磚混結(jié)構(gòu)墻體裂縫產(chǎn)生的原因及其預(yù)防措施

王成斌

摘 要：近年來，磚混結(jié)構(gòu)多層住宅工程屢屢發(fā)生墻體裂縫。裂縫位置走向不一。有的裂縫由小變大，發(fā)展很快；有的裂縫，發(fā)展到一定程度后就不再增大，給住戶心理造成很大壓力。因此分析產(chǎn)生裂縫的原因并做好預(yù)防措施，是工程技術(shù)人員的一項重要任務(wù)。近幾年來通過對一些住宅樓的裂縫進(jìn)行考察、分析、研究，對如何防止墻體裂縫，主要從以下幾方面論述，并采取相應(yīng)措施。

關(guān)鍵詞：磚混結(jié)構(gòu)；房屋開裂；成因分析；預(yù)防措施

目前，在一般民用建筑中，磚混結(jié)構(gòu)房屋因其造價相對較低，且具有較好的隔熱、隔音性能，仍被廣泛采用。但其砌體強(qiáng)度較小，結(jié)構(gòu)自重大，砂漿和磚石之間的粘結(jié)力較差，抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度較低，砌體易于開裂。砌體裂縫不僅種類繁多，形態(tài)各異，而且較普遍，輕微者影響建筑物美觀，造成滲漏水，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，甚至還會導(dǎo)致整體倒塌的重大質(zhì)量事故。因此，正確分析原因、切實加以防治十分必要，十分迫切。造成磚混結(jié)構(gòu)砌體開裂的原因很多，但其主要原因有兩點：一是溫度變化；二是地基不均勻沉降。本文就如何防止磚混結(jié)構(gòu)墻體開裂談一些看法。

1 產(chǎn)生裂縫的原因分析

1.1 由于基礎(chǔ)不均勻沉降造成墻體裂縫

對于不均勻的地基，設(shè)計中沒有把剛度不同的地基進(jìn)行調(diào)整，造成基礎(chǔ)不均勻沉降，墻身受較大的剪力作用，主拉應(yīng)力大于墻體抗拉應(yīng)力，造成了砌體受主拉應(yīng)力而破壞。這種裂縫往往是由沉降較小的一邊向沉降較大的一邊逐漸向上發(fā)展。

1.2 由于溫度的變化

因屋面長時間受陽光幅射，其溫度較墻體高出許多，在炎熱的夏季，屋面溫度是墻體溫度的2倍左右，且在相同溫度條件下，鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)是磚砌體線膨脹系數(shù)的2倍，它使屋面變形比墻體變形大得多。在屋面變形過程中，產(chǎn)生了很大的推力，作用在墻體頂端的水平推力使墻體與屋面的接觸面受剪，剪力與屋蓋、挑檐或女兒墻的垂直壓力，構(gòu)成墻體雙向應(yīng)力，當(dāng)主拉應(yīng)力大于墻體的抗拉強(qiáng)度時，墻體就會出現(xiàn)裂縫。

在建筑物的端部，垂直壓應(yīng)力很小，則此區(qū)域的主拉應(yīng)力等于最大剪應(yīng)力，一般砌體的抗拉強(qiáng)度最低，所以在端部容易出現(xiàn)斜裂縫，對于灰縫強(qiáng)度不良的砌體則出現(xiàn)水平裂縫。

1.3 由于塊石基礎(chǔ)施工質(zhì)量差，造成墻體裂縫。對于塊石基礎(chǔ)，在施工過程中沒有嚴(yán)格按《施工規(guī)范》施工，砌筑塊石的砂漿不飽滿，或采用堆砌的方法施工，造成塊石基礎(chǔ)工程質(zhì)量低劣。樓房交付使用后由于豎向荷載的作用或水平振動荷載的作用，造成塊石移位，使整個基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，造成砌體受主拉應(yīng)力作用而破壞。

1.4 對于寒冷地區(qū)，在設(shè)計基礎(chǔ)埋置深度的過程中，只考慮了結(jié)構(gòu)要求而忽視了基礎(chǔ)的冰凍線要求。基礎(chǔ)的埋置深度小于該地區(qū)的冰凍線，造成基底地基土受凍后膨脹，給基礎(chǔ)施加了向上的作用力，當(dāng)這種作用產(chǎn)生的主拉應(yīng)力大于墻體的抗拉應(yīng)力時，導(dǎo)致了墻體裂縫，尤其經(jīng)過多次凍融循環(huán)后，裂縫更加嚴(yán)重。

1.5 在結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在的問題

①建筑物頂層端部剪應(yīng)力與溫度成正比，與水平阻力系數(shù)、材料彈性模量、建筑物長度呈非線性關(guān)系，控制溫度應(yīng)力引起墻體裂縫的主要因素有多種，而不是建筑物長度單一因素，因此用伸縮縫作為控制裂縫的唯一方法是不全面的。

②磚混房屋長度過長，如有的住宅，5個單元連在一起，總長度超過溫度變形允許長度，規(guī)范規(guī)定總長超過60m應(yīng)設(shè)伸縮縫，有的房屋超過較多而未設(shè)，也未采取其他措施。

③構(gòu)造柱是增強(qiáng)建筑物整體性，抵抗地震作用的重要構(gòu)造措施，過去不少設(shè)計，構(gòu)造柱的設(shè)置只考慮符合抗震規(guī)范，不考慮實際已存在的溫度應(yīng)力，認(rèn)為溫度應(yīng)力在規(guī)范上未明確規(guī)定計算的方法，不考慮不能算是設(shè)計錯誤。因此，設(shè)計人員對6層以下住宅，基本上是隔問布置構(gòu)造柱，未對建筑物端部裂縫多發(fā)區(qū)予以重點加強(qiáng)。構(gòu)造柱的布置有的較稀，每隔2～3道內(nèi)橫墻才設(shè)，靠近建筑物端部往往也是一視同仁。

④不少磚混房屋熱衷于采用屋頂鋼筋混凝土大挑檐，有時為平衡懸挑荷重，在室內(nèi)屋蓋部分也要現(xiàn)澆一部分屋蓋板，在二者之間緊密連結(jié)的是外縱墻圈梁，圈梁往往與墻同寬。這樣桃檐、圈梁及現(xiàn)澆屋蓋部分共同組成剛度較大的現(xiàn)澆連續(xù)板如遇溫差變化，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力較高，導(dǎo)致墻體不能承受而開裂。

⑤采用的磚、砂漿強(qiáng)度等級，越到頂層越低，有些建筑物底部幾層采用MU1O級磚，M5級砂漿，而到頂層則為MU7.5級磚，m2.5級砂漿。設(shè)計人員習(xí)慣于從強(qiáng)度上考慮，對溫度應(yīng)力引起的抗剪強(qiáng)度及變形則考慮較少。

2 防止墻體開裂的具體措施

2.1 溫度變化引起墻體開裂的預(yù)防

為了防止溫度變化引起墻體開裂，可根據(jù)具體情況采取下列措施：

①適當(dāng)調(diào)整溫度伸縮縫間距。設(shè)計規(guī)范《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50003-2001中對有保溫層或隔熱層的屋樓蓋規(guī)定每50米設(shè)一道伸縮縫，無保溫層或隔熱層的屋蓋規(guī)定每40米設(shè)一道伸縮縫，這個規(guī)定是從整體結(jié)構(gòu)考慮的，但對溫差較大且溫度變化頻繁地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)的房屋及構(gòu)筑物不適用，特別對于冬天有嚴(yán)寒，夏天有酷暑的地區(qū)，伸縮縫的最大間距除應(yīng)滿足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50003-2001中的規(guī)定外，伸縮縫的間距不宜大于30m。

②當(dāng)房屋的屋蓋和樓板不在同一標(biāo)高時，如錯層房屋，應(yīng)在錯層處縱橫墻相交點設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱并設(shè)雙道圈梁與構(gòu)造柱相連，以幫助墻體抵抗拉剪應(yīng)力。

③適當(dāng)加大屋面層圈梁和房屋四角構(gòu)造柱的配筋和提高頂層砌體的砂漿標(biāo)號。

④當(dāng)有女兒墻時，女兒墻的抗風(fēng)構(gòu)造柱應(yīng)與樓層的構(gòu)造柱上下連通。

⑤在建筑物的兩端的1～2個開間內(nèi)或總長1/4范圍內(nèi)的屋面板底設(shè)置滑動支座，讓其自由伸縮。

⑥做好屋面保溫隔熱層，這是最關(guān)鍵的一點。傳統(tǒng)的做法是設(shè)一道架空隔熱板，但效果不理想，筆者建議采用種植屋面和儲水屋面，或者使屋面做成太陽能集熱器，把太陽能轉(zhuǎn)化為電能或其他能量，這樣既符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，又能取得非常理想的隔熱效果。

2.2 基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫預(yù)防

根據(jù)以上原因，在建筑設(shè)計和施工過程中，應(yīng)結(jié)合地基基礎(chǔ)的具體情況，做好以下預(yù)防措施：

①當(dāng)房屋建于土質(zhì)差別較大的地基上，或房屋相鄰部分的高度、荷重、結(jié)構(gòu)剛度、地基基礎(chǔ)的處理方法等有顯著差別時，應(yīng)在差異部位設(shè)置沉降縫，將其劃分成剛度較好、長度變化較小的幾個單元，可以減少因基礎(chǔ)不均勻沉降在樣體內(nèi)引起的應(yīng)力，避免墻體裂縫。規(guī)范規(guī)定《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002的沉降縫寬度一般應(yīng)大于5厘米，為避免上部結(jié)構(gòu)在地基沉降后相互頂撞，房屋較高時應(yīng)加寬，最大可達(dá)12厘米以上。

②加強(qiáng)門窗洞口外的剛度，將門窗洞口上的鋼筋混凝土過梁與內(nèi)墻鋼筋連接起來，形成一個連續(xù)過梁，以增強(qiáng)房屋整體剛度。

③盡量避免用軟弱土層做持力層，若無法避免，可調(diào)整上部結(jié)構(gòu)剛度，或采用筏式基礎(chǔ)，以減少建筑的沉降。

④房屋的縱墻宜貫通，橫墻的間距不宜過大，一般小于建筑寬度的1.5倍左右。

⑤對于地基持力層不均勻的建筑物，應(yīng)根據(jù)實際情況，將局部基礎(chǔ)適當(dāng)加深或加寬，或局部設(shè)計成板帶基礎(chǔ)，降低基底應(yīng)力，盡量達(dá)到地基均勻沉降。

⑥在施工過程中應(yīng)盡量避免對地基土的擾動，做好排水處理，完工后建筑物四周做好散水坡及排水地溝，避免地表水浸泡基礎(chǔ)而引起局部下沉。

⑦設(shè)計時嚴(yán)格按規(guī)范設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁，必要時可增加圈梁道數(shù)，以增加上部結(jié)構(gòu)的剛度，當(dāng)建筑物屋層較高且大時，在窗頂增設(shè)一道圈梁，效果更好。