砌体结构裂缝成因及预防措施

【摘 要】本文分析了砌體结构裂缝的成因，对温度裂缝、收缩裂缝以及沉降裂缝的产生机理进行了分析，讨论了影响砌体结构开裂的因素。针对这些影响因素提出了预防措施。

【关键词】变形裂缝；产生机理；温度变形；预防措施

目前，砌体结构的房屋出现各种型式的裂缝，非常常见。其裂缝程度轻重不一，差别很大。轻则影响房屋正常使用和美观，严重的将形成结构安全隐患，甚至发生工程事故。随着住宅商品化的发展，房屋裂缝问题越来越引起人们的关注。

1.裂缝的类型及成因

按裂缝的成因，墙体裂缝可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。各种直接荷载作用下，墙体产生的裂缝称为受力裂缝。而砌体因收缩、温度、湿度变化，地基沉陷不均等引起的裂缝是非受力裂缝，又称变形裂缝。砌体房屋的裂缝中变形裂缝占80%以上[1]，其中温度裂缝更为突出。相对于受力裂缝，变形裂缝的产生机理和影响因素复杂得多，本文主要分析砌体结构的变形裂缝。

1.1砌体房屋的温度变形

1.1.1温度裂缝的主要形态

最常见的温度裂缝出现在混凝土平屋盖房屋的顶层两端墙体和山墙上。如在门窗洞边的正“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖（块）灰缝的水平裂缝、以及水平包角裂缝（包括女儿墙）等。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定，不再继续发展，裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。温度裂缝有明显的规律性：两端重中间轻，顶层重往下轻，阳面重阴面轻。

1.1.2温度裂缝产生机理

对于砖砌体的结构，砖砌体的线膨胀系数5×10-6，是混凝土的一半。当外界温度升高时，混凝土顶盖变形大，墙体变形相对较小，导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。使屋盖受压，墙体受拉、受剪。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时，墙体就会产生温度裂缝。混凝土砌块墙体的线膨胀系数与混凝土屋盖相同。在夏季阳光照射下，两者之间存在一定的温差。屋面最高温度可达40℃～50℃，而顶层外墙平均最高温度约为30℃～35℃。屋面和顶层外墙存在10℃～15℃的温差，两者的温差可能引起墙体开裂。另外，从材料上看，相同砂浆强度等级下抗拉、抗剪强度混凝土砌块比砖砌体小了很多，沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的30%～35%，沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的45%～50%，抗剪强度仅为砖砌体的50%～55%。因此，在相同受力状态下，混凝土砌块抵抗拉力和剪力的能力要比砖砌体小很多，所以更容易开裂。

1.2收缩裂缝的形态与产生机理

1.2.1收缩裂缝的形态

因砌块收缩引起的墙体裂缝，在混凝土砌块房屋中比较普遍。在内外墙、在房屋的各层均可能出现。干缩裂缝形态一般有：⑴在墙体中部出现的阶梯形裂缝；⑵环块体周边灰缝的裂缝；⑶在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝；⑷山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝。收缩裂缝一般多出现在下部几层，有的砌块房屋山墙大墙面中间部位出现了由底层一直延伸至3、4层的竖向裂缝。由于砌筑砂浆强度不高，灰缝不饱满，干缩引起的裂缝往往呈发丝状分散在灰缝缝隙中，清水墙时不易被发现，当有粉刷抹面时就显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大，且裂缝宽度较均匀。

1.2.2收缩裂缝的产生机理

粘土砌体和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。粘土砌块随含水率的增加而膨胀。在含水率降低时砖不会收缩。即这种膨胀不会因为在大气温度中变干而收缩[4]。混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、养生而成。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩，砌干缩量因材料和成型质量而异，并随时间增长而逐渐减小。在自然条件下，成型28天后，混凝土砌块收缩趋于稳定。其干缩率为0.03%～0.035%，含水量在50%～60%左右。砌成砌体后，在正常使用条件下，含水量继续下降，可达10%左右，其干缩率为0.018%～0.07%[6]。收缩裂缝不是结构裂缝，但它们破坏了墙体外观。

1.3地基变形

在软土、填土、冲沟、古河道、暗渠以及各种不均匀地基上建造结构物，或者地基虽然相当均匀，但是荷载差别过大，结构物刚度差别悬殊时，应特别注意由于地基不均匀沉降引起的裂缝。

1.3.1地基不均匀沉降裂缝的形态

地基不均匀沉降裂缝的形态是多种多样的，有些裂缝尚随时间长期变化，裂缝宽度较宽，有时宽至数厘米。裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝。地基不均匀沉降裂缝常见的有：正八字裂缝和斜向裂缝。沉降裂缝多出现在房屋中下部且发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大。

1.3.2地基不均匀沉降裂缝的产生机理

⑴墙体中下部区域的正八字裂缝。

一般情况下，地基受到上部传递的压力，引起地基的沉降变形呈凹形，常称为“盆形沉降曲面”。这是由于中部压力相互影响高于边缘处相互影响，以及边缘处非受载区地基对受载区下沉有剪切阻力等共同作用的结果，导致地基反力在边缘区较高。这种沉降使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的弯曲，产生正弯距。结构中下部受拉，端部受剪，特别是由于端部地基反力梯度很大，端部的剪应力很大，墙体由于剪力形成的主拉应力破裂，裂缝呈正八字形。由于墙体中上部受压并形成“拱”作用，墙体裂缝越靠近地基和门窗孔越严重。且中下部开裂区的墙体有自重下坠作用，造成垂直方向拉应力，可能形成水平裂缝。

⑵墙体斜向裂缝。

当地基中部有回填砂、石，或中部地基坚硬而端部软弱，或由于荷载相差悬殊，建筑物端部沉降大于中部时，会形成负弯距。主拉应力将引起墙体的斜裂缝或倒八字裂缝。局部的沉降不均不仅可以引起斜裂缝，由于垂直沉降还可能引起砌体的水平裂缝。

2.裂缝的预防措施

在目前的技术经济水平下，尚不能完全防止和杜绝由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。只能通过一些合理的构造措施，使砌体房屋墙体的裂缝的产生和发展达到可接受的程度[3]。通过分析可知，建筑物的长度即伸缩缝、沉降缝或控制缝间距与温度裂缝、干缩裂缝和沉降裂缝的产生有很大关系。按照欧美规范，如英国规范规定，对粘土砖砌体的控制间距为10～15m，对混凝土砌块砌体一般不因大于6m；美国混凝土协会（ACI）规定，无筋砌体的最大控制缝间距为12～18m，配筋砌体的控制缝间距不超过30m，这些都远远小于我国砌体规范的规定。这也是按我国砌体规范的温度缝和有关抗裂构造措施不能消除墙体裂缝的一个重要原因。

2.1温度变化引起的墙体开裂

防止主要由温度变化引起的砌体结构开裂，宜采取下列措施：⑴当采用整体式或装配式的钢筋混凝土屋盖时，宜在屋盖上设置保温层或隔热层；⑵在屋盖的适当部位设置控制缝，控制缝的间距不大于30m；⑶当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时，宜设置分隔缝，分隔缝的宽度不应小于20mm，缝内用弹性油膏嵌缝；⑷建筑物温度伸缩缝的间距应满足现行《砌体结构设计规范》的规定，控制缝宜在建筑物墙体的适当部位设置，控制缝的间距不宜大于30m。⑸非地震地区，在房屋顶层宜设钢筋混凝土圈梁。若采用钢筋混凝土圈梁，圈梁不宜外露。若不設圈梁，可在屋盖四周檐口下的砌体内，配置适当转角钢筋。

2.2墙体材料的干缩引起的开裂

防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝，可采用下列措施：⑴选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量（先让材料干缩后砌墙）。采用低强度砂浆和长度小的砖块，可以避免砖块的断裂，并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中，避免变形和应力集中，累加出现大裂缝。⑵面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施。⑶严格控制以胶凝材料为原料的砌块的龄期，不足28d的不应进入施工现场。⑷正确掌握各种砌块使用时的含水率。砌块含水深度以表层8mm～10mm为宜。

2.3地基沉降引起的裂

防止主要由地基沉降引起的裂缝，可采用下列措施：⑴建筑物的体型力求简单；⑵合理设置沉降缝。在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降缝；⑶减轻结构自重。⑷增强建筑物的刚度和强度。设置封闭圈梁和构造柱，特别是增强顶层和底层圈梁、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等；⑸减小或调整基底的附加应力。改变基础地面尺寸，使不同荷载的基础沉降量接近。

3.结论

（1）墙体的收缩变形与墙体材料、砌块的含水率以及建筑物的长度有关。粘土和混凝土砌体对含水率变化的反应不同，当失去水分时混凝土砌块会收缩，而粘土砌块会随含水率的增大而膨胀。

（2）地基沉降裂缝的内力和变形形态与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。

（3）影响砌体结构裂缝的因素较多，有些裂缝是由多种因素引起的混合裂缝。设计时可通过构造措施来防止和减轻砌体结构裂缝的危害。 [科]

【参考文献】

[1]唐岱新，龚绍熙，周炳章.砌体结构设计规范理解与应用[M].中国建筑工业出版社，2002.

[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].中国建筑工业出版社，1997.

[3]砌体结构设计规范（GB50003 2001）[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[4]Narendra Taly著，周克荣等译.现代配筋砌体结构[M].同济大学出版社，2004.

[5]唐岱新.砌体结构设计[M].机械工业出版社，2004.

[6]陈希哲.土力学地基基础（第三版）[M].清华大学出版社，2000.

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