【摘 要】砌体结构产生裂缝是非常普遍的工程问题,文章针对砌体结构裂缝类型、产生的原因以及预防控制措施进行了分析,仅供参考。 

  【关键词】砌体结构;裂缝;控制   

  砌体结构是由块体材料和砂浆砌筑而成的以墙、柱作为建筑物主要承重构件的结构。砌体结构材料来源广泛、施工工艺设备简单,具有良好的耐火性和耐久性。随着砌体材料技术和建造技术的不断进步,砌体结构目前在我国被广泛地应用。与混凝土结构相比,砌体的自重大,抗拉、抗剪、抗弯强度较低。在各种内外因素作用下,砌体结构容易产生不同类型的变形和裂缝,使结构的整体稳定性降低;较大的变形会影响结构安全、使用功能和抗震性能,如外墙及结构层板面的裂缝会导致渗漏,影响建筑物的使用功能。下面就砌体结构裂缝的类型、成因及预防控制措施加以分析说明。 

  1 砌体结构的裂缝类型及成因 

  1.1 温度裂缝 

  温度的变化会引起砌体的热胀冷缩,当温度变化引起的内应力足够大时,砌体就会产生裂缝,这就是温度缝。以砖砌体为例,混凝土的温度线膨胀系数为10x10-6m/℃,砖砌体的温度线膨胀系数为5x10-6m/℃。由于砌体与混凝土楼板的温度线膨胀系数相差很大,在温度作用下,楼板变形较大,其下的砌体变形相对较小,使砌体和楼板之间产生变形差,楼板的收缩膨胀在砌体中产生很大的拉力和剪力。在温度变化的反复作用下,变形较大的楼板将变形较小的砌体拉剪开裂。 

  温度裂缝常出现在砌体结构房屋顶层两端的墙体上,如在门窗洞口两边的正八字形斜裂缝、内纵墙上的斜裂缝、屋顶圈梁下的水平裂缝等。内应力在结构内的分布情况为:建筑物的两端大,中间小,顶层和底层大,中间层小。 

  温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因,在所有块体材料的墙体上比较普遍。不论何种块体材料,温度裂缝的形态没有本质区别,仅在程度上有所不同,而且分布位置也较集中在建筑物顶层的两端。在建筑物的底层两端也有发现,开裂程度低于顶层。温度裂缝一般经过几个冬夏之后才逐渐趋于稳定。 

  1.2 地基不均匀沉降裂缝 

  建筑物荷载通过基础传给地基,使地基受到压力,地基土受压产生相应的变形。若将建筑物的基础视为一个柔性构件,假定地基土是近似均质的,并且受到均匀荷载的作用,根据角点法理论,建筑物的中部沉降量大,端部沉降量小。 

  实际情况是基础介于完全柔性和完全刚性之间的,基础的刚度在一定程度上能够调整地基反力分布和沉降变形,但是反力分布和沉降变形的总体趋势改变。若把上部结构看作是一个构件,地基的沉降变形引起上部结构的变形,地基中部沉降量大时,则构件产生正弯曲变形。结构中下部受拉,端部受剪,当内应力超过强度极限时,墙体由于剪力形成的主拉应力开裂,裂缝呈正八字形。当建筑物端部沉降过大时,会形成负弯距,内应力产生的主拉应力使墙体产生斜裂缝或倒八字裂缝。 

  不均匀沉降裂缝主要有八字形裂缝、斜裂缝、墙体竖向裂缝、墙体水平裂缝。 

  1.3 干缩裂缝 

  砌块材料具有干缩湿涨的性质。砌块材料的含水率不同,干缩湿涨影响程度也不一致,受砌体材料反复干缩湿涨引起的砌体裂缝为干缩裂缝。普通粘土砖在潮湿情况下会产生较大的湿胀,这种湿胀是不可逆转的变形;其它类型的砌块材料随着含水率的降低,材料会产生较大的干缩变形。干缩变形的特点是早期发展比较快,以后逐步变慢,几年后才能停止干缩,但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀,脱水后材料会再次发生干缩变形,其干缩率有所减小,约为第一次收缩的80%。 

  干缩裂缝形态一般有:在墙体中部出现的阶梯形裂缝、块体材料周边灰缝的裂缝、外墙一二层窗下墙出现的竖向均匀裂缝、山墙等大墙面出现的竖向或水平裂缝。 

  1.4 地震作用裂缝 

  由于砌体材料的脆性性质,其抗剪、抗拉、抗弯强度都较低。在地震作用下,砌体结构的墙体会产生不同形式的裂缝,主要有水平裂缝、斜裂缝、交叉裂缝和竖向裂缝。与水平地震作用方向平行的墙体受到平面内地震剪力的作用,在地震剪力以及竖向荷载共同作用下,当墙体内的主拉应力超过砌体强度时,墙体就会产生斜裂缝;当墙体受到与平面方向垂直的水平地震剪力发生平面外受弯时,产生水平裂缝;交叉裂缝是建筑物墙体受地震的反复作用,由斜裂缝发展而来。 

  楼梯间是砌体结构受到地震作用较大且抗震薄弱的部位,所以楼梯间的震害往往比较严重。由于楼梯间开间小,水平方向的刚度相对较大,吸收的地震能量较多,加之楼梯间墙体没有楼盖形成空间结构,墙体沿高度方向缺乏支撑,其空间刚度较差,预留洞又会削弱楼梯间墙体的整体稳定性,所以在地震作用下,楼梯间墙体易受破坏开裂。 

  墙角由于处于房屋的尽端,结构对其约束作用较弱,地震对房屋的扭转作用比较明显,所以墙角处的受力比较复杂,容易产生应力集中的不利影响而开裂。纵横墙连接处由于受到两个方向地震作用力,受力也比较复杂,容易产生应力集中现象而使连接处开裂破坏。 

  2 砌体结构裂缝的预控措施 

  2.1 温度裂缝的预控措施 

  2.1.1 设计措施 

  (1)为了减小温度应力的影响,可在建筑物中设置设伸缩缝,将伸缩缝设在因温度作用可能引起应力集中、砌体产生裂缝可能性最大的地方,以消除温度应力产生的影响。 

  (2)为了防止或减轻房屋顶层墙体的裂缝,可在屋面设置保温隔热层。屋面的保温隔热层或刚性面层及砂浆找平层应设分隔缝,分隔缝的间距小于6m,并与女儿墙隔开,其缝宽不小于30�。保温层应做至挑檐或檐沟处,以防止混凝土结构外露。 

  (3)在屋面板下设置钢筋混凝土圈梁,房屋两端圈梁下的墙体内设置水平钢筋。墙长超过4米时设置构造柱,墙高超过3米时设置圈梁。在建筑物顶层两端的门窗洞口两侧增设构造柱,构造柱之间砌体内设置拉结钢筋。 

  (4)为了防止或减轻房屋底层墙体的裂缝,在底层窗洞下的外纵墙中,设置防裂钢筋,将其锚固在两侧的构造柱中。建筑物底层两端的门窗洞口两侧增设构造柱,构造柱之间砌体内设置灰缝钢筋。 

  (5)在墙体转角处、内外墙交接处设置拉结筋,以增强墙体的抗裂能力。 

  2.1.2 施工措施 

  (1)做好建筑材料使用前的检测(如水泥、砂和砖),不合格的材料严禁使用。 

  (2)加强对砂浆的质量控制,改善砂浆的和易性和保水性,以利于与砌块的粘接。砌筑前对砌块浇水湿润(粘土砖含水率大于10%),以保证与砂浆的粘接性。改进施工工艺与施工技术,砌筑接槎、组砌方式正确,砂浆饱满,灰缝厚度均匀、错缝合理。 

  (3)屋面板设“后浇带”。在建筑物纵向的中间部位,屋面板上预留300mm宽的空隙,钢筋连通,在屋面板施工完40―60天后用膨胀混凝土浇筑,以减轻屋面板混凝土的收缩变形,减小温度应力等问题,屋面施工应尽量避开高温季节。 

  2.2 不均匀沉降缝的预控措施 

  2.2.1 建筑措施 

  (1)建筑物体形力求简单规则,避免过于复杂的平面结构形式。复杂的建筑物体型会削弱建筑物整体刚度,在地基条件不良时,尽量采用简单的建筑体型和平面结构形式。合理设置沉降缝,利用用沉降缝将建筑物划分成若干个刚度较好的独立单元,或将地基沉降不同的部分分隔开来。将沉降缝设置在荷载突变处、建筑平面转折处、地基土软硬不均变化处。 

  (2)控制建筑物的长高比。建筑物长高比控制在2.5以内,对于平面简单,内外墙贯通、横墙间隔较小的结构,长高比不宜大于3.0。不符合上述要求时,设置沉降缝。 

  (3)合理布置纵横墙体特别是承重墙体,加强主体结构的刚度和整体性。地基不良时内外纵墙尽量贯通,避免在中间或某些部位断开,使它能起到调整不均匀沉降的作用。每隔一定距离设置一道横墙,与内外纵墙连接,以加强房屋的空间刚度,进一步调整建筑物沿纵向的不均匀沉降。减少建筑物端部的门、窗洞口,在底层门窗、地沟洞口周边设置钢筋混凝土边框。 

  2.2.2 结构措施 

  (1)加强对圈梁和构造柱的设置,尤其要加强顶层圈梁和地圈梁的刚度,以提高砌体结构的整体安全性。圈梁在砌体结构中的作用如同钢筋混凝土梁内的受力钢筋,当结构有沉降变形时,能够起拉结作用,减少结构的变形。每道圈梁应尽量贯通外墙、承重内纵墙、内横墙,并在建筑平面内形成闭合系统。对于砌体结构,圈梁和构造柱组成的框架,能够有效地约束砌体的变形,防止开裂。 

  (2)选择适宜的持力层和地基处理方法,减小或调整基底附加压力。在某些情况下可采用设地下室或半地下室、调整基底尺寸的方式,来调整或减小基底的附加压力。要做好地质资料的分析,遇到软弱土地基时要采取合理的处理方案,地基土软硬不均匀时要消除软弱部分,并做好沉降量的预先计算。从耐久性方面分析考虑,基础选型时优先选择深基础和刚性基础。 

  (3)减轻结构自重,尽量采用高强度轻质块体材料,用轻质隔墙代替非承重墙体。 

  (4)进行地基沉降变形验算并提出沉降观测要求。 

  2.2.3 施工措施 

  (1)加强地基验槽工作,当地基实际情况与地勘报告不符时要经过技术论证、提出处理方案后方可施工。精心处理软土地基和不均匀地基,地基开挖后要按规范进行钎探,发现有地基不良、地基异常、孔洞坑穴时应妥善处理,然后再进行基础施工。 

  (2)合理安排基础施工顺序,先进行层数较高、荷载较重部分的施工,后进行层数较低、荷载较轻部分的施工;先进行深基础的施工,后进行浅基础的施工。 

  (3)防止对天然地基的扰动,在淤泥及淤泥质土的地基上施工时,尽可能不扰动土的原状结构。 

  2.3 干缩裂缝的预控措施 

  2.3.1 设计措施 

  在墙的高度、厚度突变处或者在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝;在砌体内设置灰缝钢筋,在建筑物的楼(屋)盖处、墙体的顶部、窗台下部的砌体中设置配筋带,加强圈梁、构造柱的设置。 

  2.3.2 施工措施 

  保证砌体的施工质量。砌块要注意排水和防水,潮湿的砌块不得进行砌筑。控制每天的砌筑高度,一般小砌块每天的砌筑高度应控制在1.8米内;针对砌块的特点,在砌筑前,不宜提前浇水湿润,而应采取砌筑时铺砂浆前,在砌筑面上适量浇水的做法。 

  严格按照操作规程施工,保证砂浆强度以及灰缝饱满度,水平灰缝的砂浆饱满度达到80%以上;砌筑完成后,要坚持洒水养护,以减少砂浆的干燥收缩;墙体转角处和纵横墙交接处应同时砌筑,临时间断处应砌成斜槎,斜槎的水平投影长度不应小于高度的2/3;组砌形式正确,一般采用一丁一顺,上下顺砖错缝的砌筑法,砌筑手法上采用“三一砌墙法”,以提高墙体的整体性。 

  2.4 地震裂缝的预控措施 

  2.4.1 设计措施 

  (1)重视概念设计,合理选择砌体结构的受力体系,正确应用结构布置原则。合理的选择受力体系对控制砌体结构裂缝是十分重要的,在地震裂缝的控制上尤为重要。应优先选择横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系,纵横墙布置均匀对称、上下对齐,同一轴线上的窗间墙宽度均匀。在结构布置时应做到平面体型规则简单,避免由于布置不规则使结构各部分的质量和刚度分布不均匀、质量中心和刚度中心不重合而导致的震害加重。抗震设计中尽量避免采用小肢墙、独立的墙垛、柱。合理设置防震缝。 

  (2)设置钢筋混凝土构造柱和圈梁。钢筋混凝土构造柱能够显著提高结构抗震性能,增强整个建筑物的延性。在砌体结构中设置圈梁,能够加强墙体间的连接以及墙体与楼盖间的连接。圈梁与构造柱一起可以增强结构的整体性和空间刚度,有效约束墙体,限制裂缝的展开,提高墙体的稳定性。 

  (3)加强楼梯间的抗震构造措施。在房屋的尽端和转角处不宜设置楼梯间,墙体上不宜开过大的窗洞,不宜设置过多预留洞以免削弱墙体。楼梯间圈梁应闭合,如被洞口隔断时应上下搭接,搭接长度不少于圈梁搭接高差的3倍。在楼梯间墙体转角处、门洞口两侧、梯梁(结构梁)支座位置均应设计构造柱且与圈梁连接。按规范要求在楼梯墙体内设置构造拉接筋和配筋砖带。 

  (4)加强墙体转角处、纵横墙连接处的抗震构造措施。除按规范要求设置构造柱和圈梁外,还应做到墙体转角处构造柱截面尺寸与墙体厚度相同、转角处构造柱箍筋沿墙体全高加密;内外墙连接处设置构造柱,尽量设明柱,加强此处墙体的拉结措施。 

  2.4.2 施工措施 

  (1)控制砌体施工质量等级,保证砌体的砌筑质量。因为砌体结构的墙体属人工作业,人的操作因素对砌体结构的质量影响很大,所以应按规范要求加强管理,做好砌体施工质量等级的控制。要保证砂浆强度及粘结性,预防通病的产生;组砌方式、操作工艺正确,灰缝均匀,水平及竖向灰缝砂浆饱满度符合要求;交接留槎符合施工规范要求,内外墙连接处、墙体转角处要同时砌筑,严禁留直槎;砌体施工临时间断处补砌时,必须将接槎处表面清理干净,浇水湿润,填实砂浆,灰缝均匀。 

  (2)按施工规范要求留置架眼和脚手眼,严禁在局部密集留置脚手眼。为保证脚手眼的填塞质量,一、二层部位留置的墙体脚手眼,可用干硬性细石混凝土掺膨胀剂进行填塞。 

  (3)重视墙体预留洞口和开槽砸眼的处理。要减少临时洞口的留置数量,洞口顶部应设置过梁,并设水平拉接钢筋。临时洞口离侧边交接处大于500mm,洞口宽度不大于1000mm。墙体内管线布置规范,尽量避免损伤墙体;不得开凿墙体埋设管线,不得在墙体上开凿水平沟槽。 

  3 推行裂缝宽度设计,根据裂缝宽度采取预控措施 

  《砌体结构设计规范》中,对结构可能产生的裂缝宽度没有规定,防裂措施也没有对应结构的裂缝宽度,因此无法按照结构可能发生的裂缝宽度采取相应的预防控制措施。《规范》对防止或减轻墙体开裂的措施规定得不够具体,设计中应计算可能产生的裂缝宽度,按照可能产生的裂缝宽度进行设计,采取针对性的控制措施。 

  4 结束语: 

  砌体结构的裂缝是常见的病害,裂缝类型及形成的原因多。要重点从预防控制措施入手,在设计、施工中加强对预防控制措施的应用。要改变重视强度设计,忽视预防措施的做法,才能有效地预防控制。在预防控制措施中,一些措施具有多种作用,采用时要综合考虑。要运用多种预防控制措施,才能产生良好的效果。   

  参考文献: 

  [1]建筑结构抗震设计规范GB 50011 ―2001。中国建筑工业出版社。2008年。 

  [2]砌体工程施工质量验收规范GB 50203―2002。中国建筑工业出版社。2009年。 

  [3]施楚贤。砌体结构。中国建筑工业出版社。2009年。 

  [4]砌体结构设计规范GB 50003 ―2001。中国建筑工业出版社。2002年。