砌體建筑結構房屋裂縫的新技術設計

任 君

(二連浩特市建筑設計院，內蒙古 二連浩特, 011100)

砌體建筑結構房屋裂縫的新技術設計

任 君

(二連浩特市建筑設計院，內蒙古 二連浩特, 011100)

以磚混結構建筑作為工程實例，對工程進行了詳細的裂縫原因分析，采用有限元軟件進行了計算機模型分析對比，給出了荷載響應曲線以及有限元數值模擬圖。利用分析結果，提出了安裝鋼筋網片加固的改進技術。從工程應用效果來看，建筑裂縫得到有效控制，墻體外觀得到很好改善，這對于實現墻體的溫度裂縫控制具有明顯的應用價值。

砌體建筑；房屋裂縫；溫度裂縫；墻體外觀

對于建筑物而言，砌體是關鍵的受力構件，使用塊體與砂漿2種材料砌成墻或柱的結構在整體性、抗拉性、抗裂性以及抗剪強度等方面的性能較差。砌體結構產生裂縫是有規律可循的，可根據有關裂縫產生原因及規律，分析給出相應的預防及處理措施。裂縫的處理是保證砌體結構質量的難點之一，若溫度出現很大波動，會產生應力與變形，當應力與變形達到了一定程度將會產生裂縫。經統計發現，因為溫度變化產生的應力與變形超出砌體承受范圍而產生的裂縫占所有裂縫形成原因的80%以上。因為砌體結構采用的是具有較好抗拉與抗變形性能的材料，因此建筑物不會直接受損，但存在漏水、墻體表層脫落和使用壽命縮短等問題，使得建筑物的牢固性有一定程度的降低。

在我國近幾十年的發展建設當中，砌體結構占有十分重要的地位。多層砌體房屋具有脆性性質(這主要取決于其所采用的材料與連接方式)，不易變形，但容易產生裂縫。不同的建筑物產生裂縫的時間也會有所不同，有的裂縫產生的比較早，有的則相對較晚一些，但大部分出現在房屋建成后的前3年，裂縫寬度各異，其中貫穿性裂縫是比較嚴重的一種情況。砌體裂縫類型與形態各不相同，其可導致建筑物漏水和外觀受損等問題，嚴重的裂縫可致使建筑物牢固性降低，進而導致建筑物倒塌；因此，應對導致砌體結構產生裂縫的原因進行分析，并給出有效的預防與處理措施。

1 砌體裂縫處理技術改進設計

砌體結構墻體裂縫是一個十分常見的質量問題，在砌筑與使用的過程中，裂縫會以各種形式出現，有的裂縫是無法規避的；但大多數裂縫能夠在建設過程中和后期通過相應的措施得以控制。

1.1 工程情況

有一建筑面積約為770 m2的磚混結構的住宅，共2層，陽臺1.3 m的懸挑，陽臺與屋面分別為現澆鋼筋混凝土板與現澆板，采用鋼筋混凝土對其頂層進行壓頂圈梁。從施工到竣工大約4個月，竣工后不久，兩邊的山墻、第6軸線軸縱墻、某些橫墻在水平方向出現了裂縫，特別是上層窗戶下的墻體出現了嚴重的裂縫，將某些墻面的抹灰層鑿除后發現，大部分水平灰縫已經出現裂縫，縱向灰縫則沒有。另外可以發現，與窗戶下的墻體相比，窗戶間的墻體裂縫問題相對輕一些；同樣，與2層相比，1層墻體的裂縫問題較輕；與陰面相比，陽面墻體的裂縫問題較輕。

1.2 裂縫原因分析

導致砌體結構墻體產生裂縫的原因較多，有資料顯示，大部分的裂縫是因為地基出現不均勻沉降、溫差、設計不合理、材料與施工不符合要求以及經驗不夠等原因所造成的。

1.2.1 設計因素

這是一家合格的工程設計單位，該住宅結構簡單，平面形狀規則，采用了鋼筋混凝土對其頂層進行壓頂圈梁，并且與構造柱之間有很好的連接，現澆板的屋面，還做了保溫措施，使得墻體的塑性變形能力較差，牢固性較好，抗裂性能也有所提高，對裂縫的延伸有抑制作用，而且周邊與該房屋具有類似形式的建筑物沒有產生裂縫，所以可以判定并不是設計的問題。

1.2.2 地基因素

如果地基出現不均勻沉降，沉降程度不同的部分之間會出現相對位移，那么，砌體內部會有拉力/剪力產生，一旦這種拉力/剪力大于砌體自身的強度時，裂縫就會產生。如果沉降程度最大的部位是地基中部，那么整個建筑將會出現豎向彎曲，這時產生的裂縫為八字形；如果沉降程度最大的部位是兩端，這時產生的裂縫則為倒八字形，通常窗口的角落、窗臺、門窗口周邊以及樓梯間等部位最容易產生這種類型的裂縫，因為這些部位是整個建筑中最薄弱的部分。

在檢測的過程中，探井設置在墻角和某些構造柱的地方，土層是均勻分布的，在開挖深度的部位沒有看到地下水，也沒有看到軟弱土層。另外，基礎底層是礫石，具有強加的承載力，符合地質資料與設計要求，因此也可以判定不是地基的問題。

1.2.3 溫度、干縮因素

干縮裂縫通常有下述幾種形態：1)階梯形，位于墻體中部；2)出現在環塊體附近灰縫的裂縫；3)縱向均勻裂縫，位于外墻窗戶下的墻體；4)水平與縱向裂縫，位于大墻面。干縮裂縫通常在下面的幾層出現，有縱向裂縫的位于大墻面的中部底層到3、4層。干縮所導致的裂縫并不寬，各寬度相差不大。溫度裂縫一般會出現在頂層兩邊的墻體上或者L墻上。例如：門窗洞附近、山墻上方、屋頂下方和水平包角等部位。上述裂縫會隨著時間的推移慢慢變得穩定，溫度的變化對其寬度的影響較小，溫度裂縫的特點是兩端、頂層以及陽面重，中間、下層以及陰面輕。

但是該房屋只有水平方向的裂縫，而且范圍較大，只有窗戶下方的墻體出現了比較嚴重的裂縫，就溫度、干縮裂縫的相關特點而言，其帶來的影響是存在的，但影響并不大。

1.2.4 施工和材料因素

此建筑的承建方是一家私企，在管理水平、環境條件以及準備施工資料等方面均存在著不足，從而使得竣工驗收延遲。僅看框架結構的尺寸、混凝土強度、施工質量與設計要求還是相符的，但與相關人員溝通過后才知道，檢測原材料與砂漿比這個環節被省掉了。他們是在當地選購的原材料，檢查發現所采集的砂漿樣品中大部分裂縫部位的砂漿強度較差，用手就可以捏碎，經過水的浸泡變得較為滑膩，在進行彈測時，砂漿回彈儀沒有跳起，沒有辦法對其強度進行判定。將墻體中的砂漿取出，通過化學分析發現，砂漿中含有大量的SO42-，這說明了砂漿已經受到了腐蝕，其過程如下：水中的硫酸鹽與水泥中的Ca(OH)2發生化學反應，生成CaSO4，接著CaSO4與水泥中的4CaO·Al2O3·12H2O發生化學反應，生成3CaO·A12O3·3Ca和SO4·31H2O以及Ca(OH)2，由于其中所含的結晶水較多，與之前相比，體積變大了1/2，所以砂漿中的膨脹應力較大，使得砂漿出現裂縫，強度也有所減弱。

通過上述分析可以發現，與窗戶下方的墻體相比，窗戶之間的墻體裂縫要輕微一些；與2層墻體相比，1層墻體的裂縫要輕微一些；與陰面墻體相比，陽面墻體裂縫要輕微一些。這主要是因為窗戶下方與2層的墻體荷載分別要小于窗戶之間與1層的墻體，因此下部就容易腐蝕膨脹。因化學反應在陰面墻體中生成的結晶水難以散發，在溫度較低的冬天易受凍而破損，而陽面則剛好相反。因為墻體與構造柱對縱向灰縫有約束力，目前還未產生裂縫，不過因為砂漿已受損，出現裂縫只是時間問題，所以應對此進行相應的處理。

2 改進設計

因為建筑裂縫是由于施工和材料方面的因素產生的，所以應及時加固墻體，防止裂縫的范圍和寬度的擴大。通常情況下，安裝鋼筋網片是比較好的解決措施，其安裝鋼筋網片的過程如下：1)在發現裂縫的墻面上，沿著天面板底至地面切出豎向深度為20 mm，間距為250 mm的切槽，然后沿著拉通墻面到兩側構造柱的方向，切出水平方向深度為20 mm，間距為250 mm的切槽；2)保持槽內干燥無灰塵；3)在槽內和鋼筋上均勻地涂抹調配好的環氧樹脂，在槽內加入通長為φ6的鋼筋，用φ6@500梅花狀布置的拉結筋錨緊墻體兩側鋼筋，最后在切槽內填滿1∶1的干硬性水泥砂漿(不能太滿，應稍低于墻面)，粘貼應從豎向筋開始；4)等到砂漿沒有水分后，用M10水泥砂漿抹面25～30 mm厚。該方法充分利用了環氧樹脂的黏性，增強了墻體的抗裂性。鋼筋網將圈梁、構造柱和墻體連接起來，提高了墻體的抗變性。與此同時，這種方法沒有破壞墻體的基本結構，操作簡便，對室內環境造成的影響較小。

3 改進結果及有限元分析

3.1 建模

采用有限元軟件對結構的裂縫建模如圖1所示。

圖1 結構裂縫建模圖

3.2 分析結果

裂縫模擬分析圖如圖2所示。從圖2中可以看出，裂縫呈豎直形狀，說明實際位置不受剪力，只是受到彎矩，導致裂縫開裂；粘結系數增加會導致裂縫改變明顯，這與分析一致。從設計的荷載-位移曲線圖(見圖3)可進一步說明上述結果。

圖2 裂縫有限元模擬圖

圖3 荷載-位移曲線

3.3 施工改進

針對有限元分析和實際測量結果，在墻體中安裝鋼筋網片很好地控制了建筑裂縫的擴大，不僅在墻體外觀上達到了用戶的標準，也保證了用戶的安全。減少建筑物裂縫是提高建筑質量的重要方面，因此施工單位一定要提高建筑材料的質量，提高建筑水平。從上述分析可以得出，溫度、干縮以及施工、材料方面的因素是產生砌體裂縫的主要原因，而地基、設計方面的因素影響不大，但是一旦因為地基因素產生裂縫是非常嚴重的，其解決措施也是非常明確的。所以在實際生活中，應具體情況具體分析，未雨綢繆，及時做好準備，只有這樣才能保證建筑工程的質量足夠高。

4 結語

砌體結構的裂縫問題十分常見，當發現建筑物有裂縫產生時，首先要找出裂縫產生的原因，并對其嚴重程度進行分析，然后采取相應的措施予以補救。對于砌體結構建筑工程而言，溫度變化所造成的裂縫是發生頻率較高的一個問題，雖然這對于結構安全沒有太大的影響，但對外觀以及使用壽命還是存在一定的影響，此外還會導致糾紛；所以，要控制好溫度裂縫問題，就應在設計與施工階段做好相應的預防工作。

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責任編輯馬彤

DesignofNewTechnologyofMasonryStructureBuildingCracks

REN Jun

(Erenhot Construction Design Institute, Erenhot 011100, China)

This paper took brick masonry building for example, analyzed reasons of crack of engineering by using FEM software, compared and analyzed computer model, and gave load responding curve in FEM data simulation drawing. And also using analyzing results gave the improvement of steel bar net slice enhancement. The application results showed that it realized construction cracks control and good appearance of out wall. It had obvious value for wall crack control.

brick masonry building, building cracks, temperature cracks, appearance of wall

U 175

：A

任君(1963-)，男，高級工程師，主要從事建筑工程結構設計等方面的研究。

2014-11-17