砌体结构温度裂缝分析及预防措施

向雪萍

温度裂缝是砌体结构常见裂缝之一,通常在建筑物建成1年～2年后出现。砌体属于脆性材料,裂缝的存在降低了墙体的整体性,耐久性和抗震性。同时墙体的裂缝给居住者在感官上和心理上造成不良影响。特别是随着我国墙改,住房商品化的进展,人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高,对建筑物墙体裂缝的控制要求更为严格。因此加强砌体结构的抗裂措施,已成为房屋所有者,国家行政主管部门及开发商共同关注的话题。

1 温度裂缝产生的原因分析

温度的变化会引起材料的热胀冷缩。夏天,在阳光的照射下屋面板温度可达60℃～70℃,而在其下的砖砌体温度仅为30℃～35℃,如此大的温差,再加上混凝土的线性膨胀系数与砌体的不同(比如是砖砌体的2.4倍),屋盖和墙体的刚度又不同,当温度变化时,由于钢筋混凝土温度变形大,砌体温度变形小,屋盖伸长变形受到墙体的阻碍,因而在屋盖中引起压应力,在墙体中引起拉应力和剪应力,房屋顶层端部墙体应力最大。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,就会在墙体中产生裂缝。沿墙体分布的剪应力大致为两端最大,中部最小。由于端部的正应力较小,主拉应力接近于剪应力,因此可能引起斜裂缝。另一方面,砌体的收缩应变在正常温度下可不考虑;而钢筋混凝土的收缩应变为2×10-4～4×10-4,当温度降低或钢筋混凝土干缩时,则产生与上述相反的作用,在屋盖和楼盖中引起拉应力和剪应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,在屋盖和楼盖中将产生裂缝。

2 温度裂缝的特征

温度裂缝是从顶部开始,越往下层裂缝越轻。房屋长高比越大,裂缝越重。条式房屋的中间单元裂缝轻,两端部单元裂缝较重。从整体上看,房屋内部墙体比外部墙体裂缝重,而内横墙裂缝较轻,内纵墙裂缝较重。从施工角度看,夏天施工时的裂缝轻,冬天施工时的裂缝重。

3 温度裂缝出现的主要形式及成因

3.1 顶层墙体裂缝

由于钢筋混凝土屋盖与墙体温度变形的差异,在顶层墙体上产生沿窗洞口的“八”字形裂缝或水平裂缝。因为顶层内纵墙和横墙与屋面板的温差比相应的外纵墙和山墙大,所以屋内墙体裂缝比外墙重。

3.2 墙体竖直裂缝

一些平面比较复杂的建筑,常在墙体转折处出现垂直裂缝。情况严重的出现上下贯通的竖直通缝,并伴有墙体弯曲挠折现象。其原因在于:同一个方向的墙体不在同一个平面内,温度作用下的墙体整片变形错位,对互连的垂直方向墙体产生剪切变形。同理,相互垂直或成某一角度的墙体由于温度变形也易产生竖直裂缝和弯曲变形。

3.3 圈梁下墙体裂缝

设置圈梁不但可以增加建筑物的整体性和延性,提高抗震能力,而且还可以增加墙体的抗裂能力。但是,在有的建筑物中圈梁下却出现了许多“八”字形裂缝,越靠近山墙越明显,这是由于建筑物过长,未设伸缩缝。或虽设缝但由于圈梁是连续贯通的,使圈梁很长,温度变形量比墙体大很多,这样,圈梁在温度的变化下对墙体产生拉力或推力,致使其下部墙体开裂。

3.4 女儿墙裂缝

设置女儿墙的建筑常在女儿墙压顶下部出现斜裂缝,并且端部较明显;另外在女儿墙转角处也多出现裂缝。其原因在于女儿墙钢筋混凝土压顶无保温措施,与下部的屋面板和墙体相比受温度影响更严重,其大气物理条件在整幢建筑中最为恶劣,在此条件下,压顶将其下面的女儿墙拉出斜裂缝。

另外,在女儿墙的根部和平屋面交接处也易出现裂缝。这是因为钢筋混凝土屋盖和屋面的水泥砂浆面层在气温升高后的伸长比砖墙大,因此对墙体产生推力,导致女儿墙开裂。温差越大,房屋越长,面层砂浆越密越厚,推力越大,墙体开裂越严重。

通常情况下,温度裂缝的危害不大。但是如果遇到地震或在水平荷载作用下就有可能导致房屋的破坏。因此,在设计中,应该采取有效措施,防止温度裂缝的发生。

4 预防温度裂缝的措施

1)建筑设计时应考虑温度影响,尽量使平面布局规则简单。房屋长高比不宜太大,一般应控制在2.5～3.0之间。当不能满足以上要求时,应设置伸缩缝。2)根据砌体房屋墙体材料和建筑体型,屋面构造选择适合的温度伸缩区段,按照GB 50003-2001砌体结构设计规范表6.3.1的要求设置伸缩缝,宽度不宜小于30 mm。3)屋面应设置有效的保温层或隔热层。设计上必须按建筑节能标准,对屋面保温层进行热工计算,对保温材料提出质量密度,粒径,导热系数及含水率等技术指标的要求,在施工上应严格按照设计和施工规定进行施工,确保屋面保温层的质量。4)采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖或瓦材屋盖,木屋盖,轻钢屋盖。5)设置分隔缝或滑动层。a.屋面保温层或屋面刚性面层及砂浆找平层设置分隔缝,其间距不大于6 m,并与女儿墙隔开,缝宽不小于30 mm;b.在屋盖的适当部位设置分隔缝,间距不大于20 m;c.当现浇混凝土挑檐或坡屋顶的长度大于12 m时,宜沿纵向设置分隔缝或沿坡顶脊部设置分隔缝,缝宽不小于20 mm,缝内用防水弹性材料嵌填;d.当房屋进深较大时,在沿女儿墙内侧的现浇板处设置局部分隔缝,缝宽不小于20 mm,缝内用防水弹性材料嵌填;e.在混凝土屋面板和墙体圈梁间设置滑动层。滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片:对较长的纵墙可只在两端的2个～3个开间内设置,对横墙可只在其两端各1/4墙长范围内设置。6)女儿墙应设置构造柱,其间距不大于4 m,构造柱应伸入女儿墙顶,并与现浇混凝土压顶浇在一起。压顶板的纵向钢筋不宜小于3Ф 6,横筋Ф 4@100,且宜为焊接网片。7)其他加强措施详见GB 50003-2001砌体结构设计规范第6.3节。

5 温度裂缝的治理措施

1)若屋面保温层未达到热工要求和节能标准时,应重新改做屋面保温层,以防止裂缝继续发展。2)温度裂缝有一个发展阶段,等观察一段时间,裂缝再无新的变化时再采取治理措施。鉴定裂缝是否稳定的方法:在裂缝内嵌抹水泥浆或玻璃纸,形态完整无损,说明裂缝已基本稳定。3)当细小裂缝不影响使用可不修补,当裂缝造成墙面渗水,可用压力灌浆法进行处理,即用灰浆泵将含有胶合材料的水泥砂浆或化学砂浆灌入裂缝内使之粘合成整体。4)对于裂缝较多并且穿墙厚,影响美观和正常使用时,可在墙体两侧用4Ф 6@200或Ф 6@500钢筋网片,两侧网片用铁丝固定后,然后喷射砂浆或分层抹上密缀的砂浆层,以形成组合墙体。

6 结语

建筑物产生温度裂缝是一个比较普遍的现象,但是如果人们对它足够重视,在设计中采取相应的预防措施,施工时严格按操作规程进行施工,就一定能够避免温度裂缝的出现。

[1] 张春香.砖混住宅女儿墙温度裂缝的分析与预防[J].山西建筑,2008,34(2):173-174.