砖混结构墙体裂缝的成因分析与防治措施

砖混结构墙体裂缝的成因分析与防治措施(转)最近做砖混结构找了不少资料传上共享摘要：文章分析了墙体裂缝的产生原因，阐述了裂缝宽度的标准问题，并提出了在设计、施工中相应采取的防治方法和措施，供参考。关键词：砖混结构；墙体裂缝；分析；防治1.前言近年来，砖混结构多层住宅工程屡屡发生墙体裂缝。裂缝位置走向不一。有的裂缝由小变大，发展很快；有的裂缝，发展到一定程度后就不再增大，给住户心理造成很大压力。因此分析产生裂缝的原因并做好预防措施，是工程技术人员的一项重要任务。近几年来通过对一些住宅楼的裂缝进行考察、分析、研究，对如何防止墙体裂缝，主要从以下几方面论述，并采取相应措施。2.产生裂缝的原因分析（1）由于基础不均匀沉降造成墙体裂缝对于不均匀的地基，设计中没有把刚度不同的地基进行调整，造成基础不均匀沉降，墙身受较大的剪力作用，主拉应力大于墙体抗拉应力，造成了砌体受主拉应力而破坏。这种裂缝往往是由沉降较小的一边向沉降较大的一边逐渐向上发展。（2）由于温度的变化因屋面长时间受阳光幅射，其温度较墙体高出许多，在炎热的夏季，屋面温度是墙体温度的2倍左右，且在相同温度条件下，钢筋混凝土的线膨胀系数是砖砌体线膨胀系数的2倍，它使屋面变形比墙体变形大得多。在屋面变形过程中，产生了很大的推力，作用在墙体顶端的水平推力使墙体与屋面的接触面受剪，剪力与屋盖、挑檐或女儿墙的垂直压力，构成墙体双向应力，当主拉应力大于墙体的抗拉强度时，墙体就会出现裂缝。在建筑物的端部，垂直压应力很小，则此区域的主拉应力等于最大剪应力，一般砌体的抗拉强度最低，所以在端部容易出现斜裂缝，对于灰缝强度不良的砌体则出现水平裂缝。（3）由于块石基础施工质量差，造成墙体裂缝。对于块石基础，在施工过程中没有严格按《施工规范》施工，砌筑块石的砂浆不饱满，或采用堆砌的方法施工，造成块石基础工程质量低劣。楼房交付使用后由于竖向荷载的作用或水平振动荷载的作用，造成块石移位，使整个基础产生不均匀沉降，造成砌体受主拉应力作用而破坏。（4）对于寒冷地区，在设计基础埋置深度的过程中，只考虑了结构要求而忽视了基础的冰冻线要求。基础的埋置深度小于该地区的冰冻线，造成基底地基土受冻后膨胀，给基础施加了向上的作用力，当这种作用产生的主拉应力大于墙体的抗拉应力时，导致了墙体裂缝，尤其经过多次冻融循环后，裂缝更加严重。（5）在结构设计上存在的问题①建筑物顶层端部剪应力与温度成正比，与水平阻力系数、材料弹性模量、建筑物长度呈非线性关系，控制温度应力引起墙体裂缝的主要因素有多种，而不是建筑物长度单一因素，因此用伸缩缝作为控制裂缝的唯一方法是不全面的。②砖混房屋长度过长，如有的住宅，5个单元连在一起，总长度超过温度变形允许长度，规范规定总长超过60m应设伸缩缝，有的房屋超过较多而未设，也未采取其他措施。③构造柱是增强建筑物整体性，抵抗地震作用的重要构造措施，过去不少设计，构造柱的设置只考虑符合抗震规范，不考虑实际已存在的温度应力，认为温度应力在规范上未明确规定计算的方法，不考虑不能算是设计错误。因此，设计人员对6层以下住宅，基本上是隔问布置构造柱，未对建筑物端部裂缝多发区予以重点加强。构造柱的布置有的较稀，每隔2～3道内横墙才设，靠近建筑物端部往往也是一视同仁。④不少砖混房屋热衷于采用屋顶钢筋混凝土大挑檐，有时为平衡悬挑荷重，在室内屋盖部分也要现浇一部分屋盖板，在二者之间紧密连结的是外纵墙圈梁，圈梁往往与墙同宽。这样桃檐、圈梁及现浇屋盖部分共同组成刚度较大的现浇连续板如遇温差变化，产生的温度应力较高，导致墙体不能承受而开裂。⑤采用的砖、砂浆强度等级，越到顶层越低，有些建筑物底部几层采用mu1o级砖，m5级砂浆，而到顶层则为mu7.5级砖，㎡.5级砂浆。设计人员习惯于从强度上考虑，对温度应力引起的抗剪强度及变形则考虑较少。2.裂缝宽度的标准问题实际上建筑物的裂缝是不可避免的。此处提到的墙体裂缝宽度的标准（限值）是一个宏观的标准，即肉眼明显可见的裂缝，砌体结构尚无这种标准。但对钢筋砼结构其最大裂缝宽度限值主要是考虑结构的耐久性，如裂缝宽度对钢筋腐蚀，以及外部构件在湿度和抗冻融方面的耐久性影响。我国到现在为止对外部构件（墙体）最危险的裂缝宽度尚未做过调查和评定。对砌体结构来说，墙体的裂缝宽度多大是无害呢？这是个比较复杂的问题。因为它还涉及到可接受的美学方面的问题。对钢筋砼结构，裂缝宽0-3mm，通常在美学上是不能接受的，这个概念也可用于配筋砌体。而对无筋砌体似乎应比配筋砌体的裂缝宽度标准放宽一些。但是对于客户来讲二者是完全一样的。这实际上是直观判别裂缝宽度的安全标准。3.防止墙体开裂的具体构造措施3.1防止混凝土屋盖的温度变化与砌体干缩变形引起的墙体开裂措施1）屋盖上设置保温层或隔热层；2）在屋盖的适当部位设置控制缝，控制缝的间距不大于30m；3）当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时，宜设置分隔缝，分隔缝的宽度不应小于20mm，缝内用弹性油膏嵌缝；4）建筑物温度伸缩缝的间距除应满足《砌体结构设计规范》的规定外，宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝，控制缝的间距不宜大于30m.3.2防止主要由墙体材料干缩引起裂缝的措施3.2.1设置控制缝1）控制缝的设置位置：a.在墙的高度突然变化处设置竖向控制缝；b.在墙的厚度突然变化处设置竖向控制缝；c.在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半设置竖向控制缝；d.在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝；e.竖向控制缝，对3层以下的房屋，应沿房屋墙体的全高设置；对大于3层的房屋，可仅在建筑物1层-2层和顶层墙体的上述位置设置；f.控制缝在楼、屋盖处可不贯通，但在该部位宜做成假缝，以控制可预料的裂缝；g.控制缝做成隐式，与墙体的灰缝相一致，控制缝的宽度不大于12mm，控制缝内应用弹性密封材料，如聚硫化物、聚氨酯或硅树脂等填缝。2）控制缝的间距：a.对有规则洞口外墙不大于6mm；b.对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍；c.在转角部位，控制缝至墙转角的距离不大于4.5m.3.2.2设置灰缝钢筋1）在墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝，钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600mm；2）在楼盖标高以上，屋盖标高以下的第二或第三道灰缝，和靠近墙顶的部位；3）灰缝钢筋的间距不大于600mm；4）灰缝钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的距离不小于600mm；5）灰缝钢筋宜采用钢筋焊接网片，横筋间距不宜大于200mm；6）对均匀配筋时含钢率不少于0.05％；7）灰缝钢筋宜通长设置，当不便通长设置时，允许搭接，搭接长度不应小于55d；8）灰缝钢筋两端应锚入相交墙或转角墙中，锚固长度不应小于1m；9）灰缝钢筋应埋入砂浆中，灰缝钢筋砂浆保护层，上下不小于3mm，外侧小于15mm，灰缝钢筋宜进行防腐处理；10）当利用灰缝钢筋作砌体抗剪钢筋时，其配筋量应按计算确定，其搭接和锚固长度尚不应小于75d和300mm；11）不配筋的外叶墙应设控制缝，控制缝间距不宜大于6m；12）设置灰缝钢筋的房屋的控制缝的间距不宜大于30m.3.3设计者重视抗裂构造的设计设计者在设计过程中，除对强度做必要计算的同时，应针对建筑墙体的具体情况，进行必要的抗裂验算，提出防裂的具体要求和措施，从源头上防止裂缝的产生。也可根据建筑物的具体情况，如场地土及地震设防烈度、基础结构布置型式、建筑物平面、外形等，综合采用上述抗裂措施。3.结束语通过对建筑物常见裂缝的分析研究和实践证实，砖混结构的墙体裂缝虽然不可避免，但只要设计合理，确保施工质量，选用材料得当，建筑物的裂缝是可以从根本上得到控制的。多层砖混结构房屋的抗震设计探讨砖混结构由于选材方便、施工简单、工期短、造价低等特点，多年来砖混房屋是我国当前建筑中使用最广范的一种建筑形式；其中民用住宅建筑中约占90%以上。砖混结构多采用粘土砖和混合砂浆砌筑，通过内外砖墙的咬砌达到具有一定整体连接性的目的。在地震设防地区，多层砖混砌体房屋由于组成的基本材料和连接方式决定了其脆性性质，变形能力小，导致房屋的抗震性能较差；因此改善砌体结构延性，提高房屋的抗震性能具有极其重要意义。根据现行建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范，结合自身设计的实践经验，我认为，在多层砖混房屋抗震设计上应注意以下几方面。一、科学布局建筑平面和立面建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、重要的内容。抗震设计中，建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则，结构质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合，在地震作用下会产生扭转效应，大大加剧地震的破坏力度；对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。建筑立面应避免头重脚轻，房屋重心尽可能降低，避免采用错落的立面，突出屋面建筑部分的高度不应过高，以免地震时发生鞭梢效应，同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案，即使不可避免时，也应尽量在适当部位设置防震缝，将体型复杂，平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元。在实际工程设计中，应尽可能兼顾建筑造型，又满足使用功能要求的前提下，将平面布置、立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方；同时又能有效地提高工程的抗震性能。二、砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值历次震害证明，砌体房屋的层数越多，高度越高，它的地震破坏程度越大，所以控制砖砌体房屋的总高度及总层数对减少地震时带来的震害有很大的作用。现行建筑抗震设计规范（gb50011—2001）对多层砌体房屋的总高度和总层数有了强制性规定：多层砌体房屋的总高度及层数应满足表1中的限值。表1房屋的层数和高度限值（m）（注：室内外高差大于0.6m时，房屋总高度应允许比表中数据适当增加，但不应多于1.0m）在设计中房屋总高度及总层数应同时满足上标的限值，因为楼盖重量占房屋总重的一半左右，房屋总高度相同，多一层楼盖就意味着增加半层楼的側向地震作用，同时加大对底部的倾覆力矩。在中、强地震作用下，因倾覆力矩过大，使得底部墙体产生过大的压力或剪刀而被破坏，故此减轻自重、减少层数、降低层高是削弱地震影响的有效途径之一。三、增强砌体房屋的刚度及整体性房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系，其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点，是较理想的抗震构件，不但可消除滑移、散落问题，增加房屋的整体性，增大楼板的刚度，而且对平面上墙体对齐的要求也可予以适当放宽，因作为以剪切变形为主的砌体结构，层间变形是可控制的。较强的楼板及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件，平面上，当上下墙体不对齐时，现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用，同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。因此，采现浇楼、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法，在适当的部位增设构造柱，并配置些构造钢筋，也能达到增强结构整体性的作用；另外，设置配筋圈梁可限制散落问题，增强空间刚度，提高结构整体稳定性，从而提高房屋的抗震性能。四、合理布置纵墙和横墙多层砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体，在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝，严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象，进而使房屋造到破坏；所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。多层砖混房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系，纵、横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续，同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。房屋的空间整体刚度和整体稳定性决定着房屋抗震能力的高低，多层砖混房屋一般采用纵墙或横墙承重，由于非承重方向的约束墙体少，间距大，因而房屋该方向刚度较弱，空间刚度和整体性均较差，拉震能力低；在高烈度地区，墙体由于平面外的失稳而先行破坏，进而引起整个房屋倒塌。而在两个方向适当布置纵横、墙混合承重的房屋，由于其限制了纵、横墙的侧向变形，增强了空间刚度和整体性，对承受纵、横两个方向的水平地震作用及抗弯、抗剪都非常有