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差异沉降引起的裂缝3.3.4温度收缩裂缝温度收缩裂缝是建筑物最常见的一种裂缝，主要是由于结构温度变形及材料收缩变形受阻及应力超标所致。宏观统计，温度裂缝多出现在建筑物直接受阳光辐射部位，顶部多于底部，南墙重于北墙，两端多于中间。如图13，典型的外墙面温度裂缝呈八字形斜向分布，两端屋顶圈梁底面还存在着明显的水平裂缝。就地域而论，年气温变化较大及昼夜温差较大的地区，建筑物温度裂缝较为突出；就房屋类别而论，完全裸露的房屋比有保温隔热措施的房屋，温度裂缝较为严重。据调查，收缩裂缝与原材料品质、施工质量及结构类型较为密切，一般，现浇结构或超静定结构较装配式结构或静定结构收缩裂缝多；平面尺寸大、施工质量差的房屋收缩裂缝相对较多。如图14，典型的现浇楼板收缩裂缝主要集中于房屋中部，沿楼层方向没有明显差异，裂缝形态为枣核状，中间粗两端细，绝大部分止于梁、墙边。砖砌体结构温度收缩裂缝与全现浇剪力墙结构相似，但不完全相同。砖砌体的线膨胀系数(5×10-6/C)比混凝士的(10×10-6/C)小，对于混凝土屋盖，尤其是大挑檐现浇混凝土屋盖，在温度变化时，砖墙与屋盖间必然有较大的剪切变形，因此，除八字形裂缝外，在屋盖与墙体或圈梁与墙体交界处，还会出现较大的水平裂缝。砌块结构裂缝与砖砌体裂缝相似，但更普遍更严重，尤其是工业废料砌块，原因是砌块本身存在后期收缩，砌块与砂浆的粘结力比砖差，砌体抗拉、抗剪强度比砖砌体低，仅为砖砌体的25％～30％和40％～50％。图13低温或收缩产生的倒八字裂缝图14混凝土现浇楼板收缩裂缝3.3.5碳化锈蚀裂缝我国《钢铁工业建(构)筑物可靠性鉴定规程》关于钢筋混凝土结构耐久性给定了评估方法，该方法主要建立在混凝土碳化及钢筋锈蚀的基础上，认为混凝土碳化到钢筋部位，钢筋失去了混凝土钝化膜保护，会逐渐生锈，钢筋生锈后体积膨胀，会引起混凝土沿钢筋开裂；混凝土裂缝的开展，反过来又促使钢筋更快锈蚀，尤其是当环境湿度较大，周围存在有害介质时，这种恶性循环速度显著加快。因此，碳化锈蚀裂缝，必须给予高度重视。如图15，碳化锈蚀裂缝的特征是，裂缝沿钢筋分布，系由膨胀铁锈向外将混凝土胀开，裂缝周围混凝土发酥，高出原有混凝土表面，并附着有褐色锈渍渗出物。图15碳化钢筋锈蚀产生的顺筋裂缝3.3.6反复冻融产生的裂缝试验研究表明，长期与水接触的混凝土，当温度为-4～-200C时，表现为“冷胀热缩”。寒冷地区的外露混凝土结构，年复一年地遭受雨雪浸蚀，长期处于干湿交替、反复冻融的状态下，当混凝土密实度较差、空隙率较大时，容易产生如图16所示的冻胀裂缝，造成结构表面混凝土酥松、剥落，引起钢筋锈蚀。图16反复冻融产生的裂缝3.3.7沉缩裂缝混凝土在硬化过程中，因塑性下沉所产生的裂缝称为沉缩裂缝，或塑性收缩裂缝。沉缩裂缝一般在混凝土浇筑后1～3小时发生，主要出现在结构变截面处、梁板交接处、梁柱交接处及顺钢筋部位，如图17所示。沉缩裂缝形态与收缩裂缝相似，为水平分布，呈两端细中间粗的枣核状。引起混凝土沉缩的主要原因是水灰比及混凝土流动性过大，致使混凝土产生泌水下沉；或水分蒸发过快，使混凝土结硬时下沉加大；或振捣不充分，混凝土未沉实或沉实不均匀。沉缩变形比收缩变形大数十倍。沉缩裂缝一般可通过初凝前的二次抹面—收水压实处理克服。图17混凝土沉缩及泌水产生的顺筋裂缝3.3.8其它混凝土结构火灾后产生的裂缝如图18，模板变形产生的裂缝如图19，支撑下沉产生的裂缝如图20，浇筑过快或高度过高混凝土下沉产生的裂缝如图21，碱骨料反应产生的梁柱轴向裂缝及墙面网状裂缝如图22，掺合料不均匀产生的局部膨胀收缩裂缝如图23，拌合或运输时间过长产生的网状裂缝如图24，振捣不充分产生的局部裂缝如图25。图18火灾引起的裂缝图19摸板变形产生的裂缝图20支撑下沉产生的裂缝图21快速浇筑及混凝土沉降产生的裂缝图22碱骨料反应产生的梁柱轴向裂缝及墙面网状裂缝图23掺合料不均产生的局部膨胀收缩裂缝图24拌合或运输时间过长产生的网状裂缝图25振捣不充分产生的局部裂缝3.5工程实例3.5.1北京市对外经委热力站结构裂缝（图26）该建筑为底层空旷之三层砖混结构，现浇楼盖，设主次梁。该结构裂缝主要出现在主梁端部及临近次梁部位，斜向，缝宽0.5～0.9mm，贯穿整个梁高。经复算，该裂缝主要是由于大梁受剪承载力严重不足所致。二层120砖隔墙、加气砼砌块隔墙及楼梯间240砖墙，裂缝也较普遍，缝宽1～2mm。原因是大梁临近受剪承载力极限状态，过大的裂缝和变形将楼层荷载转移至非承重隔墙所致。受剪承矩载力严渐重不足L3L4图26艇北京削市对外经响委热力站刷结构裂缝3.5.示2辽阳混化纤总厂昼热电厂6玻.3kV冤母线室结缎构裂缝（帆图27）该结构平挤面为10云.8m×创71.6帝m，RC歌地下室箱泊形基础，明上部为假朴两层砖混舌结构。该疯房屋外纵宿墙连同圈狗梁，在中倍部出现较极为严重的湖竖向裂缝朱，上大下俯小，宽1茄5～20放mm。裂柱缝原因有告三：1.结构盯构造不合芦理：箱形更基础设两全道沉降缝度，而上部矮结构不设森缝，上部涨结构无法茎适应地基朗的不均匀涌沉降；2.外偿纵墙长报71.色6m，偶墙体不椅设伸缩列缝，违优反规范样规定；3.大挖量污水社顺管道汤流入地奔下室，蛇致使地庭基土和补下部结从构严重才受损。房屋纵墙罪裂缝示意夹板墙整集体外包加收固图27诸辽阳化兆纤总厂热铁电厂6.遮3kV母借线室结构孝裂缝3.5灭.3粘怡丽园呀小区1肾号楼结置构裂缝竹（图2准8）该楼为地箱下一层地斥上六层砖涂混结构，团长114波.8m，绣9单元，纹设两道伸喉缩缝。该姻结构裂缝救主要发生加在伸缩缝辱附近的地姐下室顶板帜及其邻接真的上下墙盗体，墙体末缝宽0.虚15～0啊.4mm断，顶板板旨面缝宽0西.3～0丧.4mm蠢，板底0这.15～编0.2m霸m。裂缝特原因是顶漠板砼在伸详缩缝处未活断开，而闻是浇筑为收一整体，亦这样致使间伸缩缝失伯去了消减芽收缩温度乞应力的作劫用。平面图顶板裂缝谋图E轴地惊下室、首冶层墙体裂照缝F轴地下室剩、首层墙蔽体裂缝B轴回地下室紧墙体裂葱缝墙体裂缝并示意图顶板裂叮缝补强借加固图图28按怡丽园小违区1号楼结构愚裂缝3.5私.4取北京市桑友谊商块店热力泄站结构索裂缝（唯图29皱）该建筑因为两层滚砖混结置构，现肺浇楼盖屠。其8欢.4m伐大梁普用遍裂缝呆，缝宽托0.2痕～0.踏3mm趋，个别号0.5是mm。优经计算仍，该梁鞠截面偏红小，砼饲强度偏格低，梁持抗裂度里较低，辫Kf＝0.4妈1～0.丘59，w＝0.咬17～淹0.2丙9mm味，故为尚典型受主力裂缝蔬。屋面大参梁支承盾处的墙溜体裂缝欧，宽0蹄.4m皂m，系庆构造不芹当的局绵压裂缝佣。砼大梁裂颈缝示意梁端支承夸墙体裂缝图29蠢北巾京市友脊谊商店筑热力站别结构裂姨缝3.5.躺5东敞尘花园3号凉楼裂缝（偶图30）该楼为狐四层砖译混结构桃。裂缝粪主要出隔现在顶冶层墙体桌，以尽仆端较多增。缝宽羞0.3浮～1.弯6mm弓，贯穿船整个墙工厚。斜沟向裂缝宰起始于贝屋面圈赖梁底面爆，呈3令00～厅500圾角向下摇延伸，怖止于构确造柱。巧该裂缝剪主要属零温度收略缩裂缝咳，内因胶是砂浆躺强度太禾低，f2＝0.轧52～归1.0过6Mp祸a，构总造柱及葬圈梁砼值强度fcu≤10M芽pa。图30扬东敝叹花园3货#楼裂灰缝3.5械.6筹中国电爪影科学矮研究所寸放映厅洗楼板裂钓缝（图院31）该放映厅源为四层现扬浇砼框架方结构，密匹肋楼板，叛板厚较薄艇，仅90宋mm。首絮层楼板在艺浇筑砼后述第二天就爸出现严重凝裂缝，网近状，不规托则，宽0院.1～0个.2mm桂，普遍伴育有渗水现萍象。该裂贵缝系水泥修安全性及慨外加剂选考用不当所民致；2－屋4层改换街了水泥品尽种及砼配购比，未见量裂缝。图31制中国飞电影科吐学研究梯所放映办厅楼板研裂缝3.5.泳76仍18厂3浅01＃302＃住宅楼裂碑缝（图3免2）该两栋严楼为六胳层砖混怕住宅结姑构，预港制楼板阔及屋面敢板，现拘浇砼阳坟台及拆济线型半台封闭大氧雨棚。增裂缝主歼要发生顾在顶层纺墙体，摊以东西融尽端较岔为严重勤。墙体恳斜向裂制缝一般趣以预制稍板与现剩浇板结恐合部位揪为起点杆，成4戏5o～60o角向外向谊下延伸，得缝宽0.缩慧5～1m渠m。水平金缝主要发膊生在屋面绝结构与墙窜体交界面码。该裂缝撤属温度伸蛙缩裂缝，倍原因是屋浩面现浇雨婆棚裸露面狭积过大，辩加之屋面串保温隔热苍层太薄。a）斜匠向裂缝b）门馋窗洞角幼裂c）水借平裂缝图32赢618甩厂301＃302＃住宅楼四裂缝3.5迷.8勾空军航正空四站爪研究所犯车宿楼公裂缝（僻图33暖）四层，菜局部五布层，底赠框砖混柜结构。劣该楼主遥要表现源为楼板很横向裂绑缝，裂仅缝多位渗于主跨进中部区叮域，上给下贯通路，宽0萄.2～诵1.2继mm，为属收缩氧温度裂掠缝。此左外，顶硬层墙体男门窗洞勿角部裂红缝也较妄多，往饲下逐层携递减，极尽端较痛多，中饶部较少竞，缝宽互0.4法～0.蹄8mm赢；该裂恨缝属典捡型温度家收缩裂热缝。底层楼盖佣板、梁裂钉缝示意温度收兄缩裂缝门窗角部靠墙体裂夺缝示意图33挡空军航空僵四站研究伟所车宿楼去裂缝3.5可.9励西萨摩阿亚使馆严建筑裂臂缝（图腐34）该建筑赖由办公途楼A、琴住宅B保及连廓钥C组合锣而成，桌分别为辟框架结勉构和砖含混结构授，二层感。西萨迟摩亚为尖南太平驰洋岛国荒，地震来频繁，茧估计设友防烈度最在8度枣左右。A楼现浇阶框架纵横惑梁裂缝较床多，垂直附于梁轴，借呈枣核状苦，宽0.攀2mm左碑右，深3酸－5mm洽，顶层多秃，底层少影，中部多幻玉，周边少磨。据查，茶大多数裂砌缝在拆模歇后1～2旗周发现，轿个别裂缝境呈现出渗胖水现象。播该裂缝属篮早期收缩止温度裂缝施，客观原帐因可能是耍国内传统仆浇筑养护抢方法适应篇不了赤道株炎热气候塞影响，加因之砂子偏否细，且杂仔质较多所拼致。B楼砼砌敌块墙及A绳楼填充墙妥也存在较杨多裂缝，屠裂缝集中刊在门窗洞何角部及两津种结构交窜界面，属衰收缩温度置裂缝。连廓C裂袋缝，主要扩是框架柱凶顺筋裂缝财，位于连安廓外侧受斧雨淋面，盘宽0.8访～2mm泛，长1～陡2m，伴沟随有钢筋父锈蚀及砼季胀裂现象柏。原因是房诚海砂未经场彻底清洗意，柱子长惹期处在干驶湿交替环望境。⑥轴K旺J-留1框架断梁裂缝填充墙裂程缝柱子顺筋迹裂缝窗洞角部勤裂缝开展程过程图34己西曾萨摩亚傅使馆建勤筑裂缝4裂缝骑危害性辫评定裂缝对建刻筑危害主丑要表现在采对结构持泽久承载力侦和建筑正腿常使用功堤能的降低部。对于无顷筋结构，疫受力裂缝三的出现预脑示着结构渣承载力不待足或存在锯严重问题稼；对于配序筋结构，酱裂缝的存能在及超标配会引起钢锦筋锈蚀，娘降低结构尝耐久性；役受力裂缝盟的出现预世示着结构勇承载力可勇能不足。侨裂缝对建隙筑正常使践用功能的领影响，主萌要是降低洒了结构的叠防水性能锦和气密性皆，影响建下筑物美观龙，给人们繁造成一种码不安全的获精神压力宝和心理负览担。危害骗性大小与米裂缝性状加、结构功揪能要求、的环境条件帝及结构抗劫蚀性有关圈，其主要修变量是裂叫缝宽度，氧表现在钢盘筋锈蚀及根结构渗漏母均随裂缝浑宽度的增附大而加快板。当裂缝批宽度大到含一定程度促，则认为偷是不允许条的，必须演进行修补陆处理；相轿反，当裂于缝宽度小重于一定数状值，其不奥利影响就据完全可以邮忽略不计忌。根据国伶内外经验亏，必须修怪补与无须萌修补的裂暴缝宽度限棍值，可按充表1采用摄。从耐久躬性可考虑四，表1中劳裂缝宽度圆限值主要需考虑的是汗环境因素诉及钢筋锈肯蚀敏感性鸦。环境因超素分为“涉恶劣的”再、“中等驴的”和“蔑优良的”情三挡。“挨恶劣的”园指露天受智雨淋，处庄于干湿交货替状态或潮湿状态寒结冻，或受贱海水及有闪害气体腐斥蚀环境；粉“中等的扇”指不被四雨淋的一辨般地上结帝构，浸泡削在水中不央结冰的地借下结构及符水下结构颜；“优良怕的”指与搁外界大气同及腐蚀环棍境完全隔砍绝的情况要。对钢筋变腐