砌体结构裂缝分析及控制.pdf

2 0 0 1年 7月 第 3 0卷第 4期 有色矿山 -No n f e r r o u s M i n e s J u I． 2 0 01 VoI 3 0 N0． 4 砌体 结构 裂 缝分 析 及控 制 翁 映 华 北 京 有色 冶 金设 汁研 究总 院 ， 北 京 1 0 0 0 3 8 【 美 蕾词 ]砌 体 ；裂 缝 ；产 生 ； 控 制 [ 摘要 ]本文 分 析 了 砌体 结 构常 见 裂 缝 的形 式 干 产生 的原 固， 提 出 了 相应 的 设计 控 制 措 旖和 处理 方 法 。 [ 中国分类号]T U2 2 7[ 文献标识码]A[ 文章编号 ]1 0 0 2 ． 8 9 5 1 2 0 0 1 0 4 0 0 5 4 0 4 Ana l y s i s a nd c o nt r o l o n c r a c k o f m a s onr y e nv e l o pe W E G Yi ng hua B e r i n g C e n t r a l E n n e e r i n g ＆ R e s e a r c h I n s t i t u t e f o r No n 一 r y o u 8 M e t a l L u r g i c a l I n du s t r i e s Be i j i n g 1 0 0 0 3 8，C hi n a Ke y wo r d s ma s o n r y e n v e l o p e ；c r a c k；g e n e r a t i o n；c o n t ro l Ab s t r a c t Th e c r a c k f o r ms a n d g e n e r a t i n g c a u s e s o f ma s o n r y e n v e l o p e a r e a n a l y s e d i n t h i s p a p e r a n d c o r r e s p o n d i n g c o n t r o l me a s u r e s a n d t r e a t i n g me a n s a r e p r o v i d e d 砌体属 于脆性 材料 ， 裂缝 的存 在 降低 了 墙体 的质量 ， 影 响 了结 构 的 耐久性 和 正 常 使 用， 同时也给 居住 者 在 感 观 和心 理上 造 成 不 良影响。随着我国住房制度 的改革， 人们对 居住环境 和建 筑 质 量 的要 求 不断 提 高 ， 对 房 屋裂缝 的控 制 要 求更 为严 格， 建筑 物 的 裂 缝 已经成 为居住者评 判建 筑质量 和安全性 的一 个重要而 直观 的标准 。随着 我国新型 墙体 材 料的使 用， 墙 体 的裂缝 已经 成 为 人 们共 同关 注的课题 。 因此对 砌体结 构 裂缝 的控 制 已经 成为设计 和施 工中 的重要 内容。 l 裂缝的形 式 及产生 原因分析 砌体 结 构 产 生 开 裂 的 原 因 可 分 为 两 大 类 一是 由于受 力产生 的裂缝 ； 二是 非受 力产 生的 裂缝 。受 力 引起 的裂缝是 指结构 构 件在 荷载 包 括 地 震 作 用下 ， 其 应 力超过 砌体 材 [ 收 稿 日期 ]2 0 0 1 0 3 1 6 [ 作 者 简介 ]翁 映 华 1 9 6 5 ， 女 ， 湖南 湘 多 高 级 工 程 师 ， 从 事 工 业与 民用 建筑 结构 设计 工 作 。 料强 度产 生 的裂缝 ， 这 种 裂缝 对 结 构 的危 害 很大 ． 应 当在 设 计时 通过 承 载 力 计 算 避 免这 种裂 缝 的 产 生 。 非 受 力裂 缝 是 由于 温 度变 化 、 材料 干 缩 、 地 基 不 均 匀 沉 降 等 原 因 产 生 的， 这种裂缝 的产 生涉及 到设计 、 施工 、 使用 、 材料 多种 因 素 。根 据 国 内外 资 料统 计 分 析 ， 非受 力裂缝 约 为全部 可遇 裂 缝 的 9 0 ％ 上 ， 因此本 文重 点对非 受力裂缝 进行分 析 ， 1 ． 1 温度变 化 产生 的裂 缝 由于温 差产生 的裂缝 主要是 由于 外界温 度变化 ， 房 屋墙 体 之 间 及墙 体 与屋 面 混 凝 土 构 件之 间变形 不协调 引起 的。钢 筋混凝 土屋 面在太 阳直 射 下 的温 度 往往 比气 温 高得 多， 如广 州地 区屋面温 度 可达 6 O ℃ ， 此时 墙 体温 度则 为 3 O ℃ ～4 O ℃ ， 而 且屋 盖 的 温度 在 昼夜 也有较 大 的变 化 。由于钢 筋混 凝土的 线膨胀 系数与砌 体 结 构 不 同 混 凝土 为 砖 的 2倍 ， 屋 盖结 构 与墙体 的刚 度不同 ， 当温 度变化 时 ， 钢 筋混凝 土屋盖 变形大 ， 墙 体变形 小 ， 屋盖 的 变形受 到 r墙体 的约束 因而 在屋盖 中产生 压应 力， 在 墙体 中产生 拉应 力和剪应 力， 房 屋 维普资讯 第 4期 翁 映 华 砌 体结 构 裂缝 分析 及 控制 顶端部 墙体 的温 度应力最大 当墙体 中的主 拉应 力或剪应 力超过 砌 体的抗拉 或抗 剪强度 时， 在墙体 中就会 产 生斜 裂缝或 水平 裂缝 。 由于温度 变化和 产 生的裂缝 主要发 生在 房 屋 的顶 层墙 体 ， 包括纵 墙 的八 字缝 、 横 墙上 端 的八 字缝 、 屋盖 与墙体 之 间的 水平缝 、 纵横 墙的包 角裂缝 、 门窗洞边 的正八字 斜 裂缝 等 。 严重 时除顶 层 外 ， 还将 在 下 一 层或 二 层 墙体 上出现裂缝 ， 但 裂缝 特 点 是 上 层重 、F层 轻 。 由于温度 变化 产生裂缝 的出现 时 间多数在房 屋建成一 年左 右 ， 裂缝 随温 度的变 化而变 化， 属 不稳 定状 态 ， 有 时虽经局 部修复 ， 仍 会重新 开 裂 1 ． 2材料干缩 产生 的裂缝 烧 结 粘土 砖 等烧结类 制 品的干缩变 形较 小， 而 且变 形 完成 比较 快 ． 只要粘 土砖 出窑后 不立即上墙 ， 由于 砌 体 于 缩 引起 的 附加 应 力 可 以不考虑 。而砌 块 、 灰砂砖 、 粉煤 灰砖 等砌 体 ． 随 着含 水 量 的 降低 将 产 生较大 的 下缩 变 形 于缩变形 的特 征 是早 期 发 展较 陕， 如 砌 块 出 窑 后 2 8 天 能 完 成 下 缩 变 形 的 5 0 ％ 左 右 ， 以后逐 渐减 慢。 材料 干缩 引 起 的裂 缝 的 特 苣足 分 布广 ， 数量多 ， 裂 缝 的程 度 也 比较严 重。 裂 缝 形 式 表现 为 屋 顶 圈梁 下 出现 的水平 裂 缝 和 包 角 裂缝 、 房屋 内 外纵 墙 两端 对 称分 布 的 倒 人 字 裂缝 、 建筑 一 层或 二 层 窗 台边 出现 的 斜 裂缝 或竖 向斜 裂缝 ， 在 墙 面上 出现 的底 部 重 而 上 部轻 的竖 向裂缝 。 1 ． 3 地基不 均 匀沉 降产生 的裂 缝 房 屋 的上 部荷 载 通 过 基础 传 给 地 基， 地 基将产 生压缩变 形 引起 房屋 的沉 降。当地 基 不均匀 沉 降时 ， 会引起墙体 产生 不均 匀 变形， 在墙体 中产 生 附 加的 主拉 应 力和 弯 剪 应 力。 当这些应 力超 过 砌 体 的复 合 抗拉 强 度 时， 将 会在墙体 的相应 部 分产生 阶梯形斜裂缝 或 水 平 裂缝 。墙体 由于 地基 不均 匀沉降 引起 的 裂 缝 往往 产生 在下 列情况 下 。 1 地 基 土 层 分 布 不均 匀 ， 土 质 差 别较 大时 ， 房 屋 不 但 产 生 纵 向 弯 曲， 还 会 发 生 扭 转 ， 墙体 的裂缝 多而不 均 匀， 裂缝相 对集 中在 某些部 分且 宽 度较 大 ， 墙 体 裂缝 开展 的时 间 较长 ， 可 能会导 致房屋 的整体 破坏 。 2 地 基土软 弱， 房屋 的高宽 比较 大 时 ， 房屋的 沉降 量大 且 不均 匀， 纵 墙 在 自身平 面 内的抗 弯刚 度 较 小 ， 调 整不 均 匀 沉 降 的能 力 较差， 使 墙体 产 生严 重 的开裂 。 3 房 屋 各部分 的高 度和 荷 载 差异较 大 时， 房屋 的高 低 部分 交 接 处 和荷 载 轻 重 部 分 交接 处， 将 产 生较 大 的沉 降差 而 引起墙 体 的 开裂 。 4 房 屋 的 平面 形 状 复 杂 时， 某些 部 位 纵横墙 的基础 密集 ， 使 地 基 中的 应 力 产 生重 叠， 沉降量 将大于 其 它部 位 ， 过大 的沉 降差会 导致墙 体产 生开裂 。 5 同一 建筑物 采用 多 种地 基处 理 方法 而未设沉 降缝 时， 不 同方 法 处 理 的 地基 的变 形将产生 差异 ， 使 上部 结 构 存 在变 形差 而 开 裂 。 6 上 部房 屋 结 构 和 基 础 类 型 不 同 时． 地基土 中应力 分 布极 不均 匀 ． 产 生 的沉 降差 异导致 了墙体 的开裂 。 7 在房 屋 附近 有 深 基 坑 开 挖 、 井 点 降 水 、 大 面积堆 料等旎工 因 素时 ， 会使房 屋 的地 基 产生不均 匀沉 降导致 墙体开 裂 。 8 房 屋 邻 近 有 新 建 高 层 建 筑 时 ， 由于 已建房 屋 的沉 降 已大 部分 完成 ， 新 建 房 屋 将 产 生下沉 ． 两 者之 问产生差 异沉降 ， 使 已建房 屋 的墙 体 产生开裂 。 由于地 基不均 匀沉 降使墙体 产生 的裂缝 的规律 为 ① 由于纵墙 长高 比较大 ， 刚度 比横 墙 小， 裂缝多 数产生 在纵墙 上 ； ② 由于结 构 布 置 等原 因在房屋 空间刚 度 突变 处产 生 的裂缝 较 为集 中； ③ 当地基 的沉降 曲线呈 凹形时 ， 裂 缝 呈八字形 且 对 称 分 布， 纵墙 下 部 裂 缝较 多 且 上窄下 宽 ； ④ 当房 屋 高 差 或荷 载 差 别较 大 时， 裂 缝产生 于低层部 分或 荷载较轻 部分 ； ⑤ 裂缝 多 集 中 在 门 窗洞 口附近 ， 且 为 4 5 。 左 右 维普资讯 有色矿山 2 0 0 1正 的斜 裂缝 。 2裂缝 控 制 措 施 砌体结 构 产 生裂 缝 的 因 素是 多方 面的 ， 应 当根据 裂缝 的性 质和 产 生的原 因有 针对性 的采取措 施。在 防止 裂缝 产生 的措 施 上． 采 取 有效的设 计 与 旋 工方 法 预 防 裂缝 的 产 生， 释 放墙体 的 附加 应 力 ， 加 强 墙 体 的抗 力 。埔 过 多种方法 并 举 ， 使 墙 体 的 裂缝 得 到 有 效 的 控制 。 2 ． 1防止温 度变化 产生裂 缝 的措 施 1 屋 盖上 设 置 保 温 层 或 隔 热 层 ； 也 _ f 采用架空 隔热 板 ， 非常 炎 热 的地 区 可 以 采 用 双层屋 面。屋 面保 温 层 隔热 层 或 刚性屋 面 面 层 应 设 置 分 隔缝 ， 分 隔 缝 间 距 不 宜 大 于 6 m， 并 与 女 儿 墙 隔 开 ，其 缝 宽 不 宜 小 于 3 0m m 。 2 采用 钢筋混 凝土 装 配式有 檩体 系屋 盖或瓦 材屋盖 ， 以降低 屋面的水平 刚度 ， 从 而 减少屋 面在温 度作用 下的 水平 位 移 。 3 减小屋 面 与墙体 问 的 约束。 如在 屋 面板 与墙体 间设 置 滑 动 层， 滑 动 层可 采 用 两 层油毡 夹滑 石粉 或 橡胶 片等 ， 使 屋 面产 生 水 平变 形 时， 墙体 不受其 影响 。 4 当房屋长 度较长 时 ， 应 设置 伸 缩缝 ， 伸缩 缝 的最大 间距 应 符 合现行 国 家标 准 砌 体 结构设计 规范 的要 求 。 5 当现 浇 钢 筋 混 凝 土 挑 檐 长 度 大 丁 1 2 m 时， 宜设置 分 隔 缝 ， 分 隔缝 的宽 度 不 小 于 2 0 mm， 缝 内采用弹性 滑膏嵌 缝 。 6 顶层屋 面板 下设 置 现浇钢 筋 混凝 土 圈梁 ， 并 沿 内外墙拉 通， 圈梁下 部墙体 内设置 水平 钢 筋。 7 女 儿 墙应 设 置 构 造 柱 ， 构 造 柱 间距 不宜大于 4 m， 房屋顶 层端 部墙体 内也要 适 当 增设 构造 柱 。 2 ． 2防止 材料干 缩产生 裂缝 的措 施 1 在墙体 内设 置控 制缝 。控制 缝 的间 距对于 有规则 洞 口外 墙不大于 6 m， 无洞外墙 不大于 8 m 及 墙 高 的 3倍 ， 控 制 缝 与 墙 转 角 的距离不 大于 4 ． 5 m， 在外墙 的高 度和厚 度突 然 变 化处 也应设置 控 制缝 。控制缝可 做成 隐 形， 与墙体 灰缝相 一致 。 控制缝 的宽 度不大 F 1 2 ram， 控制缝 内采 用聚 氯 脂 、 硅树 脂 等 弹性 材 料密封 。竖 向控制缝 对于 3层以下 的房屋 应沿房屋 墙体 的 全高 设 置 ， 对 f大 于 3层的 房 屋 ， 可仅在 一 、 二层 及顶 层 墙体 内设置 。 2 在灰缝 内设置 水平 钢 筋。顶 层墙体 有 门窗洞 口时 ， 在过 梁 上 的 水平 灰缝 内设 置 2 ～3道 焊接 钢筋 阿片 或拉结 钢 筋， 并伸 到过 梁两端 墙 内不 小 于 6 0 0 ram。 在 楼 盖 标 高 以 上 、 屋 盖标高 下第二 、 三 道灰缝 内设 置水平 钢 筋 ， 水平钢 筋须采 用焊接钢 筋 网片 ， 刚 片的 纵 向钢 筋不 小于 2 ， 横 向拉 结 钢 筋 间距 不 大 于 2 0 0 ram， 灰缝 内 水平 钢 筋宜 通 长设 置， 当 不 能 通 长 设 置 时 ． 搭 接 长 度 不 应 小 于 3 0 0 ram。也 可在 楼屋 盖处 、 窗 台下 部等 部 位 设 置配筋 带， 配筋带 的钢 筋 当墙 厚为 1 9 0 ram 时不 应小于 2 1 2 ， 当墙 厚 为 2 4 0 ram 时 不 应 小 于 2 中1 6。 3 对 于 砌 块 、 灰 砂 砖 、 粉 煤 灰 砖 等 砌 体 ， 要 严格控 制 块材 出厂 到砌 筑 时 的 时 间不 少 { 一个月 ， 并控制 块体砌 筑时 的含水率 。 2 ． 3 防止地 基不均 匀沉降 产生裂 缝 的措施 1 合理 的进 行 房屋 总体 布置 。房 屋的 平面 力求简 单， 当体 型 复杂时 ， 宜采 用沉 降缝 将其 划分 成 若干 平 面形 状 规 则 的单 元 ； 软 土 地 基 上 房 屋 长 高 比不 宜大 于 2 ． 5 ， 房 屋 各 部 分高 差不宜过大 ， 对 于空 间刚度较 好的房 屋 ， 连接 处的高 差 不宜 超过 一 层 ， 超过 时 宜 采 用 沉降缝 分开 ； 相邻 两幢房 屋的高 差较大 时， 基 础之 间应有一 定避让 距离 。 2 加 强房 屋的整 体刚度 。设 计 时尽 量 将纵墙拉 通 ， 并 隔 一 定距 离 设 置一 道 与之 相 连接 的横 墙 ， 可起 到 调整 纵 墙 不均 匀 沉 降的 作 用 ； 通 过设置 钢筋 混凝土 圈梁， 增 强纵 横墙 的连接 ， 增 强房 屋 的 空 间 刚度 抵 御房 屋 整体 受弯 时产生 的拉 应 力， 对 于 调 整房 屋 不均 匀 维普资讯 第 4期 翁映 华 砌体 结 构裂 缝分 析 及控 制 5 7 沉降起到 显著作 用。 3 合理的设 置 沉降缝 。沉 降缝 是 将房 屋 自屋顶 到基础 全部分 开形成若 干个 体型规 则、 整 体刚度 好 的 独立 沉 降 单 元 。沉 降缝 一 般设 置在 地基 上 的 压缩 性 能 有 显著 差 异 处 ， 房屋高度 和荷 载有 较 大 变 化 处 、 分 期 建 造房 屋交界 处、 房 屋 结 构基 础类 型及 地 基 处 理方 法不 同交界 处。 当房 屋 长 高 比过 大 时 ， 在适 当部位 也应设置 沉降缝 。 3 裂 缝 处 理 方 法 砌 体房屋 出现 裂 缝 后 ， 应首 先 分 析 产 生 的原 因、 裂缝 稳 定程度 以及对结 构 的危 害性 ， 有针对性 的 采 用不 同处 理 方 法 ， 砌 体 结 构 裂 缝常 用的处 理方法 有 ① 压 力灌 浆修补 法 ； ② 局部 补强法 ； ③ 表面封 闭修 复法 ； ④ 夹板墙 加 固法 ； ⑤扶壁柱 加 固砖墙 法 ； ⑥局部 补强法 。 温度变 化产 生 裂缝 的特 点 是变 化性 大 ． 简单 的处理 后 还会 再 次 开裂 ， 因 此对 温 度 变 化产 生裂缝 可 以 采 用压 力灌 浆 修 补法 ， 并 采 用局部拉结 钢筋或 夹板 墙 等措 施加 固。当屋 面保 温层 不满 足要 求时 ． 应 先对其进 行处理 ， 再 对墙体进 行 加固。 材 料干 缩产生 的裂缝 和 门窗洞 口的应力 集 中产 生的裂缝 ， 其 宽度一 般较 小 ， 主要 是影 响 建筑 的美 观 ， 不会 危及 结 构的安 全， 因此可 采 用表面封 闭修 补法 进 行 处理 ． 宽 度较 窄的 裂缝 可用 白灰 加 1 0 7胶嵌 补， 宽 度 相对 较 大 的裂缝应将 两 侧砌 体 凿 开 ， 重 新 用 砂浆 修补 后 再做 表面 装修 。 对 于地 基不均 匀 沉 降产 生 的裂缝 ， 首 先 要 找 出地基 变形 的原 因． 先 处理地基 ， 再 对上 部结 构进行 处 理 。基 础 常 用 的处 理 方法 有 增设 灰 土挤 密桩 、 旋 喷桩等 支托 基础 ； 采用水 泥浆 罐 注法 、 矽 化法 等加 固地基 ； 扩大基 础面 积 ； 限制 地 下水 位变 化 等 。上 部 结 构 裂缝 的 常 用处 理方 法有 高 标号水 泥砂 浆 灌缝 、 钢筋 网水泥砂浆 夹板 墙 加 固、 局 部钢 筋 或钢 板 拉 结 加强 等。 [ 参 考文献 】 [ 1 ] 砌 体结 构 设计 规 范 [ s ] GB J 3 8 8 北 京 中 国 建 筑工 业 出版 社 ， 1 9 8 8 [ 2 ] 现 代 砌 体 结 构 [ s ] ． 北 京 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ． 2 0 0 0 [ 3 ] 砌 体结 构 设计 手 册 按 GB J 38 8新 编 [ s ] ． 北 京 中 国建 筑工 业 出版 社 ， 1 9 9 2 上接 第 4 8面 其原 因是 在全 灌时增 加 了灌浆 孔数和提 高 了 浆 液浓度 ， 在今 后根 据 灌 浆试 验 结 果 确 定灌 浆 效果 时应 充分考 虑这 一点 。 3 从 灌浆后 的岩芯情 况看 ， 对于 碎石类 土或 土质类 风化岩 的灌浆机理 是浆液从 较 易 进 浆 的大 孔 隙 中积 聚并 积 压 周 围 的松 软 土 质 ， 从而 达到加密 土体 的加固效果 ， 这 与 以充 填岩 石 裂 隙 为 主 的 岩 石灌 浆 机 理 有 明 显 不 同 。 4 对于碎 石类土 和土质类 风化岩 而言， 其 灌浆效果 检验应 以原位试 验为 主。 热烈 庆祝 北京 申奥 成功 维普资讯