高寒地區(qū)砌體結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因分析

王彥軍

摘 要：砌體結(jié)構(gòu)房屋的墻體經(jīng)常會發(fā)生開裂的現(xiàn)象，主要集中在我國北緯50°以北的大興安嶺和小興安嶺地區(qū)，此地域是中溫帶半干旱大陸性氣候，屬高寒地區(qū)，冬夏溫差較大。房屋經(jīng)過幾個冬夏交替，無論是墻體還是基礎(chǔ)地基都會產(chǎn)生較大變化，再加上材料、施工、設(shè)計(jì)等因素，墻體容易產(chǎn)生不同形態(tài)的開裂，裂縫的形態(tài)主要有水平、垂直、"八"字和斜縫等。影響結(jié)構(gòu)的整體性，使安全度降低。因此保證房屋安全耐用，防止開裂十分重要，但開裂的有因素很多，為此對裂縫產(chǎn)生的原因分析成為我們目前需要解決的課題。

關(guān)鍵詞：高寒地區(qū)；砌體結(jié)構(gòu)；裂縫分析

中圖分類號：TU746.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）05-0169-02

Abstract： The masonry structure building wall cracking phenomenon often occurs， mainly concentrated in China's northern latitude 50 degrees north of the Greater Xing'an Range and Xing'an mountain area， the region is semi-arid continental climate， belongs to the alpine region， large temperature difference between summer and winter. Housing after several winter alternately， whether wall or foundation will produce great changes， coupled with the materials， construction， design and other factors， the wall cracks of different shapes， crack patterns are mainly horizontal and vertical， Chinese character menaing "eight" and inclined seam. It affects the integrity of the structure and reduces the safety. Therefore， ensuring housing safety and durability， preventing cracking is very important， but there are many factors for cracking. Therefore， the analysis of the causes of cracks has become a problem we need to solve now.

Keywords： cold area； masonry structure； crack analysis

針對目前多層磚混住宅墻體開裂的現(xiàn)象，對北方高寒地區(qū)多層磚混住宅樓墻體裂縫進(jìn)行了一段時(shí)間的觀察研究，總結(jié)產(chǎn)生墻體裂縫的因素、規(guī)律，對墻體裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

1 材料原因

（1）磚砌體的性能較脆，極限變量很小，它的抗拉強(qiáng)度很低，且一般墻體為磚與砂漿組成，不設(shè)鋼筋，抗拉強(qiáng)度低，因此在受拉的部位容易產(chǎn)生裂縫。（2）離散性大決定了磚與砂漿的性能，從而使墻體的強(qiáng)度分布不均勻。（3）北方的環(huán)境比較干旱，在這種環(huán)境下砌體收縮變形較大，致使墻體不同程度地產(chǎn)生裂縫。（4）制磚的土質(zhì)質(zhì)量目前都不樂觀，一般的機(jī)制磚很難滿足抗凍性的要求，使砌體經(jīng)不過兩到三個冬夏交替的考驗(yàn)就產(chǎn)生了開裂。

2 施工原因

（1）砂漿質(zhì)量不符合要求。砌筑用砂漿多為混合砂漿，施工時(shí)為加快施工進(jìn)度采用水泥、砂、熟石灰粉進(jìn)行拌合砂漿，很少采用經(jīng)熟化、陳伏后的石灰膏。由于熟石灰質(zhì)量不均，部分石灰中含鎂石灰較多，熟化速度慢，造成砂漿使用后石灰熟化過程仍在進(jìn)行，體積膨脹，形成裂縫因子，導(dǎo)致墻體開裂。例如：滿洲里地區(qū)日俄時(shí)期建筑多用熟化后石灰膏拌合的石灰砂漿砌筑，經(jīng)近百年使用，其砌體強(qiáng)度卻高于近幾年新建建筑。（2）砂漿強(qiáng)度不符合要求，如砂子含雜質(zhì)較多，級配不合理，不準(zhǔn)確計(jì)量，配合比不準(zhǔn)確等，甚至不做現(xiàn)場配置試驗(yàn)，通過試驗(yàn)來決定配合比，或僅依據(jù)某些文獻(xiàn)參考配合比。（3）砂漿工藝不符合要求，砂漿未充分?jǐn)嚢瑁冶炔缓侠恚谑褂脮r(shí)很難保證砂漿的飽滿度，灰縫厚度不均勻，造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格。夏季施工對磚泅水不足，水分流失嚴(yán)重，水泥水化反應(yīng)不足，強(qiáng)度達(dá)不到要求。（4）施工速度過快。現(xiàn)在磚混結(jié)構(gòu)房屋每層施工時(shí)間多為5-7天，有的為了趕工期時(shí)間更短，地基變形也較快，過早產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致還未達(dá)到強(qiáng)度要求的墻體產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，形成潛在的裂縫因素，用戶使用后，荷載加大，使墻體產(chǎn)生裂縫。（5）施工工藝錯誤，砌體施工縫處留直，甚至陰槎。

3 地基沉降原因

（1）在地基中，土壤結(jié)構(gòu)復(fù)雜或分布不均勻，局部有軟土質(zhì)或大硬塊都會導(dǎo)致地基不均勻沉降，造成墻體開裂。（2）用換土法處理過的地基，夯實(shí)密度不高，其承載力不足，導(dǎo)致沉降過大，墻體局部受拉，產(chǎn)生開裂。（3）在基礎(chǔ)施工時(shí)，基槽進(jìn)水，改變了土質(zhì)性能，降低了土層的承載力，或在周圍挖坑、抽水等作業(yè)，擾動了地基，也降低了承載力，均會造成不均勻沉降，產(chǎn)生裂縫。（4）房屋過長，沉降縫設(shè)置不合理或不設(shè)沉降縫，中部沉降較易出現(xiàn)，在縱墻上產(chǎn)生“八”字形裂縫。有時(shí)兩端沉降過大，產(chǎn)生倒“八”字形裂縫。（5）房屋立面布局復(fù)雜，上部荷載不均勻，使地基局部承受集中荷載或荷載不均勻，也是產(chǎn)生裂縫的原因。（6）房屋過長，要設(shè)有沉降縫，一般設(shè)雙墻，增加了荷載，沉降過大，產(chǎn)生裂縫。endprint

4 凍土地基原因

高寒地區(qū)的凍土地基對砌體結(jié)構(gòu)房屋影響是極大的，由于凍害造成房屋墻體裂縫、傾斜占房屋病害的比例是較大的。以哈爾濱鐵路局管內(nèi)牙林線、潮烏線為例，因凍害造成房屋裂縫的占房屋總量的16%。現(xiàn)就季節(jié)性凍土和永久性凍土對建筑影響產(chǎn)生裂縫的部位和機(jī)制概述如下：

4.1 季節(jié)性凍土影響

（1）由于地基土含水率不同，凍漲率也不同。含水率越大，凍漲率越大。在建筑地基范圍內(nèi)，土層凍漲率不同，由此產(chǎn)生凍脹力不同，造成建筑物山墻產(chǎn)生垂直裂縫或門窗洞口角部產(chǎn)生斜裂縫。（2）由于冬季室內(nèi)外溫度不同，室內(nèi)地基處于融化狀態(tài)，內(nèi)墻基礎(chǔ)下地基未產(chǎn)生凍脹力。而室外地基凍結(jié)，外墻基礎(chǔ)下地基產(chǎn)生法向凍脹力和切向凍脹力，造成內(nèi)墻與外墻相交處產(chǎn)生45°斜裂縫或垂直裂縫。（3）由于春融、冬季凍結(jié)期間，外墻各部位地基凍結(jié)、融化的時(shí)間、程度不同造成墻體開裂。通常情況南側(cè)墻體地基融化較北側(cè)墻體地基融化的要早一些，凍結(jié)的要遲一些，由此產(chǎn)生的基底凍脹力是不同的，反映在墻體上為東西兩側(cè)山墻及內(nèi)橫墻上產(chǎn)生45°斜裂縫。（4）由于冬季室內(nèi)外溫度不同，外墻基礎(chǔ)內(nèi)外側(cè)的切向凍脹力不同，基礎(chǔ)外側(cè)切向凍脹力大于內(nèi)側(cè)切向凍脹力，同時(shí)基底法向凍脹力近似地按三角形分布，產(chǎn)生彎矩。墻體在彎矩作用下，在窗下口或基礎(chǔ)頂面產(chǎn)生水平裂縫。

4.2 永久性凍土退化影響

（1）建筑在非銜接性多年凍土區(qū)域，由于基礎(chǔ)未穿過凍土下限，經(jīng)一段時(shí)間使用后凍土退化，造成地基融陷導(dǎo)致墻體開裂。（2）建筑在銜接性多年凍土區(qū)域，設(shè)計(jì)采用保護(hù)凍土方案，由于使用不當(dāng)、保護(hù)方案不合理，或由于凍土屬高溫凍土，退化明顯，造成地基融陷導(dǎo)致墻體開裂。（3）建筑在銜接性多年凍土區(qū)域，設(shè)計(jì)采用保護(hù)凍土方案，由于長期使用，人為活動影響，或地下上下水道、供熱管道的影響，使建筑地基范圍內(nèi)局部形成融化帶，造成地基局部融陷導(dǎo)致墻體開裂。

5 環(huán)境溫度原因

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與磚砌體結(jié)構(gòu)因溫度原因膨脹差別較大，我國北部高寒地區(qū)冬夏兩季室外氣溫一般在-50℃-+35℃范圍之間變化，溫度原因使鋼筋混凝土層產(chǎn)生伸縮，應(yīng)力作用于墻體，導(dǎo)致墻體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。據(jù)史料分析，環(huán)境溫差超過10-15℃時(shí)，磚砌體易產(chǎn)生裂縫，一般情況如下：（1）斜裂縫或“八”字形裂縫常見于房屋頂層靠近兩端的兩個開間的內(nèi)外縱墻上。如有洞口，裂縫會出現(xiàn)在洞口角處。（2）屋面下出現(xiàn)的水平裂縫常見于有混凝土屋檐的房屋，由于這種屋檐裸露在外，夏天表面溫度高，一天中在50℃-15℃之間變化，時(shí)間久了，砌體與鋼筋混凝土挑檐圈梁的粘結(jié)應(yīng)力遭到破壞，產(chǎn)生水平裂縫。（3）當(dāng)房屋設(shè)有女兒墻時(shí)，在轉(zhuǎn)角處應(yīng)力較集中，易出現(xiàn)裂縫，甚至出現(xiàn)水平裂縫，局部女兒墻有向外傾斜的現(xiàn)象。（4）北方地區(qū)冬季氣溫較低，墻體驟然收縮，產(chǎn)生收縮應(yīng)力，由于基礎(chǔ)、梁、柱等構(gòu)件對墻體的約束，墻體不能整體同步變化，會使墻體產(chǎn)生垂直裂縫。

6 設(shè)計(jì)原因

（1）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理，內(nèi)縱墻基礎(chǔ)和橫墻基礎(chǔ)連接不好，造成強(qiáng)度不夠，剛度不足，整體性差，進(jìn)而造成不均勻沉降，使墻體整體彎曲，產(chǎn)生開裂。（2）承重梁跨度過大，梁端墻體的局部承載力不夠，或墻體對梁端的約束變形不協(xié)調(diào)，造成墻體水平開裂。（3）多年凍土區(qū)域，地質(zhì)勘探資料不詳，設(shè)計(jì)時(shí)對凍土溫度、含冰量、融陷性考慮不周，凍土保護(hù)措施不力，處理方式不當(dāng)，墻體因融陷開裂。（4）房屋的一些取暖功能沿外墻設(shè)計(jì)，使墻體局部厚度減小，又加之此處室內(nèi)溫度較高，內(nèi)外溫差大，墻體容易開裂。（5）在墻體內(nèi)布置一些管線，局部截面減小，承受上部荷載的能力降低，易產(chǎn)生開裂。

7 使用原因

（1）使用單位、用戶盲目改變房屋用途。用戶私自改變建筑用途，樓面或屋面盲目增加荷載，墻體局部承載力超負(fù)荷導(dǎo)致開裂。（2）私拆亂改。對原有建筑物盲目進(jìn)行拆改，造成建筑物整體剛度下降或承載力不足導(dǎo)致墻體開裂。（3）區(qū)域排水不良。使用中不注意房屋附近排水設(shè)施的維修養(yǎng)護(hù)，造成房屋區(qū)域排水不良，房屋地基土含水率增大，地基承載力下降，凍脹率增大，導(dǎo)致墻體開裂。

8 結(jié)束語

北方高寒地區(qū)砌體房屋墻體開裂，是比較普遍的現(xiàn)象，更是設(shè)計(jì)與施工部門必須高度重視的方面。為此，做為從事工程建設(shè)部門的技術(shù)人員經(jīng)過多年的觀測與分析，結(jié)合材料力學(xué)、理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)以及土力學(xué)，總結(jié)了在北方嚴(yán)寒的環(huán)境中，裂縫產(chǎn)生的原因，為控制墻體裂縫的產(chǎn)生提供了技術(shù)指導(dǎo)，為保證砌體房屋的質(zhì)量和改善居民的生活環(huán)境奠定了基礎(chǔ)。

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