如图6，裂缝分布于板面，垂直于长轴，由板面向下延伸；有的纵肋预应力筋端部还存在局压裂缝。转角阳台或挑檐板裂缝如图7所示，位于板面，起始于墙板交界，以角点为中心成米字形向外延伸。图1简支梁受力裂缝图2轴压柱受力缝图3大偏压柱受力缝图4牛腿受力缝图5框架结构现浇楼盖裂缝图6预应力板张拉裂缝图7阳角挑檐板受力裂缝

对于无筋砌体结构，裂缝后因无钢筋约束，裂缝宽度一般都较大。

3.3.2地震裂缝地震对建筑物的作用，分水平作用和竖向作用。一般建筑，只考虑水平地震作用；对于8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构、烟囱和类似的高耸结构，及9度时的高层建筑，尚应考虑竖向地震作用。多层砖混结构在水平地震作用下的典型裂缝如图8，主要发生在窗间墙，表现为斜向剪切破坏，双向，故呈x型。多层框架结构在水平地震作用下的裂缝如图9，主要发生在梁柱交界部位的柱端和梁端，亦呈x形。图8地震作用下砖墙产生的X裂缝图9地震作用下框架梁柱产生的X裂缝3.3.3地基变形引起的裂缝地基变形不协调时，如建筑物地基沉降不均匀，各部位存在较大差异，当这种差异大到一定限度后（ΔS＞［ΔS］），就会引起上部结构裂缝。造成地基变形不协调的因素很多，如地基土不均匀，局部存在软土、填土、冲河、古河道等；基底荷载差异过大，建筑物存在高低差，基础形式和埋深不同；结构刚度差别悬殊，建筑物各部分结构类型不同，等等。典型地基变形引起的裂缝如图10～12，图10由于基础类型和埋深不同，在交界处墙面产生上大下小的竖向裂缝；图11系房屋右端局部存在软弱土层，引起房屋右端墙体向右倾斜裂缝；图12因中桥墩下沉大于两边桥墩，在梁柱交界部位产生弯剪裂缝。图10不同型式基础交界处墙面裂缝图11局部软弱地基不均匀沉降产生的墙面裂缝图12差异沉降引起起的裂缝3.3.4温度收缩裂缝缝温度收缩裂缝缝是建筑物最最常见的一种种裂缝，主要要是由于结构构温度变形及及材料收缩变变形受阻及应应力超标所致致。宏观统计计，温度裂缝缝多出现在建建筑物直接受受阳光辐射部部位，顶部多多于底部，南南墙重于北墙墙，两端多于于中间。如图图13，典型的外墙墙面温度裂缝缝呈八字形斜斜向分布，两两端屋顶圈梁梁底面还存在在着明显的水水平裂缝。就就地域而论，，年气温变化化较大及昼夜夜温差较大的的地区，建筑筑物温度裂缝缝较为突出；；就房屋类别别而论，完全全裸露的房屋屋比有保温隔隔热措施的房房屋，温度裂裂缝较为严重重。据调查，收缩缩裂缝与原材材料品质、施施工质量及结结构类型较为为密切，一般般，现浇结构构或超静定结结构较装配式式结构或静定定结构收缩裂裂缝多；平面面尺寸大、施施工质量差的的房屋收缩裂裂缝相对较多多。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楼现浇框架纵横梁梁裂缝较多，垂直直于梁轴，呈枣核核状，宽0.2mm左右，深3－5mm，顶层多，底层少少，中部多，周边边少。据查，大多多数裂缝在拆模后后1～2周发现，个别裂缝缝呈现出渗水现象象。该裂缝属早期期收缩温度裂缝，，客观原因可能是是国内传统浇筑养养护方法适应不了了赤道炎热气候影影响，加之砂子偏偏细，且杂质较多多所致。B楼砼砌块墙及A楼填充墙也存在较较多裂缝，裂缝集集中在门窗洞角部部及两种结构交界界面，属收缩温度度裂缝。连廓C裂缝，主要是框架架柱顺筋裂缝，位位于连廓外侧受雨雨淋面，宽0.8～2mm，长1～2m，伴随有钢筋锈蚀蚀及砼胀裂现象。。原因是海砂未经经彻底清洗，柱子子长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窗洞角部裂缝开展展过程图34西萨摩亚使馆建筑筑裂缝4裂缝危害性评定裂缝对建筑危害主主要表现在对结构构持久承载力和建建筑正常使用功能能的降低。对于无无筋结构，受力裂裂缝的出现预示着着结构承载力不足足或存在严重问题题；对于配筋结构构，裂缝的存在及及超标会引起钢筋筋锈蚀，降低结构构耐久性；受力裂裂缝的出现预示着着结构承载力可能能不足。裂缝对建建筑正常使用功能能的影响，主要是是降低了结构的防防水性能和气密性性，影响建筑物美美观，给人们造成成一种不安全的精精神压力和心理负负担。危害性大小小与裂缝性状、结结构功能要求、环环境条件及结构抗抗蚀性有关，其主主要变量是裂缝宽宽度，表现在钢筋筋锈蚀及结构渗漏漏均随裂缝宽度的的增大而加快。当当裂缝宽度大到一一定程度，则认为为是不允许的，必必须进行修补处理理；相反，当裂缝缝宽度小于一定数数值，其不利影响响就完全可以忽略略不计。根据国内内外经验，必须修修补与无须修补的的裂缝宽度限值，，可按表1采用。从耐久性性可考虑，表1中裂缝宽度限值值主要考虑的是是环境因