建筑结构裂缝的分析与控制

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摘要：目前，在工程建筑结构领域中的裂缝问题相当普遍，尤其是许多新建住房出现各种不同部位和不同开裂方式的缝，严重影响到人们的生产和生活，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是工程建设领域迫切需要解决的问题。因此需要就裂缝产生的原因进行分析提出控制产生、处理的方法和改进措施。

关键词：建筑结构；裂缝；原因分析；控制

Abstract: at present, the crack problems in engineering construction field is very common, especially the many new housing of various regions and different cracking seam, the serious influence to people's production and life, and plagued by a large number of engineering and technical personnel and management personnel, engineering construction is an urgent need to solve the problem. So the reasons caused the cracks are analyzed and puts forward the control production, processing methods and improving measures.

Keywords: building structure; crack; cause analysis; control

中图分类号: TU3文献标识码: A 文章编号:

一、建筑物产生裂缝的原因：

国际上关于荷载作用下物件的裂缝扩展问题，都应用纯经验计算公式，虽然计算结果与实际出入较大，但还可以参考应用。在一般工程设计中，只进行荷载作用下的承载力计算，却经常忽略裂缝的验算，对砖混结构而言，尚无科学的裂缝验算办法。就设计理论而言，目前人们只对第一极限状态（既承载力的极限状态）给予足够的重视并被列入规范严格执行，而对第二极限状态（既超过正常使用状态的变形，裂缝及耐久性极动等极限状态）却被忽略了。

结构物的变形有3种：自由变形，约束变形和实际变形。其中只有约束变形产生约束应力，约束应力超过建筑材料的极限拉伸（抗拉强度）便引起裂缝。做结构裂缝分析时应首先考虑结构受到第一类荷载（外荷载）时引起裂缝的可能，特别值得注意的是那些自重荷载超过极限承载力约30%的结构。同时也不能忽略第二类荷载（间接荷载如变形作用即温度、湿度、地基不均匀沉降等）。结构的极限承载力取决于抗拉，抗剪和稳定条件时变形作用引起的裂缝对结构极限承载力的影响是不允忽略的。

裂缝产生的原因主要是变形作用。如温度变形，收缩变形，基础不均匀沉降变形等因素。据有关统计资料介绍，变形作用引起的裂缝占全部裂缝的80%以上。对于变形作用引起的裂缝研究还不成熟，缺乏有关规范及规程。它涉及到结构设计，地基基础，施工技术，材料质量，环境状态等诸多因素。

砖混结构房屋裂缝的产生，主要是因日照及气温变化，不同材料及不同结构部位的变形是不一致的，砖混砌体线膨胀系数与钢筋混凝土构件的线膨胀系数不同，后者大约是前者的两倍多，两者在相同温度变化下，不能协调变形。而屋面楼板的变形更大于砖砌体的变形，这种变形的较大差异是砖混结构顶层墙体产生裂缝的本质原因。同时屋面变形通过圈梁传递给砖墙的温度应力超过砂浆或砖砌体的抗剪强度时，就产生墙体裂缝。当温度变形受到约束时，在屋盖和墙体之间会产生较大的拉剪应力。当主拉应力或剪应力超过墙体的抗拉或抗剪强度时，墙体便被拉裂，出现斜裂缝。墙体和圈梁会受到由于冻胀或热胀产生水平推力的作用，造成圈梁和墙体结合面处的裂缝。

二、裂缝的控制方法及应采取的措施

结构设计方面：

砌体结构房屋为防止墙体开裂，砌体结构设计规范对此作出了规定：1、为了防止和减轻由于钢筋混凝土屋盖的温度变化和砌体干缩变形引起墙体的开裂，可根据具体情况采取下列措施（1）屋盖上宜设置保温层或隔热层。（2）采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖。（3）房屋顶层的墙体宜采用塑性较好的砂浆砌筑。（4）当有实践经验时可在钢筋混凝土屋面板和墙体的连接处设置滑动层。2、为了防止房屋在正常使用条件下，由温差和砌体干缩引起的墙体竖面裂缝应在墙体中设置伸缩缝，伸缩缝应设在温度和收缩变形可能引起应力集中砌体产生裂缝可能性最大的地方，根据房屋结构类型的不同，设计规范对其间距也作出了规定。3、为了防止地基不均匀沉降引起开裂，在房屋的一些变形部位作出了设置沉降缝的规定。4、为了抵卸地震力的作用，对抗震裂的设置也作出了相应的规定。5、为了加强砌体房屋的整体性和结构刚度，对圈梁和构造柱的设置也有明确规定。这些措施对防止减少裂缝起到保证的作用。

混凝土结构裂缝的控制：

根据《混凝土结构设计规范》（GBJ10 -89）为了避免结构由于温度收缩应力引起的开裂，可采取设永久式伸缩缝的方法。按结构类别的不同及所处环境（室内、露天等）不同伸缩缝允许间距从30-55㎜不等。规范的附注中还规定可以增减，这是从构造措施上作出的规定。在有关规程中还提出了允许采用：“后浇带”的有效措施。现行规范对伸缩缝规定是把结构长度看作控制开裂与否的唯一因素。根据大量现场调查，引起结构裂缝的原因是综合性的，结构长度只是影响温度收缩应力综合因素之一，而不是唯一的因素。仅就长度而言，结构长度与应力是非线性关系，如结构长度小于规范的规定，似乎结构内力影响很小，伸缩缝或后浇带似有效地控制裂缝，但是对于承受很大温差和有收缩作用的现浇楼板，大截面梁，剪力墙及长墙等约束度较高的结构，裂缝的概率仍然很高。

三、工程枝术方面的处理办法

根据大量工程实例砌体结构房屋的裂缝开展，主要可分为两大类：

一类是底层多处裂缝或是整个建筑物的通缝，这主要考虑建筑基础不均匀沉降引起或者称之为地基不均匀变形而引起上部结构开裂。主要表现为（1）下部墙体的正八字裂缝；（2）墙体的斜向开裂；（3）窗台下的竖向裂缝。对于由地基不均匀沉降而引起上部结构开裂问题的处理从设计角度看，遇到地基不均匀或建筑物荷载差异悬殊时无非是从增加抗力或减小应力两个方面处理。增加抗力的办法有增加圈梁，地梁数量和截面，加强建筑物的整体性。减小内力的手段通常把建筑物分成若干段以适应地基分段差异或建筑物荷载差异。施工时注意对持力层的处理和上部结构的平衡施工，使基础荷载均匀施力，平衡变形。对已出现裂缝要采取对建筑物地基进行必要的加固。加固的方法很多，如深桩置模，施喷法加固地基等。最经济的办法是待变形稳定后进行上部加固处理，这样也便于施工。要进行充分的观测，待开裂后能量释放完，再把开裂构件加固到设计水平，这样可以充分发挥结构的空间协调作用。

另一类温度引起的顶层墙体裂缝（也包括湿度含水率高冻胀引起）。砖混结构的顶层屋面受阳光辐射温度高出墙体两倍左右，且前者的线膨胀系数也是后者的两倍，这样使屋面变形比墙体变形大得多。作用在墙体顶端的水平推力使墙体受拉、受剪。当主拉应力大于墙体的抗拉强度时，墙体就会开裂。

控制这种裂缝主要从两个方面入手。第一是设法降低混凝土构件与墙体的温度，使温度应力减小。第二是增加墙体的抗裂能力，主要可采取（1）在施工中确保保温层的厚度与设计相符，确保顶层砖的质量与砂浆的标号不小于M5.0。（2）设置有效的保温隔热层并做好防水施工。（3）顶层构造柱与圈梁要适当加大断面和配筋，并不低于370×370㎜。（4）加强顶层端部砌体强度，砖缝设置必要的拉筋。（5）用伸缩缝将屋面分成若干小单元，对已产生裂缝应采取必要的裂缝处理，如采用水泥灌桨，墙体两面增加钢丝网，并用穿墙的拉筋固定。轻微的裂缝可用渗107胶的水泥砂浆填补，对于大的变形裂缝应加设钢拉杆或设置封闭交圈的梁箍进行整体加固。

混凝土结构裂缝的处理是非常复杂的。首先验算裂缝的间距，再根据裂缝的间距验评裂缝的宽度是否超出结构的允许宽度和受力极限要求，如果受力受到影响，应进行结构内力的再计算，并采取相应的结构补强处理，如不影响正常力使用，也可以采取密封结构胶进行封闭处理。

总之，建筑结构的裂缝是一个非常棘手的工程问题，各级工程枝术和管理人员都不能掉以轻心，否则酿成大祸，悔之晚矣，要本着严谨的科学态度慎之又慎。