砌体建筑结构房屋裂缝的新技术设计

任 君

(二连浩特市建筑设计院，内蒙古 二连浩特, 011100)

砌体建筑结构房屋裂缝的新技术设计

任 君

(二连浩特市建筑设计院，内蒙古 二连浩特, 011100)

以砖混结构建筑作为工程实例，对工程进行了详细的裂缝原因分析，采用有限元软件进行了计算机模型分析对比，给出了荷载响应曲线以及有限元数值模拟图。利用分析结果，提出了安装钢筋网片加固的改进技术。从工程应用效果来看，建筑裂缝得到有效控制，墙体外观得到很好改善，这对于实现墙体的温度裂缝控制具有明显的应用价值。

砌体建筑；房屋裂缝；温度裂缝；墙体外观

对于建筑物而言，砌体是关键的受力构件，使用块体与砂浆2种材料砌成墙或柱的结构在整体性、抗拉性、抗裂性以及抗剪强度等方面的性能较差。砌体结构产生裂缝是有规律可循的，可根据有关裂缝产生原因及规律，分析给出相应的预防及处理措施。裂缝的处理是保证砌体结构质量的难点之一，若温度出现很大波动，会产生应力与变形，当应力与变形达到了一定程度将会产生裂缝。经统计发现，因为温度变化产生的应力与变形超出砌体承受范围而产生的裂缝占所有裂缝形成原因的80%以上。因为砌体结构采用的是具有较好抗拉与抗变形性能的材料，因此建筑物不会直接受损，但存在漏水、墙体表层脱落和使用寿命缩短等问题，使得建筑物的牢固性有一定程度的降低。

在我国近几十年的发展建设当中，砌体结构占有十分重要的地位。多层砌体房屋具有脆性性质(这主要取决于其所采用的材料与连接方式)，不易变形，但容易产生裂缝。不同的建筑物产生裂缝的时间也会有所不同，有的裂缝产生的比较早，有的则相对较晚一些，但大部分出现在房屋建成后的前3年，裂缝宽度各异，其中贯穿性裂缝是比较严重的一种情况。砌体裂缝类型与形态各不相同，其可导致建筑物漏水和外观受损等问题，严重的裂缝可致使建筑物牢固性降低，进而导致建筑物倒塌；因此，应对导致砌体结构产生裂缝的原因进行分析，并给出有效的预防与处理措施。

1 砌体裂缝处理技术改进设计

砌体结构墙体裂缝是一个十分常见的质量问题，在砌筑与使用的过程中，裂缝会以各种形式出现，有的裂缝是无法规避的；但大多数裂缝能够在建设过程中和后期通过相应的措施得以控制。

1.1 工程情况

有一建筑面积约为770 m2的砖混结构的住宅，共2层，阳台1.3 m的悬挑，阳台与屋面分别为现浇钢筋混凝土板与现浇板，采用钢筋混凝土对其顶层进行压顶圈梁。从施工到竣工大约4个月，竣工后不久，两边的山墙、第6轴线轴纵墙、某些横墙在水平方向出现了裂缝，特别是上层窗户下的墙体出现了严重的裂缝，将某些墙面的抹灰层凿除后发现，大部分水平灰缝已经出现裂缝，纵向灰缝则没有。另外可以发现，与窗户下的墙体相比，窗户间的墙体裂缝问题相对轻一些；同样，与2层相比，1层墙体的裂缝问题较轻；与阴面相比，阳面墙体的裂缝问题较轻。

1.2 裂缝原因分析

导致砌体结构墙体产生裂缝的原因较多，有资料显示，大部分的裂缝是因为地基出现不均匀沉降、温差、设计不合理、材料与施工不符合要求以及经验不够等原因所造成的。

1.2.1 设计因素

这是一家合格的工程设计单位，该住宅结构简单，平面形状规则，采用了钢筋混凝土对其顶层进行压顶圈梁，并且与构造柱之间有很好的连接，现浇板的屋面，还做了保温措施，使得墙体的塑性变形能力较差，牢固性较好，抗裂性能也有所提高，对裂缝的延伸有抑制作用，而且周边与该房屋具有类似形式的建筑物没有产生裂缝，所以可以判定并不是设计的问题。

1.2.2 地基因素

如果地基出现不均匀沉降，沉降程度不同的部分之间会出现相对位移，那么，砌体内部会有拉力/剪力产生，一旦这种拉力/剪力大于砌体自身的强度时，裂缝就会产生。如果沉降程度最大的部位是地基中部，那么整个建筑将会出现竖向弯曲，这时产生的裂缝为八字形；如果沉降程度最大的部位是两端，这时产生的裂缝则为倒八字形，通常窗口的角落、窗台、门窗口周边以及楼梯间等部位最容易产生这种类型的裂缝，因为这些部位是整个建筑中最薄弱的部分。

在检测的过程中，探井设置在墙角和某些构造柱的地方，土层是均匀分布的，在开挖深度的部位没有看到地下水，也没有看到软弱土层。另外，基础底层是砾石，具有强加的承载力，符合地质资料与设计要求，因此也可以判定不是地基的问题。

1.2.3 温度、干缩因素

干缩裂缝通常有下述几种形态：1)阶梯形，位于墙体中部；2)出现在环块体附近灰缝的裂缝；3)纵向均匀裂缝，位于外墙窗户下的墙体；4)水平与纵向裂缝，位于大墙面。干缩裂缝通常在下面的几层出现，有纵向裂缝的位于大墙面的中部底层到3、4层。干缩所导致的裂缝并不宽，各宽度相差不大。温度裂缝一般会出现在顶层两边的墙体上或者L墙上。例如：门窗洞附近、山墙上方、屋顶下方和水平包角等部位。上述裂缝会随着时间的推移慢慢变得稳定，温度的变化对其宽度的影响较小，温度裂缝的特点是两端、顶层以及阳面重，中间、下层以及阴面轻。

但是该房屋只有水平方向的裂缝，而且范围较大，只有窗户下方的墙体出现了比较严重的裂缝，就温度、干缩裂缝的相关特点而言，其带来的影响是存在的，但影响并不大。

1.2.4 施工和材料因素

此建筑的承建方是一家私企，在管理水平、环境条件以及准备施工资料等方面均存在着不足，从而使得竣工验收延迟。仅看框架结构的尺寸、混凝土强度、施工质量与设计要求还是相符的，但与相关人员沟通过后才知道，检测原材料与砂浆比这个环节被省掉了。他们是在当地选购的原材料，检查发现所采集的砂浆样品中大部分裂缝部位的砂浆强度较差，用手就可以捏碎，经过水的浸泡变得较为滑腻，在进行弹测时，砂浆回弹仪没有跳起，没有办法对其强度进行判定。将墙体中的砂浆取出，通过化学分析发现，砂浆中含有大量的SO42-，这说明了砂浆已经受到了腐蚀，其过程如下：水中的硫酸盐与水泥中的Ca(OH)2发生化学反应，生成CaSO4，接着CaSO4与水泥中的4CaO·Al2O3·12H2O发生化学反应，生成3CaO·A12O3·3Ca和SO4·31H2O以及Ca(OH)2，由于其中所含的结晶水较多，与之前相比，体积变大了1/2，所以砂浆中的膨胀应力较大，使得砂浆出现裂缝，强度也有所减弱。

通过上述分析可以发现，与窗户下方的墙体相比，窗户之间的墙体裂缝要轻微一些；与2层墙体相比，1层墙体的裂缝要轻微一些；与阴面墙体相比，阳面墙体裂缝要轻微一些。这主要是因为窗户下方与2层的墙体荷载分别要小于窗户之间与1层的墙体，因此下部就容易腐蚀膨胀。因化学反应在阴面墙体中生成的结晶水难以散发，在温度较低的冬天易受冻而破损，而阳面则刚好相反。因为墙体与构造柱对纵向灰缝有约束力，目前还未产生裂缝，不过因为砂浆已受损，出现裂缝只是时间问题，所以应对此进行相应的处理。

2 改进设计

因为建筑裂缝是由于施工和材料方面的因素产生的，所以应及时加固墙体，防止裂缝的范围和宽度的扩大。通常情况下，安装钢筋网片是比较好的解决措施，其安装钢筋网片的过程如下：1)在发现裂缝的墙面上，沿着天面板底至地面切出竖向深度为20 mm，间距为250 mm的切槽，然后沿着拉通墙面到两侧构造柱的方向，切出水平方向深度为20 mm，间距为250 mm的切槽；2)保持槽内干燥无灰尘；3)在槽内和钢筋上均匀地涂抹调配好的环氧树脂，在槽内加入通长为φ6的钢筋，用φ6@500梅花状布置的拉结筋锚紧墙体两侧钢筋，最后在切槽内填满1∶1的干硬性水泥砂浆(不能太满，应稍低于墙面)，粘贴应从竖向筋开始；4)等到砂浆没有水分后，用M10水泥砂浆抹面25～30 mm厚。该方法充分利用了环氧树脂的黏性，增强了墙体的抗裂性。钢筋网将圈梁、构造柱和墙体连接起来，提高了墙体的抗变性。与此同时，这种方法没有破坏墙体的基本结构，操作简便，对室内环境造成的影响较小。

3 改进结果及有限元分析

3.1 建模

采用有限元软件对结构的裂缝建模如图1所示。

图1 结构裂缝建模图

3.2 分析结果

裂缝模拟分析图如图2所示。从图2中可以看出，裂缝呈竖直形状，说明实际位置不受剪力，只是受到弯矩，导致裂缝开裂；粘结系数增加会导致裂缝改变明显，这与分析一致。从设计的荷载-位移曲线图(见图3)可进一步说明上述结果。

图2 裂缝有限元模拟图

图3 荷载-位移曲线

3.3 施工改进

针对有限元分析和实际测量结果，在墙体中安装钢筋网片很好地控制了建筑裂缝的扩大，不仅在墙体外观上达到了用户的标准，也保证了用户的安全。减少建筑物裂缝是提高建筑质量的重要方面，因此施工单位一定要提高建筑材料的质量，提高建筑水平。从上述分析可以得出，温度、干缩以及施工、材料方面的因素是产生砌体裂缝的主要原因，而地基、设计方面的因素影响不大，但是一旦因为地基因素产生裂缝是非常严重的，其解决措施也是非常明确的。所以在实际生活中，应具体情况具体分析，未雨绸缪，及时做好准备，只有这样才能保证建筑工程的质量足够高。

4 结语

砌体结构的裂缝问题十分常见，当发现建筑物有裂缝产生时，首先要找出裂缝产生的原因，并对其严重程度进行分析，然后采取相应的措施予以补救。对于砌体结构建筑工程而言，温度变化所造成的裂缝是发生频率较高的一个问题，虽然这对于结构安全没有太大的影响，但对外观以及使用寿命还是存在一定的影响，此外还会导致纠纷；所以，要控制好温度裂缝问题，就应在设计与施工阶段做好相应的预防工作。

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责任编辑马彤

DesignofNewTechnologyofMasonryStructureBuildingCracks

REN Jun

(Erenhot Construction Design Institute, Erenhot 011100, China)

This paper took brick masonry building for example, analyzed reasons of crack of engineering by using FEM software, compared and analyzed computer model, and gave load responding curve in FEM data simulation drawing. And also using analyzing results gave the improvement of steel bar net slice enhancement. The application results showed that it realized construction cracks control and good appearance of out wall. It had obvious value for wall crack control.

brick masonry building, building cracks, temperature cracks, appearance of wall

U 175

：A

任君(1963-)，男，高级工程师，主要从事建筑工程结构设计等方面的研究。

2014-11-17