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2三4三拌三合或三运输三时间三过长产三生的三网状三裂缝图2三5三振三捣不三充分三产生三的局三部裂三缝3.三5三工程三实例3.三5.三1三北京三市对三外经三委热三力站三结构三裂缝三（图三26三）该建三筑为三底层三空旷三之三三层砖三混结三构，三现浇三楼盖三，设三主次三梁。三该结三构裂三缝主三要出三现在三主梁三端部三及临三近次三梁部三位，三斜向三，缝三宽0三.5三～0三.9三mm三，贯三穿整三个梁三高。三经复三算，三该裂三缝主三要是三由于三大梁三受剪三承载三力严三重不三足所三致。二层三12三0砖三隔墙三、加三气砼三砌块三隔墙三及楼三梯间三24三0砖三墙，三裂缝三也较三普遍三，缝三宽1三～2三mm三。原三因是三大梁三临近三受剪三承载三力极三限状三态，三过大三的裂三缝和三变形三将楼三层荷三载转三移至三非承三重隔三墙所三致。受剪三承载三力严三重不三足L3L4图2三6三北京三市对三外经三委热三力站三结构三裂缝3.三5.三2三辽阳三化纤三总厂三热电三厂6三.3三kV三母线三室结三构裂三缝（三图2三7）该结三构平三面为三10三.8三m×三71三.6三m，三RC三地下三室箱三形基三础，三上部三为假三两层三砖混三结构三。该三房屋三外纵三墙连三同圈三梁，三在中三部出三现较三为严三重的三竖向三裂缝三，上三大下三小，三宽1三5～三20三mm三。裂三缝原三因有三三：1.三结构三构造三不合三理：三箱形三基础三设两三道沉三降缝三，而三上部三结构三不设三缝，三上部三结构三无法三适应三地基三的不三均匀三沉降三；2.三外纵三墙长三71三.6三m，三墙体三不设三伸缩三缝，三违反三规范三规定三；3.三大量三污水三顺管三道流三入地三下室三，致三使地三基土三和下三部结三构严三重受三损。房屋三纵墙三裂缝三示意夹板三墙整三体外三包加三固图2三7三辽三阳化三纤总三厂热三电厂三6.三3k三V母三线室三结构三裂缝3.三5.三3三怡丽三园小三区1三号楼三结构三裂缝三（图三28三）该楼三为地三下一三层地三上六三层砖三混结三构，三长1三14三.8三m，三9单三元，三设两三道伸三缩缝三。该三结构三裂缝三主要三发生三在伸三缩缝三附近三的地三下室三顶板三及其三邻接三的上三下墙三体，三墙体三缝宽三0.三15三～0三.4三mm三，顶三板板三面缝三宽0三.3三～0三.4三mm三，板三底0三.1三5～三0.三2m三m。三裂缝三原因三是顶三板砼三在伸三缩缝三处未三断开三，而三是浇三筑为三一整三体，三这样三致使三伸缩三缝失三去了三消减三收缩三温度三应力三的作三用。平面三图顶板三裂缝三图E三轴地三下室三、首三层墙三体裂三缝F轴地三下室三、首三层墙三体裂三缝B三轴地三下室三墙体三裂缝墙体三裂缝三示意三图顶板三裂缝三补强三加固三图图2三8三怡丽三园小三区1三号楼结三构裂三缝3.三5.三4三北京三市友三谊商三店热三力站三结构三裂缝三（图三29三）该建三筑为三两层三砖混三结构三，现三浇楼三盖。三其8三.4三m大三梁普三遍裂三缝，三缝宽三0.三2～三0.三3m三m，三个别三0.三5m三m。三经计三算，三该梁三截面三偏小三，砼三强度三偏低三，梁三抗裂三度较三低，三Kf＝0三.4三1～三0.三59三，w＝0三.1三7～三0.三29三mm三，故三为典三型受三力裂三缝。屋面三大梁三支承三处的三墙体三裂缝三，宽三0.三4m三m，三系构三造不三当的三局压三裂缝三。砼大三梁裂三缝示三意梁端三支承三墙体三裂缝图2三9三北三京市三友谊三商店三热力三站结三构裂三缝3.三5.三5三东敞三花园三3号三楼裂三缝（三图3三0）该楼三为四三层砖三混结三构。三裂缝三主要三出现三在顶三层墙三体，三以尽三端较三多。三缝宽三0.三3～三1.三6m三m，三贯穿三整个三墙厚三。斜三向裂三缝起三始于三屋面三圈梁三底面三，呈三30三0～三50三0角三向下三延伸三，止三于构三造柱三。该三裂缝三主要三属温三度收三缩裂三缝，三内因三是砂三浆强三度太三低，f2＝0三.5三2～三1.三06三Mp三a，三构造三柱及三圈梁三砼强三度fcu≤1三0M三pa三。图3三0三东敝三花园三3#三楼裂三缝3.三5.三6三中国三电影三科学三研究三所放三映厅三楼板三裂缝三（图三31三）该放三映厅三为四三层现三浇砼三框架三结构三，密三肋楼三板，三板厚三较薄三，仅三90三mm三。首三层楼三板在三浇筑三砼后三第二三天就三出现三严重三裂缝三，网三状，三不规三则，三宽0三.1三～0三.2三mm三，普三遍伴三有渗三水现三象。三该裂三缝系三水泥三安全三性及三外加三剂选三用不三当所三致；三2－三4层三改换三了水三泥品三种及三砼配三比，三未见三裂缝三。图3三1三中国三电影三科学三研究三所放三映厅三楼板三裂缝3.三5.三7三6三18三厂3三01＃30三2＃住宅三楼裂三缝（三图3三2）该两三栋楼三为六三层砖三混住三宅结三构，三预制三楼板三及屋三面板三，现三浇砼三阳台三及拆三线型三半封三闭大三雨棚三。裂三缝主三要发三生在三顶层三墙体三，以三东西三尽端三较为三严重三。墙三体斜三向裂三缝一三般以三预制三板与三现浇三板结三合部三位为三起点三，成三45o～6三0o角向三外向三下延三伸，三缝宽三0.三5～三1m三m。三水平三缝主三要发三生在三屋面三结构三与墙三体交三界面三。该三裂缝三属温三度伸三缩裂三缝，三原因三是屋三面现三浇雨三棚裸三露面三积过三大，三加之三屋面三保温三隔热三层太三薄。a）三斜向三裂缝b）三门窗三洞角三裂c）三水平三裂缝图3三2三6三18三厂3三01＃30三2＃住宅三楼裂三缝3.三5.三8三空军三航空三四站三研究三所车三宿楼三裂缝三（图三33三）四层三，局三部五三层，三底框三砖混三结构三。该三楼主三要表三现为三楼板三横向三裂缝三，裂三缝多三位于三主跨三中部三区域三，上三下贯三通，三宽0三.2三～1三.2三mm三，属三收缩三温度三裂缝三。此三外，三顶层三墙体三门窗三洞角三部裂三缝也三较多三，往三下逐三层递三减，三尽端三较多三，中三部较三少，三缝宽三0.三4～三0.三8m三m；三该裂三缝属三典型三温度三收缩三裂缝三。底层三楼盖三板、三梁裂三缝示三意温度三收缩三裂缝门窗三角部三墙体三裂三缝示三意图3三3三空军三航空三四站三研究三所车三宿楼三裂缝3.三5.三9三西萨三摩亚三使馆三建筑三裂缝三（图三34三）该建三筑由三办公三楼A三、住三宅B三及连三廓C三组合三而成三，分三别为三框架三结构三和砖三混结三构，三二层三。西三萨摩三亚为三南太三平洋三岛国三，地三震频三繁，三估计三设防三烈度三在8三度左三右。A楼三现浇三框架三纵横三梁裂三缝较三多，三垂直三于梁三轴，三呈枣三核状三，宽三0.三2m三m左三右，三深3三－5三mm三，顶三层多三，底三层少三，中三部多三，周三边少三。据三查，三大多三数裂三缝在三拆模三后1三～2三周发三现，三个别三裂缝三呈现三出渗三水现三象。三该裂三缝属三早期三收缩三温度三裂缝三，客三观原三因可三能是三国内三传统三浇筑三养护三方法三适应三不了三赤道三炎热三气候三影响三，加三之砂三子偏三细，三且杂三质较三多所三致。B楼三砼砌三块墙三及A三楼填三充墙三也存三在较三多裂三缝，三裂缝三集中三在门三窗洞三角部三及两三种结三构交三界面三，属三收缩三温度三裂缝三。连廓三C裂三缝，三主要三是框三架柱三顺筋三裂缝三，位三于连三廓外三侧受三雨淋三面，三宽0三.8三～2三mm三，长三1～三2m三，伴三随有三钢筋三锈蚀三及砼三胀裂三现象三。原三因是三海砂三未经三彻底三清洗三，柱三子长三期处三在干三湿交三替环三境。⑥轴三KJ三-三1框三架梁三裂缝填充三墙裂三缝柱子三顺筋三裂缝窗洞三角部三裂缝三开展三过程图3三4三西三萨摩三亚使三馆建三筑裂三缝4裂三缝危三害性三评定裂缝三对建三筑危三害主三要表三现在三对结三构持三久承三载力三和建三筑正三常使三用功三能的三降低三。对三于无三筋结三构，三受力三裂缝三的出三现预三示着三结构三承载三力不三足或三存在三严重三问题三；对三于配三筋结三构，三裂缝三的存三在及三超标三会引三起钢三筋锈三蚀，三降低三结构三耐久三性；三受力三裂缝三的出三现预三示着三结构三承载三力可三能不三足。三裂缝三对建三筑正三常使三用功三能的三影响三，主三要是三降低三了结三构的三防水三性能三和气三密性三，影三响建三筑物三美观三，给三人们三造成三一种三不安三全的三精神三压力三和心三理负三担。三危害三性大三小与三裂缝三性状三、结三构功三能要三求、三环境三条件三及结三构抗三蚀性三有关三，其三主要三变量三是裂三缝宽三度，三表现三在钢三筋锈三蚀及三结构三渗漏三均随三裂缝三宽度三的增三大而三加快三。当三裂缝三宽度三大到三一定三程度三，则三认为三是不三允许三的，三必须三进行三修补三处理三；相三反，三当裂三缝宽三度小三于一三定数三值，三其不三利影三响就三完全三可以三忽略三不计三。根三据国三内外三经验三，必三须修三补与三无须三修补三的裂三缝宽三度限三值，三可按三表1三采用三。从三耐久三性可三考虑三，表三1中三裂缝三宽度三限值三主要三考虑三的是三环境三因素三及钢三筋锈三蚀敏三感性三。环三境因三素分三为“三恶劣三的”三、“三中等三的”三和“三优良三的”三三挡三。“三恶劣三的”三指露三天受三雨淋三，处三于干三湿交三替状三态或潮湿三状态三结冻，三或受三海水三及有三害气三体腐三蚀环三境；三“中三等的三”指三不被三雨淋三的一三般地三上结三构，三浸泡三在水三中不三结冰三的地三下结三构及三水下三结构三；“三优良三的”三指与三外界三大气三及腐三蚀环三境完三全隔三绝的三情况三。对三钢筋三腐蚀三影响三程度“大