砌體結構受力裂縫解析及預防控制措施

砌體結構受力裂縫解析及預防控制措施[提要]砌體結構是指由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構件的結構。特點是整體性較差，抗拉和抗剪強度較低，比較容易產生裂縫。本文僅從砌體結構受力裂縫的危害、成因、預防及產生裂縫后的處理等方面，進行論述。[關鍵詞]砌體結構受力裂縫危害原因分析預防控制產生裂縫后的處理砌體結構是指由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構件的結構。特點是整體性較差，抗拉和抗剪強度較低，比較容易產生裂縫。本文試從裂縫的危害、成因、預防及產生裂縫后的處理等方面，進行論述。一、裂縫對砌體結構建筑物的危害砌體結構出現(xiàn)裂縫和產生變形對建筑物的危害主意表現(xiàn)在結構安全性和房屋使用功能兩個方面，砌體結構受力裂縫的出現(xiàn)預示著結構承載力可能不足，結構變形的出現(xiàn)雖然對砌體抗壓承載力沒有直接影響，但貫穿性裂縫的形成會降低結構的整體穩(wěn)定性和抗震性能。外墻、樓板和屋面結構裂縫會影響結構防水，造成房屋滲漏，明顯的結構裂縫或較大的變形會影響建筑物的美觀。二、裂縫的類型及其產生的原因分析砌體結構的房屋的裂縫一般是單因素典型裂縫，而這種裂縫的形態(tài)與產生的原因有較強的對應關系。大致分為溫度收縮裂縫、地基沉降差異裂縫、受力裂縫及干縮裂縫等幾種類型。1、溫度裂縫砌體結構的房屋的裂縫一般多產生于房屋的頂層，特別是房屋兩端的縱橫墻體，裂縫沿屋頂圈梁與墻體交接面水平分布及墻體外角斜向分布，其次是門窗洞口45度斜向分布。這類裂縫的產生主要是結構溫度收縮變形不協(xié)調所致。

2、地基沉降差異裂縫地基沉降差異是引起砌體結構建筑物裂縫的一個主要的因素。由于地基沉降差異引起的裂縫多為斜裂縫，此類裂縫一般情況下裂而不鼓，往往貫通到基礎。尤其對于軟土地基和濕陷性黃土地基，當地基處理不當時，很容易在底層墻體產生斜向裂縫和窗下墻豎向裂縫。在房屋縱橫墻地基不均勻沉降的情況下，將使墻體承受較大的剪切力，當結構剛度稍差、施工質量和材料強度不能滿足要求時，會導致墻體開裂。另外，當房屋層數相差較多而沒有設置沉降縫時，容易在交接部位產生豎向裂縫，這類裂縫常伴有較大的地基不均勻下沉。3、受力裂縫受力裂縫多出現(xiàn)在抗震設防區(qū)的建筑物上，雖然有圈梁構造柱、鋼筋混凝土現(xiàn)澆板等整體連接，但這也不能完全保證不出現(xiàn)裂縫。比如發(fā)生在房屋底層窗臺處的豎向裂縫，多數是由于縱墻開窗較大，地基受荷載后變形不均勻，窗臺墻起到反梁的作用而引起的。在鋼筋混凝土條形基礎中，基礎內一般均未設置基礎梁，僅靠圈梁、構造柱等來加強建筑物的整體剛度，當地基受荷載較大時，窗臺墻因反向變形過大而開裂。

有些受力裂縫是由于地基沉降不均勻和溫度的雙重因素形成應力而產生的，我們把這種情形也歸為受力裂縫。比如鋼筋混凝土現(xiàn)澆板跨中裂縫，如果地基不均勻沉降，將使鋼筋混凝土現(xiàn)澆板單邊下沉而其他邊又受到支座的約束，這樣會導致在混凝土現(xiàn)澆板內部產生拉應力，而且，跨中多是施工縫的留置處，按照規(guī)范的要求：施工縫的位置宜留在結構受剪力較小且便于施工的部位。所以，板在其他支座的約束下，由于混凝土內部的拉應力的作用，加上混凝土現(xiàn)澆板受溫差作用的影響，混凝土內部產生的拉應力在周圍支座的約束下，要求在現(xiàn)澆板的最薄弱位置釋放能量，于是在板跨中產生裂縫。4、干縮裂縫砌體結構中的混凝土相對于其他結構更容易產生干縮裂縫。因為在砌體結構當中，混凝土在空氣中硬化時,其中的水分更容易逐漸蒸發(fā),使毛細孔中形成負壓,隨著空氣濕度的降低,負壓逐漸增大,產生收縮力，當收縮受限制產生的拉應力超過其本身的抗拉強度時混凝土就會開裂而產生干縮裂縫。此類裂縫,無方向性,裂縫較細為0.1mm～0.3mm。

平常我們看到的有些面層空鼓的斜裂縫，往往也是由于墻體面層空鼓、水泥干縮引起的。陽臺欄板與磚砌體接槎處裂縫多由于混凝土二次澆筑引起。施工時未能在構造柱上留出鋼筋進行搭接和焊接，導致鋼筋混凝土欄板由于溫度變化而使混凝土產生收縮，形成裂縫。5、其他裂縫當然裂縫的產生還與材料、施工、環(huán)境及荷載等因素有關，例如施工時，鋼筋的是否調直就是現(xiàn)澆板產生裂縫的一個重要原因。鋼筋未調直就意味著鋼筋受力后達不到屈服強度，隨著混凝土內部拉應力的增大，應變的增長速度超過了應力的增長速度而在板中產生微裂縫，微裂縫隨荷載的增加而發(fā)展，混凝土塑性變形也逐漸增加，最后形成比較明顯的裂縫。三、裂縫的預防控制措施（一）、砌體構造措施1、橫墻圈梁應貫穿走廊（包括單外廊）。走道板厚不小于120mm時，以現(xiàn)澆加強帶替代圈梁，上下縱筋各不小于2ф12；板厚小于120mm時，設加強圈梁，斷面不小于240mm×240mm。2、外墻混凝土圈梁外側用保溫砂漿貼砌50mm厚保溫塊材（加氣混凝土塊、水泥蛭石板、水泥膨脹珍珠巖板等）與外墻面平，圈梁寬180mm（墻厚240mm）。3、外墻混凝土過梁凈跨度大于等于3m時，在梁端上下各二皮磚灰縫中設鋼筋網片以抗裂。4、門窗洞口寬大于等于2m，且洞高大于2/3層高時，或洞口高與寬分別小于上列數值，洞墻比大于0.4時，洞邊（或該層洞邊）應設構造柱。5、構造柱埋置深度：保證室外地面以下、地下管溝底以下、半地下室地面以下均不小于500mm，無基礎圈梁時，設不小于120mm厚的混凝土墩；室外地面以下不小于300mm深有基礎圈梁時，可錨入圈梁；有抗整體彎曲或抗傾覆蓋要求時，應伸至基底，基礎為磚放腳時，應設臥梁，長不小于構造柱斷面長邊的2.5倍，斷面與配筋不小于構造柱。6、突出屋頂小間頂部有較重設備（如水箱等）時，應考慮地震鞭梢效應，適當加大構造柱配筋。7、底層窗洞寬大于等于1.8m時，窗洞下二皮磚灰縫中設3ф6筋；窗洞寬大于等于洞底至基底高度時，設鋼筋混凝土窗臺梁；基礎留洞與穿基礎管溝寬度大于等于溝洞底至基底高度時，應設混凝土底梁或混凝土邊框以抵抗反向彎曲。8、層頂設足夠厚度的保溫屋，不低于屋面，熱工規(guī)范及節(jié)能標準要求；采取隔熱措施，架空隔熱層中部設通風口。一些地區(qū)通用圖集中保溫層厚度不符合規(guī)范要求，選用時應調增其厚度。9、屋蓋伸縮縫區(qū)段兩端及大于40m（氣溫年較差大的地區(qū)為35m）的區(qū)段中部分別留設板端伸縮縫，填彈性嵌縫膏，板端支承面作滑動面，如鋪二層油氈中夾滑石粉等。10、現(xiàn)澆混凝土屋蓋、圈梁、挑檐，或裝配式屋蓋有后澆混凝土層時，大于35m（氣溫年較差大的地區(qū)為30m）的伸縮縫區(qū)段中部留后澆縫或膨脹加強帶（摻膨脹劑如UEA等），適當加大混凝土板分布鋼筋。現(xiàn)澆挑檐亦可留伸縮縫，間距不大于15m。11、視保溫層材料膨脹性能及做法（整體澆筑或分塊鋪設），在保溫層長度中部及保溫層與女兒墻或突出屋頂間外墻之間，留設50~100mm寬隔離層，填彈性嵌縫膏。12、頂層墻體（包括女兒墻）砌筑砂漿，外縱墻兩端各二個開間，不低于M7.5，其余內外墻不低于M5。氣溫年較差大的地區(qū)，且在寒暑季施工時，砂漿強度等級提高一級。13、頂層下列墻體第500mm高設2ф6通長拉結鋼筋：端山墻、端間內外縱墻（有窗洞口時，洞高范圍洞內側可不設）、與外縱墻交接的上半層高橫墻端部1.5m長（鋼筋彎折入外墻）。上述墻段有窗洞口時，洞下二皮磚灰縫中應有3ф6通長拉結鋼筋。14、端間內外縱墻有門洞口，且墻轉角處無構造柱時，門洞邊設混凝土邊框，厚不小于120mm，寬同墻厚，端間拉結筋錨入混凝土邊框。15、長度大于25m的女兒墻與挑外廊磚砌欄板壓頂厚度不小于80mm，縱筋不小于3ф8，2ф8（120mm厚欄桿）。長度大于30m時，亦宜于中部留后澆縫。16、綜合考慮，多層房屋頂屋圈梁宜沿所有內外墻設置，橫墻圈梁間距不應大于二個開間，且不大于7m。無圈梁橫墻端部不應設置由外墻圈梁拐入內墻少許的斷頭拉梁（確有必要時，其他各層尚可設置）。17、可適當增加東西端墻厚度，不另加配鋼筋，砂漿強度等級可不提高，以改善熱工性能，亦利節(jié)能。(二)、施工技術措施1、先施工高、重部分，后施工低、輕部分，以調整差異沉降。2、挖土時應對基坑、槽加以保護，以免擾動基底以下土層。挖至基底后應及時鋪筑墊層，倘不能及時鋪筑時，不應連接挖至基底而長時暴露以反拱，并及時排水。偶遭擾動，可鋪中粗砂或碎石擠壓。嚴懲擾動時，其擾動部分應予清除，避免附加沉降。3、靠近地下室外側不得堆置過多過重材料。4、飽和淤泥類土地基，加載速度與加載速率過大易發(fā)生地基土塑流擠出。應考慮現(xiàn)場加載試驗，控制施工速度與加載速率，以便地基逐漸固結，相繼增長地基承載力。5、粘土磚于砌筑前潤濕，含水率10%~15%，冬季亦宜適度濕潤，嚴禁干磚上墻，致使砂漿早期脫水，不僅降低砂漿強，且削弱砂漿與磚的粘結力，降低砌體強度。6、砌筑砂漿中可摻入相當水泥用量5%~10%的粉煤灰，以提高和易性與保水性，便于砌體砂漿飽滿。7、確保變形縫有效寬度，縫內無殘渣碎塊雜物，以免變形時擠壓墻體。8、屋蓋、保溫層及屋面工程，盡量避免寒暑冬季施工，以降低溫差，尤其氣溫年較差大的地區(qū)。10、混凝土中摻減水劑、緩凝劑、膨脹劑等，采取后澆縫或膨脹加強帶，區(qū)別部位，盡量推遲拆模，加強養(yǎng)護。11、新砌筑墻體，若遭嚴重凍融或雨水沖刷而致強度降低時，應予拆除。12、一般不宜采用油氈作墻基礎頂面防潮層，對軟弱地基上的多層房屋不應采用油氈防潮層。四、出現(xiàn)裂縫后的處理措施1、嵌縫填補法。將裂縫兩側抹灰鑿掉，并清理干凈，采用M10聚合水泥砂漿，（摻入107膠），用勾縫刀、抹子、刮刀等工具將砂漿填入縫內，然后重新抹灰，經過一段時間后，填嚴的裂縫還會開裂，但一般要比原來小許多，可用白膠泥填補，最終可以從外觀上消除裂縫。此法對微型小裂縫最適宜。

2、在墻體單側或兩側加鋼筋網加固法。先將墻體的抹灰鏟去，刷洗干凈，用U形鋼筋按一定的間距釘入磚縫，以固定鋼筋網，再用M10水泥砂漿分層抹平。這種方法通常用于對裂縫大于1mm的貫通裂縫的處理。

3、剔縫埋入鋼筋法。在裂縫處每隔5皮磚剔開一道磚縫，每邊長50cm,深5cm,各埋入1φ6鋼筋，鋼筋端部加直鉤，鉤子深入磚墻裂縫中，用M10水泥砂漿灌縫。采用此法應注意不要在墻體的兩側剔同一條縫，且必須在加固好一面、砂漿達到一定強度后再處理另一面，防止因擾動而降低砂漿強度，另應注意澆水養(yǎng)護。

4、鋼筋混凝土聯(lián)結法。在裂縫處，每隔8～10皮磚，抽磚嵌入預制鋼筋混凝土塊，四周要清掃干凈，潤水以M10水泥砂漿砌筑，保證四周密實且按原磚墻砌法及裂縫走向而定，混凝土標號C15，內配φ4鋼筋，其他部位以M10水泥砂漿填補密實。

5、加設拉條法。沿裂縫每隔5皮磚鉆孔4個，分別埋入φ10螺栓和φ6S形鋼