建筑物兩種裂縫問(wèn)題的成因及控制措施

■倪彥召

建筑物都存在不同程度的裂縫是客觀事實(shí)，而且隨著建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，工程的形體增大，結(jié)構(gòu)形式趨于復(fù)雜，裂縫現(xiàn)象也隨之增加。從理論上講，由于建筑物的主要結(jié)構(gòu)材料的多相性和不均質(zhì)性，決定結(jié)構(gòu)體裂縫的必然性。在此意義上探討裂縫問(wèn)題實(shí)質(zhì)就是“控制裂縫”，使其在限定范圍內(nèi)不產(chǎn)生有害影響。從總體上說(shuō)，裂縫是由荷載和變形這兩種因素所引起。荷載作用引起的裂縫一般可通過(guò)設(shè)計(jì)上的驗(yàn)算和采取構(gòu)造措施加以控制。但變形引起的裂縫成因復(fù)雜，很難有效地進(jìn)行控制。大部分建筑物的裂縫是由于變形因素引發(fā)的，文章將從變形角度對(duì)混合結(jié)構(gòu)的地面和墻體的兩種裂縫的成因加以分析，并提出一些控制措施。

一、地溝部位地面裂縫的原因及防治

混合結(jié)構(gòu)建筑物地溝部位的地面裂縫一般出現(xiàn)在建筑物投入使用一段時(shí)間之后，由于對(duì)使用功能和結(jié)構(gòu)體系無(wú)重大影響，因而沒(méi)有引起足夠重視。但隨著新的建筑飾面材料的使用和裝修標(biāo)準(zhǔn)的提高，地面裂縫直接影響了地面的外觀質(zhì)量和使用壽命，對(duì)此應(yīng)予以重視。

1.原因分析。混合結(jié)構(gòu)地溝部位的裂縫主要發(fā)生在蓋板端部，表現(xiàn)為沿地溝方向有規(guī)則的裂縫，尤其靠主承重墻布置的地溝處更為明顯。通過(guò)對(duì)此類裂縫的觀察和調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生的原因與建筑物的沉降有關(guān)。由于荷載引起的建筑物沉降是一個(gè)長(zhǎng)期的累計(jì)過(guò)程，在理論上把總沉降量分成三個(gè)部分：瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。次固結(jié)沉降對(duì)于適合做混合結(jié)構(gòu)地基的粘性土來(lái)說(shuō)與前兩者沉降值相比很小，而且時(shí)間拖后較久，不在我們所設(shè)題目的討論范圍。瞬時(shí)沉降指的是加荷后隨之發(fā)生的沉降，因此從沉降角度導(dǎo)致上述裂縫的引發(fā)誘因是建筑物的固結(jié)沉降。固結(jié)沉降是隨著荷載作用，基土中孔隙體積壓縮而逐漸完成。在施工階段粘性土地基最多能完成總沉降的80%，就是說(shuō)20%以上的沉降量將在建筑物交付使用之后完成，而且主要是基土孔隙逐漸壓實(shí)的過(guò)程。

2.預(yù)防措施。地溝蓋板部是否出現(xiàn)裂縫的條件取決于地面完工后建筑物發(fā)生的沉降量和沉降速度，這很難通過(guò)計(jì)算得出精確的結(jié)論，從實(shí)用角度采取結(jié)構(gòu)上的措施是有效的預(yù)防手段。我們提出三種構(gòu)造處理方法：

（1）對(duì)于沿非承重墻布置，跨度小于1m的地溝，可采用降低蓋板上皮標(biāo)高，增設(shè)混凝土構(gòu)造層（不小于100mm厚），并配負(fù)彎矩鋼筋。

（2）盡可能將管道集中設(shè)置在走廊處，蓋板兩端都搭在走廊基礎(chǔ)上，使得沉降影響基本同步。這種方法雖然增加了蓋板混凝土量，但省了一道地溝墻，簡(jiǎn)化了施工程序，綜合效益還是合算的。

（3）對(duì)于房屋跨度較大、地溝較寬及必須沿承重墻的情況，可在蓋板端部設(shè)一變形縫，局部做防水處理。

二、單層工業(yè)廠房附房外墻的裂縫問(wèn)題

單層工業(yè)廠房跨外附設(shè)的生活間的外墻大都有不同程度的裂縫存在，對(duì)于常規(guī)的構(gòu)造措施和施工方法，這些裂縫難以杜絕。在生產(chǎn)工藝進(jìn)步的推動(dòng)下，廠房的裝飾標(biāo)準(zhǔn)較過(guò)去已有很大提高，這些裂縫對(duì)廠房外觀質(zhì)量的不利影響更加明顯。通過(guò)對(duì)實(shí)際工程的調(diào)查，我們認(rèn)為克服這類缺陷的有效手段就是控制由于溫度變形引起的破壞應(yīng)力。

1.裂縫分析。溫度變形是由于結(jié)構(gòu)熱脹冷縮引起的，混凝土的線膨脹系數(shù)為10×10－6,磚砌體的線膨脹系數(shù)為5×10－6左右，二者相差一倍，因此兩者的變形不一致?；旌辖Y(jié)構(gòu)實(shí)際上是混凝土構(gòu)件和磚砌體的組合體，由于各部變形不同，彼此之間的互相約束作用必然產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而混凝土和磚砌體都是非均質(zhì)材料，抗拉強(qiáng)度相對(duì)很弱，當(dāng)某處的應(yīng)變超過(guò)極限值時(shí)裂縫就要發(fā)生。磚砌體由磚和砂漿現(xiàn)場(chǎng)施工，影響其質(zhì)量的因素是多方面的，在外力作用下內(nèi)部受力很復(fù)雜，裂縫往往是幾種應(yīng)力狀態(tài)的共同作用，混凝土是一種多相材料，其成型過(guò)程的隨機(jī)性，確定其裂縫部位的分部的離散性。

溫度變形差異是裂縫發(fā)生的根本原因，變形受到約束時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力在接觸面上累積，并向墻體內(nèi)部傳遞。在討論溫度裂縫的文獻(xiàn)中，選取的假設(shè)模型多為二維體系，對(duì)橫墻在變形上的約束作用和墻上洞口的對(duì)抗變形能力的削弱作用沒(méi)做更深入的討論，即在空間上考慮的不充分。此外裂縫的出現(xiàn)還應(yīng)與混凝土構(gòu)件和磚砌體的體量上所占的比例和占居的部位有關(guān)，即涉及墻體本身構(gòu)造問(wèn)題。

2.裂縫控制。裂縫控制的意義在于有效地避免影響外觀質(zhì)量和使用功能的裂縫出現(xiàn)。裂縫產(chǎn)生的原因是變形受到約束產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)墻體的抗拉應(yīng)力，因此裂縫控制就是做放松約束、降低變形產(chǎn)生的應(yīng)力和增加結(jié)構(gòu)剛度、提高其抗變形能力這兩個(gè)方面工作，對(duì)于形體復(fù)雜的結(jié)構(gòu)這兩方面工作的協(xié)調(diào)更為重要。放松約束就是要合理確定伸縮的間距，同時(shí)存在兩種結(jié)構(gòu)形式時(shí)伸縮應(yīng)按間距較小的類別選取，并要保證施工質(zhì)量，使其工程正常工作。還有對(duì)混凝土體量所占比重較大的混合結(jié)構(gòu)設(shè)置鉸接點(diǎn)使變形不能集中。另外可以在防潮層外設(shè)置滑動(dòng)層增大的變形自由度。增強(qiáng)抗變形能力，第一要合理設(shè)置橫墻在空間上分散承擔(dān)變形約束。第二對(duì)于墻體較長(zhǎng)、窗間墻較小的結(jié)構(gòu)在窗臺(tái)處設(shè)置圈梁，并在勒角處增加配筋砌體與地梁共同工作起到抗裂作用，對(duì)于橫墻較少的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)還應(yīng)增設(shè)抗裂構(gòu)造柱來(lái)增加結(jié)構(gòu)的一體性。

總之，引起外墻裂縫的原因較多，除我們討論的溫度因素外，不均勻沉降和震動(dòng)等因素的影響都能造成裂縫，而且不能排除綜合因素影響。但在諸多因素中，溫度變形是主要因素，影響也最復(fù)雜，所以我們必須注重考慮空間結(jié)構(gòu)和墻體自身構(gòu)造對(duì)混合結(jié)構(gòu)抗裂能力的影響，從總體上控制裂縫發(fā)生，以提高工程質(zhì)量。