砌體結(jié)構(gòu)變形裂縫預(yù)防與控制

□文/余龍娥 趙曉燕 張東強(qiáng) 樊春陽

砌體結(jié)構(gòu)裂縫不僅種類繁多，而且較為普遍，輕微者影響建筑物美觀，造成滲漏，嚴(yán)重者降低建筑結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、穩(wěn)定和整體性、耐久性，甚至還會(huì)導(dǎo)致整體倒塌的重大質(zhì)量事故。因此，正確分析其成因、切實(shí)加以防治十分必要。

一、裂縫的形態(tài)

按裂縫的成因，墻體裂縫可分為受力裂縫和非受力裂縫兩大類。各種直接荷載作用下，墻體產(chǎn)生的裂縫稱為受力裂縫。而砌體因收縮、溫度、濕度變化，地基沉陷不均等引起的裂縫是非受力裂縫，又稱變形裂縫。砌體房屋的裂縫中變形裂縫占80%以上，其中溫度裂縫更為突出。相對于受力裂縫，變形裂縫的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素復(fù)雜得多，本文主要分析砌體結(jié)構(gòu)的變形裂縫。

1、溫差變形引發(fā)的砌體結(jié)構(gòu)裂縫。這類裂縫較普遍地表現(xiàn)為建筑物（特別是那些縱向較長的）頂層兩端內(nèi)外縱墻上的斜裂縫，其形態(tài)呈“八”字或“X”型，且顯對稱性，但有時(shí)僅一端有，輕微者僅在兩面端一至兩個(gè)開間內(nèi)出現(xiàn)，嚴(yán)重者會(huì)發(fā)展至房屋兩端1/3縱長范圍內(nèi)，并由頂層向下幾層發(fā)展。

溫差裂縫尚有屋面結(jié)構(gòu)與其下相應(yīng)砌體之間的水平縫、包角水平縫、沿窗上下角水平縫、女兒墻根部水平縫及出現(xiàn)在靠近外縱墻的橫墻上的內(nèi)高外低斜裂縫等等。防治這類裂縫的有效措施是加設(shè)混凝土窗臺(tái)盤，它不僅可以防裂縫，還可有效地解決鋁合金等窗框安裝配合問題，防止窗周滲漏。

2、收縮引起的砌體結(jié)構(gòu)裂縫。因砌塊收縮引起的墻體裂縫，在混凝土砌塊房屋中比較普遍。在內(nèi)外墻、在房屋的各層均可能出現(xiàn)。干縮裂縫形態(tài)一般有：（1）在墻體中部出現(xiàn)的階梯形裂縫；（2）環(huán)塊體周邊灰縫的裂縫；（3）在外墻的窗下墻出現(xiàn)豎向均勻裂縫；（4）山墻等大墻面出現(xiàn)的豎向、水平向裂縫。收縮裂縫一般多出現(xiàn)在下部幾層，有的砌塊房屋山墻大墻面中間部位出現(xiàn)了由底層一直延伸至3、4層的豎向裂縫。由于砌筑砂漿強(qiáng)度不高，灰縫不飽滿，干縮引起的裂縫往往呈發(fā)絲狀分散在灰縫縫隙中，清水墻時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有粉刷抹面時(shí)就顯露出來。干縮引起的裂縫寬度不大，且裂縫寬度較均勻。

3、地基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫。地基、基礎(chǔ)、建筑物構(gòu)成一個(gè)整體，共同工作。影響地基沉降裂縫的因素有土的性質(zhì)、建筑物與地基的剛度、基礎(chǔ)與建筑物的尺寸形狀、材料的彈塑性性質(zhì)、徐變等。一般在建筑物下部，由下往上發(fā)展，呈“八”字、倒“八”字、水平及豎縫。當(dāng)長條形的建筑物中部沉降過大，則在房屋兩端由下往上形成正“八”字縫，且首先在窗對角突破；反之，當(dāng)兩端沉降過大，則形成的兩端由下往上的倒“八”字縫，也首先在窗對角突破，還可在底層中部窗臺(tái)處突破形成由上至下豎縫；當(dāng)某一端下沉過大時(shí)，則在某端形成沉降端高的斜裂縫；當(dāng)縱橫墻交點(diǎn)處沉降過大，則在窗臺(tái)下角形成上寬下窄的豎縫，有時(shí)還有沿窗臺(tái)下角的水平縫；當(dāng)外縱墻凹凸設(shè)計(jì)時(shí)，由于一側(cè)的不均勻沉降，還可導(dǎo)致在此處產(chǎn)生水平推力而組成力偶，從而導(dǎo)致此交接處的豎縫。對于不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫應(yīng)以預(yù)防為主，即無地質(zhì)勘察資料嚴(yán)禁做施工圖設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按圖施工，不得擅自更改、任意處理，根據(jù)本地區(qū)通病，如能在那些開大窗洞的教學(xué)樓底層窗臺(tái)下設(shè)置構(gòu)造圈梁與地梁構(gòu)成剛度較大的復(fù)合墻梁結(jié)構(gòu)，對防止所述裂縫有明顯效果。治理的原則是，觀測裂縫發(fā)展的速度、部位、程度，決定是表面處理還是上部加固或基礎(chǔ)加固處理。

二、裂縫的預(yù)防與控制

在目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平下，尚不能完全防止和杜絕由于鋼筋混凝土屋蓋的溫度變形和砌體干縮變形引起的墻體局部裂縫。只能通過一些合理的構(gòu)造措施，使砌體房屋墻體的裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展達(dá)到可接受的程度。建筑物的長度即伸縮縫、沉降縫或控制縫間距與溫度裂縫、干縮裂縫和沉降裂縫的產(chǎn)生有很大關(guān)系。按照歐美規(guī)范，如英國規(guī)范規(guī)定，對粘土磚砌體的控制間距為10～15m，對混凝土砌塊砌體一般不因大于6m；美國混凝土協(xié)會(huì)（ACI）規(guī)定，無筋砌體的最大控制縫間距為12～18m，配筋砌體的控制縫間距不超過30m，這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于我國砌體規(guī)范的規(guī)定。這也是按我國砌體規(guī)范的溫度縫和有關(guān)抗裂構(gòu)造措施不能消除墻體裂縫的一個(gè)重要原因。

1、溫度變化引起的墻體開裂。防止主要由溫度變化引起的砌體結(jié)構(gòu)開裂，宜采取下列措施：（1）當(dāng)采用整體式或裝配式的鋼筋混凝土屋蓋時(shí)，宜在屋蓋上設(shè)置保溫層或隔熱層；（2）在屋蓋的適當(dāng)部位設(shè)置控制縫，控制縫的間距不大于30m；（3）當(dāng)采用現(xiàn)澆混凝土挑檐的長度大于12m時(shí)，宜設(shè)置分隔縫，分隔縫的寬度不應(yīng)小于20mm，縫內(nèi)用彈性油膏嵌縫；（4）建筑物溫度伸縮縫的間距應(yīng)滿足現(xiàn)行《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，控制縫宜在建筑物墻體的適當(dāng)部位設(shè)置，控制縫的間距不宜大于30m；（5）非地震地區(qū)，在房屋頂層宜設(shè)鋼筋混凝土圈梁。若采用鋼筋混凝土圈梁，圈梁不宜外露。若不設(shè)圈梁，可在屋蓋四周檐口下的砌體內(nèi)，配置適當(dāng)轉(zhuǎn)角鋼筋。

2、墻體材料的干縮引起的開裂。防止主要由墻體材料的干縮引起的裂縫，可采用下列措施：（1）選用干縮值低的墻材。控制砌筑時(shí)材料的含水量（先讓材料干縮后砌墻）。采用低強(qiáng)度砂漿和長度小的磚塊，可以避免磚塊的斷裂，并將細(xì)小裂縫均勻分散到各個(gè)垂直的灰縫隙中，避免變形和應(yīng)力集中，累加出現(xiàn)大裂縫；（2）面積較大的墻體采用在墻體內(nèi)增設(shè)構(gòu)造梁柱的構(gòu)造措施。如墻體長度超過5m，可在中間設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱；當(dāng)墻體高度超過3m（120mm厚墻）或4m（≥180mm厚墻）時(shí)，須在墻中腰處增設(shè)鋼筋混凝土腰梁，或設(shè)置伸縮縫；（3）嚴(yán)格控制以膠凝材料為原料的砌塊的齡期，不足28d的不應(yīng)進(jìn)入施工現(xiàn)場。對于混凝土制品，如果以90d的干燥收縮值為基準(zhǔn)，28d只完成收縮的80%左右。而且這類砌塊，28d前含水率大，物理化學(xué)變形不穩(wěn)定，干燥收縮值大，特別是蒸壓加氣混凝土，出廠含水率有時(shí)高達(dá)60%以上；（4）正確掌握各種砌塊使用時(shí)的含水率。輕集料混凝土空心砌塊和蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊砌筑時(shí)的含水率分別控制為5%～8%和15%、20%以內(nèi)。砌體在生產(chǎn)儲(chǔ)存期、運(yùn)輸、現(xiàn)場堆放等均要防止被水浸濕，雨季還應(yīng)做好對砌塊和砌體的遮蓋。施工時(shí)，一般提前1～2d灑水濕潤。

3、地基沉降引起的開裂。防止主要由地基沉降引起的裂縫，可采用下列措施：（1）建筑物的體型力求簡單；（2）合理設(shè)置沉降縫。在建筑物平面轉(zhuǎn)折處、建筑高度荷載突變處、結(jié)構(gòu)類型不同處以及地基土軟硬交界處設(shè)置沉降縫；（3）減輕結(jié)構(gòu)自重；（4）增強(qiáng)建筑物的剛度和強(qiáng)度。設(shè)置封閉圈梁和構(gòu)造柱，特別是增強(qiáng)頂層和底層圈梁、合理布置縱橫墻、采用整體性好、剛度大的基礎(chǔ)形式等；（5）減小或調(diào)整基底的附加應(yīng)力。改變基礎(chǔ)地面尺寸，使不同荷載的基礎(chǔ)沉降量接近。

三、結(jié)論與建議

1、墻體的溫度應(yīng)力與溫差成正比，隨水平阻力系數(shù)和建筑物長度（或伸縮縫間距）非線性增加。

2、墻體的收縮變形與墻體材料、砌塊的含水率以及建筑物的長度有關(guān)。粘土和混凝土砌體對含水率變化的反應(yīng)不同，當(dāng)失去水分時(shí)混凝土砌塊會(huì)收縮，而粘土砌塊會(huì)隨含水率的增大而膨脹。

3、地基沉降裂縫的內(nèi)力和變形形態(tài)與土的性質(zhì)、建筑物與地基的剛度、基礎(chǔ)與建筑物的尺寸形狀、材料的彈塑性性質(zhì)、徐變等有關(guān)。

4、影響砌體結(jié)構(gòu)裂縫的因素較多，有些裂縫是由多種因素引起的混合裂縫。設(shè)計(jì)時(shí)可通過構(gòu)造措施來防止和減輕砌體結(jié)構(gòu)裂縫造成的危害。