砌體結(jié)構(gòu)溫度裂縫分析及預(yù)防措施

向雪萍

溫度裂縫是砌體結(jié)構(gòu)常見裂縫之一,通常在建筑物建成1年～2年后出現(xiàn)。砌體屬于脆性材料,裂縫的存在降低了墻體的整體性,耐久性和抗震性。同時墻體的裂縫給居住者在感官上和心理上造成不良影響。特別是隨著我國墻改,住房商品化的進展,人們對居住環(huán)境和建筑質(zhì)量的要求不斷提高,對建筑物墻體裂縫的控制要求更為嚴格。因此加強砌體結(jié)構(gòu)的抗裂措施,已成為房屋所有者,國家行政主管部門及開發(fā)商共同關(guān)注的話題。

1 溫度裂縫產(chǎn)生的原因分析

溫度的變化會引起材料的熱脹冷縮。夏天,在陽光的照射下屋面板溫度可達60℃～70℃,而在其下的磚砌體溫度僅為30℃～35℃,如此大的溫差,再加上混凝土的線性膨脹系數(shù)與砌體的不同(比如是磚砌體的2.4倍),屋蓋和墻體的剛度又不同,當溫度變化時,由于鋼筋混凝土溫度變形大,砌體溫度變形小,屋蓋伸長變形受到墻體的阻礙,因而在屋蓋中引起壓應(yīng)力,在墻體中引起拉應(yīng)力和剪應(yīng)力,房屋頂層端部墻體應(yīng)力最大。當墻體中的主拉應(yīng)力或剪應(yīng)力超過砌體的抗拉或抗剪強度時,就會在墻體中產(chǎn)生裂縫。沿墻體分布的剪應(yīng)力大致為兩端最大,中部最小。由于端部的正應(yīng)力較小,主拉應(yīng)力接近于剪應(yīng)力,因此可能引起斜裂縫。另一方面,砌體的收縮應(yīng)變在正常溫度下可不考慮;而鋼筋混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)?×10-4～4×10-4,當溫度降低或鋼筋混凝土干縮時,則產(chǎn)生與上述相反的作用,在屋蓋和樓蓋中引起拉應(yīng)力和剪應(yīng)力,當拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時,在屋蓋和樓蓋中將產(chǎn)生裂縫。

2 溫度裂縫的特征

溫度裂縫是從頂部開始,越往下層裂縫越輕。房屋長高比越大,裂縫越重。條式房屋的中間單元裂縫輕,兩端部單元裂縫較重。從整體上看,房屋內(nèi)部墻體比外部墻體裂縫重,而內(nèi)橫墻裂縫較輕,內(nèi)縱墻裂縫較重。從施工角度看,夏天施工時的裂縫輕,冬天施工時的裂縫重。

3 溫度裂縫出現(xiàn)的主要形式及成因

3.1 頂層墻體裂縫

由于鋼筋混凝土屋蓋與墻體溫度變形的差異,在頂層墻體上產(chǎn)生沿窗洞口的“八”字形裂縫或水平裂縫。因為頂層內(nèi)縱墻和橫墻與屋面板的溫差比相應(yīng)的外縱墻和山墻大,所以屋內(nèi)墻體裂縫比外墻重。

3.2 墻體豎直裂縫

一些平面比較復(fù)雜的建筑,常在墻體轉(zhuǎn)折處出現(xiàn)垂直裂縫。情況嚴重的出現(xiàn)上下貫通的豎直通縫,并伴有墻體彎曲撓折現(xiàn)象。其原因在于:同一個方向的墻體不在同一個平面內(nèi),溫度作用下的墻體整片變形錯位,對互連的垂直方向墻體產(chǎn)生剪切變形。同理,相互垂直或成某一角度的墻體由于溫度變形也易產(chǎn)生豎直裂縫和彎曲變形。

3.3 圈梁下墻體裂縫

設(shè)置圈梁不但可以增加建筑物的整體性和延性,提高抗震能力,而且還可以增加墻體的抗裂能力。但是,在有的建筑物中圈梁下卻出現(xiàn)了許多“八”字形裂縫,越靠近山墻越明顯,這是由于建筑物過長,未設(shè)伸縮縫?；螂m設(shè)縫但由于圈梁是連續(xù)貫通的,使圈梁很長,溫度變形量比墻體大很多,這樣,圈梁在溫度的變化下對墻體產(chǎn)生拉力或推力,致使其下部墻體開裂。

3.4 女兒墻裂縫

設(shè)置女兒墻的建筑常在女兒墻壓頂下部出現(xiàn)斜裂縫,并且端部較明顯;另外在女兒墻轉(zhuǎn)角處也多出現(xiàn)裂縫。其原因在于女兒墻鋼筋混凝土壓頂無保溫措施,與下部的屋面板和墻體相比受溫度影響更嚴重,其大氣物理條件在整幢建筑中最為惡劣,在此條件下,壓頂將其下面的女兒墻拉出斜裂縫。

另外,在女兒墻的根部和平屋面交接處也易出現(xiàn)裂縫。這是因為鋼筋混凝土屋蓋和屋面的水泥砂漿面層在氣溫升高后的伸長比磚墻大,因此對墻體產(chǎn)生推力,導(dǎo)致女兒墻開裂。溫差越大,房屋越長,面層砂漿越密越厚,推力越大,墻體開裂越嚴重。

通常情況下,溫度裂縫的危害不大。但是如果遇到地震或在水平荷載作用下就有可能導(dǎo)致房屋的破壞。因此,在設(shè)計中,應(yīng)該采取有效措施,防止溫度裂縫的發(fā)生。

4 預(yù)防溫度裂縫的措施

1)建筑設(shè)計時應(yīng)考慮溫度影響,盡量使平面布局規(guī)則簡單。房屋長高比不宜太大,一般應(yīng)控制在2.5～3.0之間。當不能滿足以上要求時,應(yīng)設(shè)置伸縮縫。2)根據(jù)砌體房屋墻體材料和建筑體型,屋面構(gòu)造選擇適合的溫度伸縮區(qū)段,按照GB 50003-2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范表6.3.1的要求設(shè)置伸縮縫,寬度不宜小于30 mm。3)屋面應(yīng)設(shè)置有效的保溫層或隔熱層。設(shè)計上必須按建筑節(jié)能標準,對屋面保溫層進行熱工計算,對保溫材料提出質(zhì)量密度,粒徑,導(dǎo)熱系數(shù)及含水率等技術(shù)指標的要求,在施工上應(yīng)嚴格按照設(shè)計和施工規(guī)定進行施工,確保屋面保溫層的質(zhì)量。4)采用裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋或瓦材屋蓋,木屋蓋,輕鋼屋蓋。5)設(shè)置分隔縫或滑動層。a.屋面保溫層或屋面剛性面層及砂漿找平層設(shè)置分隔縫,其間距不大于6 m,并與女兒墻隔開,縫寬不小于30 mm;b.在屋蓋的適當部位設(shè)置分隔縫,間距不大于20 m;c.當現(xiàn)澆混凝土挑檐或坡屋頂?shù)拈L度大于12 m時,宜沿縱向設(shè)置分隔縫或沿坡頂脊部設(shè)置分隔縫,縫寬不小于20 mm,縫內(nèi)用防水彈性材料嵌填;d.當房屋進深較大時,在沿女兒墻內(nèi)側(cè)的現(xiàn)澆板處設(shè)置局部分隔縫,縫寬不小于20 mm,縫內(nèi)用防水彈性材料嵌填;e.在混凝土屋面板和墻體圈梁間設(shè)置滑動層?；瑒訉涌刹捎脙蓪佑蜌謯A滑石粉或橡膠片:對較長的縱墻可只在兩端的2個～3個開間內(nèi)設(shè)置,對橫墻可只在其兩端各1/4墻長范圍內(nèi)設(shè)置。6)女兒墻應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱,其間距不大于4 m,構(gòu)造柱應(yīng)伸入女兒墻頂,并與現(xiàn)澆混凝土壓頂澆在一起。壓頂板的縱向鋼筋不宜小于3Ф 6,橫筋Ф 4@100,且宜為焊接網(wǎng)片。7)其他加強措施詳見GB 50003-2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第6.3節(jié)。

5 溫度裂縫的治理措施

1)若屋面保溫層未達到熱工要求和節(jié)能標準時,應(yīng)重新改做屋面保溫層,以防止裂縫繼續(xù)發(fā)展。2)溫度裂縫有一個發(fā)展階段,等觀察一段時間,裂縫再無新的變化時再采取治理措施。鑒定裂縫是否穩(wěn)定的方法:在裂縫內(nèi)嵌抹水泥漿或玻璃紙,形態(tài)完整無損,說明裂縫已基本穩(wěn)定。3)當細小裂縫不影響使用可不修補,當裂縫造成墻面滲水,可用壓力灌漿法進行處理,即用灰漿泵將含有膠合材料的水泥砂漿或化學(xué)砂漿灌入裂縫內(nèi)使之粘合成整體。4)對于裂縫較多并且穿墻厚,影響美觀和正常使用時,可在墻體兩側(cè)用4Ф 6@200或Ф 6@500鋼筋網(wǎng)片,兩側(cè)網(wǎng)片用鐵絲固定后,然后噴射砂漿或分層抹上密綴的砂漿層,以形成組合墻體。

6 結(jié)語

建筑物產(chǎn)生溫度裂縫是一個比較普遍的現(xiàn)象,但是如果人們對它足夠重視,在設(shè)計中采取相應(yīng)的預(yù)防措施,施工時嚴格按操作規(guī)程進行施工,就一定能夠避免溫度裂縫的出現(xiàn)。

[1] 張春香.磚混住宅女兒墻溫度裂縫的分析與預(yù)防[J].山西建筑,2008,34(2):173-174.