基于空調效應下的砌體溫度裂縫理論分析

何瀟鑫

摘要：本文以韶山市某商住樓項目為研究對象，對溫度裂縫產生的原因進行了分析。

Abstract： This article takes a commercial and residential building project in Shaoshan City as the research object， and analyzes the causes of temperature cracks.

關鍵詞：空調效應;溫度裂縫;剪應力法

Key words： air conditioning effect;temperature crack;shear stress method

中圖分類號：TU364 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）19-0157-02

1 ?韶山市某商住樓項目墻體檢測

1.1 工程概況

韶山市某商住樓建于2009年，磚混結構，混凝土強度等級為C20，墻體厚240mm，為M10，M5.0組合磚砌體，局部為底框結構（地下車庫區域）。據該樓西面六樓業主反映，其六樓廁所墻體在使用過程中逐漸出現了一條較長的裂縫（圖1）。

1.2 現場檢測內容

1.2.1 西面六樓主衛墻體裂縫檢測

根據現場檢測，測試裂縫從墻右下角到左上角大致呈45°分布，如圖3所示;對裂縫上的5個位置進行測寬，結果如表1所示。

1.2.2 西面2樓（底框上樓層）對應位置墻體裂縫檢測

由于底框架位于1樓，所以為了檢測是否因為沉降縫導致的6樓裂縫，因此，在2樓相同位置進行了觀測，未見有明顯可見裂縫分布。

1.2.3 西墻面傾斜測量

通過TS30全站儀對西墻面的1樓和4樓進行觀測。根據現場檢測結果表明，測量墻體局部傾斜值均小于《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）中0.002的要求，因此可以基本排除地基沉降造成的裂縫。

1.2.4 西墻底部圈梁檢測

對西墻面上1樓和4樓的觀測點以及西墻底部梁的觀測，均未發現明顯裂縫和變形，因此，基本可以排除承載力不足因素導致6樓廁所墻體出現的裂縫。

1.3 現場檢測結果分析

根據現場檢測發現，該裂縫所在的西面外墻未見明顯傾斜，滿足現行規范要求;二層對應墻體亦未見明顯可見裂縫分布，表明因地基沉降引起的原因可基本排除;該裂縫所在的底層局部圈梁未見明顯裂縫及變形，撓度測量結果滿足現行規范要求;同時經圖紙復核，該墻體位于頂層，其所受荷載相對較小，且樓下對應位置墻體亦未見有相應裂縫出現，故而承載力不足引起的開裂亦可排除。

綜上所述，韶山市某商住樓西面六樓主衛墻體裂縫的產生原因為溫度變形導致，與墻體自身承載力及地基沉降變形關系不大，因為裂縫開展的時間為7、8月份，在湖南地區7，8月是夏季最高溫度所在季節（戶外溫度可以高達60°C以上），又因為戶主在夏季主動采取降溫措施，使得室內溫度保持在恒溫20°C左右，因此判斷該室內墻體裂縫開裂原因為空調效應導致的室內外溫差引起的溫度應力，從而導致墻體發生裂縫。

2 ?砌體結構溫度應力理論分析

2.1 剪應力法計算砌體結構溫度應力

王鐵夢教授在《工程結構裂縫控制》一書詳細介紹了剪應力法計算溫度應力公式推導過程[1]，其最終計算公式如下：

2.2 材料參數取值

2.2.1 室內外溫度取值

本文工程實例計算分析對象為韶山市某商住樓6層浴室東面墻體。計算時僅考慮結構外墻、屋面板及室內空調恒溫情況下的夏季日照溫差。由于該層6層為頂層，湖南日照溫差比較高，為簡化計算，假定西面外墻溫差、東面外墻溫差與屋面板溫差相同，皆為60°C，室內溫度因為空調效應緣故，假定室內溫度為20°C。

2.2.2 混凝土的彈性模量

根據混凝土結構設計規范（GB50010-2011）可知，C20混凝土的彈性模量為2.55×104MPa。

2.2.3 線膨脹系數及水平阻力系數

根據王鐵夢教授的剪應力法可知，由于四面墻體皆為磚砌體結構，墻的線膨脹系數=5×10-6;由于屋面板為混凝土結構，屋面板的線膨脹系數=10×10-6;因此水平阻力系數，參考混凝土板與磚墻=0.3～0.6N/mm3，考慮其最不利因素，取其最大值=0.6N/mm3。

2.3 剪應力法計算過程

2.4 計算結果分析

根據表2砌體沿灰縫截面破壞時強度設計值[3]可知，該砌體的剪應力0.574已經遠遠大于外墻所能承受的溫度應力數值，因此該墻體無法抵抗該溫度應力值。證明空調效應導致的室內外溫差是可以導致墻體產生裂縫的。

3 ?結論與展望

3.1 結論

①本文通過現場檢測發現，該裂縫所在的西面外墻未見明顯傾斜、二層對應墻體亦未見明顯可見裂縫分布，表明因地基沉降引起的原因可基本排除;該裂縫所在的底層局部圈梁未見明顯裂縫及變形，撓度測量結果滿足現行規范要求;同時經圖紙復核，該墻體位于頂層，其所受荷載相對較小，且樓下對應位置墻體亦未見有相應裂縫出現，承載力不足引起的開裂亦可排除。因此，其結果表明該裂縫的形成原因有別于以往砌體結構季節溫差、沉降及受力裂縫。

②本文通過剪應力法理論計算，計算結果表明：室外墻體所受的應力已經大于墻體所能承受的最大溫差應力，表明夏季因空調效應原因產生的室內外溫差是可以導致磚砌體開裂的。

3.2 展望

剪應力法計算結果雖然證明空調效應能夠導致磚砌體開裂，但是其研究對象為結構外墻，結合韶山市某商住樓項目實際情況，該墻體外墻完好，而開裂墻體為室內隔墻，故該項目墻體裂縫開展機理還有待進一步研究。

參考文獻：

[1]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.

[2]李慶紅，董杰，馬玉潔，王華英.砌體結構溫度裂縫的防控及處理措施[J].工業建筑，2008.

[3]閆一江.混凝土小型空心砌塊墻體數值模擬及剛度研究[D].湖南：湖南大學碩士學位論文，2007.