砌体产生裂缝的原因及鉴别方法的探讨.doc

砌体产生裂缝的原因及鉴别方法的探讨摘 要 砌体结构由于裂缝性质及危害不同，裂缝原因复杂，故应对裂缝进行分类，并根据其特征及发展变化等进行鉴别，针对裂缝性质判断是否需要处理及采取的具体处理方法。 关键词 砌体工程 裂缝 承载力 地基沉降砌体工程至今仍是我国房屋建筑的主要承重结构或围护结构。砌体一旦出现裂缝就可能对整幢建筑物产生重大影响，本文以工程实践为基础，结合理论分析，探讨砌体工程产生裂缝的主要原因、不同砌体裂缝的危害性及其鉴别等问题，并进行砌体裂缝处理界限的建议。1 砌体常见裂缝原因砌体常见裂缝原因见表1。 砌体常见裂缝分类 表1 类别序号原 因举 例温度变形1因日照及气温变化，不同材料及不同结构部位的变形不一致，同时又存在较强大的约束，由此产生较高的温度应力平屋顶砖混结构顶层砖墙因日照和气温变化，以及两种材料的温度膨胀系数不同，造成屋盖与砖墙变形不一致所产生的斜裂缝和水平裂缝2屋面结构温度变形挤压墙体，在墙体内产生较高的剪应力或受弯曲拉应力单层厂房屋盖因日照而产生温度膨胀，挤压厂房端部的山墙，而产生接近水平的裂缝3气温或环境温度的温差太大房屋长度大又不按规定设置伸缩缝，而造成贯穿房屋全高的竖向裂缝4砖墙温度变形受地基约束产生较高温度应力北方地区混合结构建筑施工期越冬，且不采暖，砖墙收缩受到地基的约束而造成底层窗台及以下砌体中产生斜向裂缝地基不均匀沉降5地基沉降差大长高比较大砖混结构房屋中，两端与中部沉降差较大时，在房屋底层、纵墙两端产生的斜裂缝6地基突变，又未采取适当措施丘陵地区房屋一部分建在岩石上，另一部分在土层或填土上，不均匀沉降导致房屋折断，出现竖向裂缝7地基局部塌陷位于防空洞、古井上的砌体，因地基局部塌陷而产生水平裂缝、斜裂缝8地基冻涨北方地区房屋基础埋深不足，地基土又具有冻涨性，导致砌体产生斜裂缝或竖向裂缝9地基浸水填土地基或湿陷黄土地地基局部浸水后,地基产生不均匀沉降而导致砌体产生斜裂缝10地下水位降低地下水位较高的软土地基中，因临近工程采用人工降低地下水位措施，造成原有房屋地基产生附加沉降而导致砌体开裂,多为斜裂缝11相邻建筑物影响新建高大建筑物造成邻近的原有建筑物产生附加沉降而导致墙体出现斜裂缝 结构荷载过大砌体截面过小12抗压强度不足承载力不足的中心受压砖柱，在柱高1/3附近区域出现的竖向裂缝13抗弯强度不足砖砌体拱抗弯强度不足出现竖向或斜向裂缝14抗剪强度不足挡土墙抗剪强度不足，在最薄弱截面产生水平裂缝15抗拉强度不足砖砌水池池壁储水后产生沿沙浆缝的裂缝（折曲形）16局部承压强度不足大梁或梁垫下的砌体出现斜向或竖向裂缝设计构造不当17砌体中混凝土构件收缩（温度与干缩）较长的现浇雨篷梁两端墙面产生的斜裂缝18沉降缝设置不当 沉降缝设置位置不当。如不设在沉降差最大处； 沉降缝太窄，沉降变形后缝两侧的砌体受挤压而开裂19建筑结构整体性差砖混结构房屋中，楼梯间砖墙的钢筋混凝土 圈梁不交圈而引起墙面出现裂缝20墙内留洞住宅内外墙交接处预留烟窗孔洞，影响内外墙连接，使用后因温度变化而开裂21不同结构材料混用，又未采取适当措施钢筋混凝土梁挠度较大（但在梁的允许范围内），而引起墙砌体裂缝22新旧建筑连接不当原由建筑扩建时，基础分离，新旧砖墙砌成整体，在结合处出现裂缝23留大窗洞的墙体构造不当大窗台下墙体出现上宽下窄的竖向裂缝材料质量差24砂浆体积不稳定水泥安定性不合格，或用含硫量超标准的硫铁矿渣代替砂，引起砂浆体积不断膨胀造成砌体开裂25砖体积不稳定使用出厂不久的灰砂砖砌墙，因砖体积收缩而产生裂缝施工质量低劣26组砌方法不合理；漏放构造钢筋内外墙连接处留直槎，又不按规定放置拉结钢筋，导致内外墙连接处产生通长竖向裂缝27砌体中通缝、重缝多砌墙时，集中使用断砖，通缝、重缝多而出现不规则裂缝28留洞或留槽不当在宽度为500的窗间墙留脚手架眼，导致墙体开裂其他29地震多层砖混结构宿舍在强烈地震下产生斜向或交叉形裂缝30机械震动如爆破引起邻近建筑物墙体裂缝2 砌体裂缝的特点2.1 裂缝性质与危害性差异大表1中序号111的裂缝都由变形过大而产生；1216的裂缝属承载力不足；1723的裂缝大多数属设计不当问题；2428裂缝基本由施工造成。30种裂缝中危害性最严重的是承载力不足的几种裂缝，其他20几种裂缝的危害性随裂缝特征及其发展变化等因素而变化，但是大多数不危及结构安全。2.2 裂缝属性分布很不均匀目前砌体裂缝大多数属表1中的前3种，其次是地基变形裂缝，有人分析得出结论：混合结构房屋出现的裂缝有90%左右都由温度或地基变形所造成。2.3 杜绝砌体裂缝的困难较大例如温度与收缩变形引起的裂缝量大面广，即使依靠设计规范上的两条措施，再加上精心施工，也难保证砌体不出现温度、收缩裂缝。3 裂缝危害性分类3.1 影响结构安全主要是指承载力不足而产生的裂缝，这类裂缝尺寸并不大，数量也不多，但却是结构接近临界承载力的先兆，很可能导致倒塌事故。此外，对地基变形造成的裂缝，若地基变形长期不稳定，且变形差大，裂缝不断发展也可能影响结构安全。3.2 降低建筑功能一些裂缝虽不致结构安全但可能导致房屋渗漏或装饰损坏、还给人不安全感并影响观感。3.3 缩短使用年限砌体裂缝较严重时，造成耐久性降低。有的裂缝（如温度裂缝）随环境温度变化而不断的扩张，也会明显降低其耐久性。3.4 无明显危害，仅影响一般外观那些宽度和长度不大、数量不多的、较常见的温度裂缝或已基本稳定的沉降裂缝多数属此类型。4 鉴别砌体裂缝的基本方法表1有关内容已提供了鉴别裂缝性质的初步思路，由于设计不当和材料或施工质量低劣造成的裂缝比较容易鉴别。因此文章重点介绍最常见的温度裂缝、地基变形裂缝及危害最严重的承载力不足裂缝的鉴别方法，主要是从裂缝特征、发展变化和理论分析三方面进行比较和鉴别。4.1 根据裂缝现有特征进行鉴别见表2。 根据裂缝特征鉴别常见裂缝性质 表2鉴别依据温度变形造成的裂缝地基不均匀沉降造成的裂缝承载力不足造成的裂缝裂缝位置多数出现在房屋顶部附近，以两端为最常见；裂缝在纵墙和横墙上都可能出现。在寒冷地区越冬又未采暖的房屋有可能在下部出现冷缩裂缝。位于房屋长度中部附近的竖向裂缝，也可能属此类型多数出现在房屋下部，少数可发展到23层；对等高的长条形房屋，裂缝位置大多出现在两端附近；其他形状的房屋，裂缝都在沉降变化剧烈处附近；一般都出现在纵墙上，横墙上较少见。当地基性质突变（如由基岩变土）时，也可能在房屋顶部出现裂缝，并向下延伸，严重时可贯穿房屋全高多数出现在砌体应力较大部位，在多层建筑中，底层较多见。轴心受压柱的裂缝往往在柱下部1/3柱高附近，出现在柱上下端的较少。梁或梁垫下砌体的裂缝大多数是局部承压强度不足而造成裂缝形态特征最常见的是斜裂缝，形状有一端宽，另一端细和中间宽两端细两种；其次是水平裂缝，多数呈断续状，中间宽两端细，在厂房与生活间连接处的裂缝与屋面形状有关，接近水平状较多，缝长一般连续，缝宽变化不大；第三是竖向裂缝，多因纵向收缩产生，缝宽变化不大较常见的是斜裂缝通过门窗口，靠洞口处缝较宽；其次是竖向裂缝，不论是房屋上部、或窗台下或贯穿房屋全高的裂缝，其形状一般是上宽下细；水平裂缝较少见，有的出现在窗角，靠窗口处缝较宽；有的水平裂缝是地基局部塌陷而造成，缝宽往往较大受压构件裂缝方向与应力一致，裂缝中间宽两端细；受拉裂缝与应力方向垂直，较常见的是沿灰缝开裂；受弯裂缝在构件的受拉区外边缘较宽，受压区不明显，多数沿灰缝开展；砖砌平拱在弯矩和剪力共同作用下可能产生斜裂缝；受剪裂缝与剪力作用方向一致裂缝出现时间大多数在经过夏季或冬季后形成大多数出现在房屋建成后不久，也有少数工程在施工期间明显开裂，严重的不能竣工大多数发生在荷载突然增加时，例如大梁拆除支撑；水池、筒仓启用等4.2 根据裂缝发展变化进行鉴别见表3。 根据裂缝发展变化鉴别裂缝 表3温度裂缝地基不均匀沉降造成的裂缝承载力不足造成的裂缝随温度或环境温度变化，在温度最高或最低时，裂缝宽度、长度最大，数量最多，但不会无限制地扩展恶化随地基变形的增加而增长，裂缝形状加大、数量增多。一般在地基变形稳定后，裂缝不再变化，极个别的地基产生剪切破坏，裂缝不断发展导致建筑物倒塌受压构件开始出现断续的细裂缝，随荷载或作用时间的增加，裂缝贯通，宽度加大而导致破坏。其他承载力不足裂缝可随荷载增减变化4.3 根据建筑特征进行鉴别见表4。 根据建筑特征鉴别裂缝 表4鉴别根据温度变形造成的裂缝地基不均匀沉降早成的裂缝承载力不足造成的裂缝建筑物特征和使用条件屋盖的保温、隔热差，屋盖对砌体的约束大；当地温差大；建筑物过长又无变形缝等因素都可能导致温度裂缝房屋长而不高，且地基变形量大，易产生沉降裂缝；房屋刚度差；房屋高度或荷载差异大，又不设沉降缝；地基浸水或软土地基中地下水位降低；在房屋周围开挖土方或大量堆载；在已有建筑物附近新建高大建筑物结构构件受力较大或截面削弱严重的部位；超载或产生附加内力，如受压构件出现附加弯矩等建筑物的变形往往与建筑物的横向（长或宽）变形有关，与建筑物的竖向变形（沉降）无关用精确的测量手段测出沉降曲线，在该曲线曲率较大处出现的裂缝，可能是沉降裂缝往往与横向或竖向变形无明显关系4.4 根据理论分析鉴别裂缝4.4.1 温度裂缝砌体产生温度裂缝的原因是在温度变化或温差的作用下，而砌体又受到约束，因而产生温度应力，当温度应力超过砌体强度时就产生裂缝。根据此原理和结构力学方法就可以从理论上分析确定裂缝是否由温度原因所造成。我们可通过下面这种方法来计算平屋顶下墙体的主拉应力的近似方法来计算、判断。考虑到平屋顶下墙体的垂直压应力很小，因而假定砌体中的主拉应力接近剪应力，并用下述近似公式计算 其中 (1)式中 主拉应力（n/mm2）；最大剪应力（n/mm2）；水平阻力系数，混凝土板与砖墙cx0.30.6n/mm3，混凝土板和钢筋混凝土圈梁cx1.0n/mm3；、混凝土板及墙体的线胀系数，混凝土1010-6、砖510-6；、 砖墙的温差、混凝土的温差；th 双曲线正切函数； (2)墙厚（mm）墙体负担顶板的宽度（mm）；屋顶板厚度（mm）；es砖砌体弹性模量（n/mm2）如按公式计算的主拉应力超过砌体的抗拉强度，就可能在平屋顶下砌体产生裂缝。4.4.2承载力不足造成的裂缝无论是受压、受弯、受拉、受剪或局部承压构件，均可根据砌体结构设计规范的有关公式与规定，计算构件的承载力，当外加荷载设计值产生的内力超过规范规定承载力时，就可能出现承载力不足的裂缝，举一个最简单的轴心受拉构件为例，其承载力应按下式计算：nt (3)式中 nt轴心拉力设计值；砌体轴心抗拉强度设计值，按规范规定的数值采用；a截面面积。4.4.3 地基不均匀沉降引起的裂缝可根据工程实际情况计算地基变形，或用测量方法得到实际地基变形值，然后用结构力学方法计算地基不均匀下沉产生的应力，再对照砌体结构设计规范的有关数据，即可确定裂缝与地基不均匀沉降的关系。地基变形裂缝的另一种理论分析方法是计算地基变形值或实测变形值，如砌体承重结构基础的局部倾斜超过表5规定，就可能产生砌体裂缝。表5 砌体承重结构基础局部倾斜的允许值地基土类别中、低压缩性土高压缩性土局部倾斜允许值0.0020.0035 关于砌体裂缝处理界限的建议正确鉴别裂缝的性质，是确定裂缝是否需要处理的基本条件，同时也是选择处理方法和处理时间的基础。5.1 承载力不足造成的裂缝 当确定为承载力不足裂缝时，均应认真分析处理，若无充分依据，则必须处理。 根据砌体实际强度和尺寸及内力验算，符合公式时，应进行处理；符合公式时，必须处理。 （r/）0.92 (4)（r/）0.87 (5)式中 r砌体承载力（kn）；结构重要性系数，按规范规定取值；s结构内力（kn）。 重视受压砌体与应力方向一致的裂缝、梁或梁垫下的斜或竖向裂缝，以及柱身的水平裂缝，因为这些裂缝常是结构跨塌的先兆。 承载力不足裂缝的处理，一般先加固结构或构件，然后修补裂缝，也可两者结合进行。5.2 温度裂缝温度裂缝一般无结构安全问题，大多数不作专门处理。若裂缝数量多，严重影响外观，或裂缝导致渗漏和影响使用，应作修补性处理。5.3 地基沉降裂缝 地基沉降差不大，且在较短时间内已趋稳定者，一般可不处理。需作修补性处理的条件参见5.