Question

混凝土结构裂缝产生原因分析 [浅析建筑结构设计中混凝土裂缝的处理]

Answer 1

　　随着我国改革开放和经济建设的飞速发展城市建设日新月异，各种新型美观的建筑物不断展现在人们面前，人们在满足建筑生活的同时，对建筑物的造型、安全性、适用性和耐久性也提出了更高的要求。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，发展到一定程度以后就不在增大，给住户心里造成很大压力。因此分析产生裂缝的原因并做好预防措施，是工程设计人员及技术人员的一项重要任务。通过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，让工程设计人员的工作更为顺利，本文主要有以下几个方面进行分析，并采取相应的措施。
　　1、混凝土裂缝产生的原因
　　裂缝对于建筑结构的影响是众人皆知的，但在处理裂缝时必须要从早期环节开始，这样才能有效控制裂缝的形成。工程单位应在设计的方案阶段和施工图阶段则要树立较强的裂缝意识，根据工程具体情况制定处理方案。建筑物的裂缝主要产生在墙体与钢筋混凝土构件上。 其中砖砌体裂缝有：窗间墙水平及斜裂缝，内外纵横墙竖向及水平裂缝，顶层墙体墙体及女儿墙温度裂缝、梁端下部墙体水平裂缝与房屋包角裂缝等；钢筋混凝土构件裂缝有：楼板角及梁体裂缝，悬臂构件根部裂缝及预制多空板底横向裂缝等。裂缝产生的主要原因有：地基不均匀沉降、温度变形映像、砖砌体强度及刚度不足、建筑与结构设计处理不当、施工质量不符合规范要求等。对已出现裂缝的砖混结构建筑物，要依据科学合理的隐患分析与加固程序，找出裂缝产生的原因，选用相应的计算方法进行验证，最后提切实可行的加固处理方案并组织实施，保证建筑物的安全正常使用。
　　2、混凝土裂缝产生的原因分析
　　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。由于地基承载力结构刚度上的差异使建筑物沉降不均匀引起的。软弱地基建筑物中间沉降量大两端小。当差异沉降积累到一定的数值时．基础结构失去了刚性．其重量只能由剪力墙和砖砌体承担，使得剪力墙和砖砌体上产生了附加的拉力和剪力。当这种附加的拉力和剪力超过了剪力墙和砖砌体的承载能力后。剪力墙和砖砌体上便出现了裂缝。斜裂缝主要发生在软土地基上，由于地基不均匀下沉，使墙体承受较大的剪切力，当结构刚度较差、施工质量和材料强度不能满足要求时，导致墙体开裂。窗间墙水平裂缝产生的原因是在沉降单元上部受到阻力，使窗间墙受到较大的水平剪力而发生上下位置的水平裂缝。 房屋低层窗台下竖直裂缝是由于窗间墙承受荷载后，窗台墙起着反梁作用，特别是较宽大的窗口或窗间墙承受较大的集中荷载情况下(如礼堂、厂房等工程)，窗台墙因反向变形过大而开裂，严重时还会挤坏窗口，影响窗扇开启。另外，地基如建在冻土层上，由于冻涨作用也会在窗台发生裂缝。
　　2）由于温度变化产生的裂缝
　　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。
　　预防温度裂缝的措施设置伸缩缝-严格按照《砌体结构设计规范》要求设置伸缩缝，宽度不宜小于优先采用装配式有檀体系钢筋混凝土屋盖，使屋盖与墙体连接改为“柔性节点”,即QL与屋面板接触面上铺设一层油毡或滑**，形成滑动层，这样可减少温度变形时墙体的推动力影响，防止墙体产生温度裂缝屋面板保温隔热层的材质及施工必须符合规范要求达到隔热保温效果屋面的温度变形与长度成正比，对于钢筋混凝土大檐口及较高女儿墙，宜隔二单元在檐口上设置一道温度伸缩缝。根据砖石结构设规范要求，顶层砖砌体混合砂浆一般为M2.5,可满足强度要求，为了防止温度裂缝产生，顶层混合砂浆强度不应低于M5.0.
　　对于严寒地区，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。
　　3、结构设计预防措施
　　设计时没有认真按规范规程要求进行防裂缝设计。在许多工程中，设计虽有防裂缝措施，但与规程要求不完全相符，致使墙体防裂缝得不到有效保障，或保质年限大大缩短。还有一个较为重要的方面就是墙砌体材料强度偏低、不同砌体混合砌筑、砌体强度与砌筑砂浆强度相差过大或外墙批荡砂浆强度与墙体强度差距过大等设计方面的不当都会导致墙体开裂。以下简单的介绍了在设计中可采用的措施：
　　①根据《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）第6.3.1条规定，砖砌体当为整体式或装配整体式钢筋混凝土结构的、有保温层或隔热层时，屋面伸缩缝最大间距为50m，设计时伸缩缝设置间距尽量不要达到上限。
　　②顶层及女儿墙砂浆强度不低于M5。
　　③顶层屋面板下设置钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋。女儿墙应设构造柱，构造柱间距不应大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起。
　　④在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面设置水平滑动层，滑动层可采用滑石粉、橡胶片、沥青油毡、白铁皮等。圈梁设于滑动层下，能控制圈梁与顶板之间的可能微动但不大动。
　　⑤设置隔热保温层，防水层做在保温层下或两层保温层之间。防水层通常的做法是设置在顶面，易老化，黑色的防水层受光照射后，温度可上升到70℃以上。不仅造成屋面板与顶层墙体温差加大，而且引起防水层下的找平层剧烈伸缩而拉裂。
　　⑥当房屋长高比较大，房屋空间较宽敞、窗口宽度大于1500mm时，应在窗台下二皮砖处设2Ф6钢筋砖砌体，可防止窗台下“八”字形温度变形缝和水平裂缝；在房屋两端单元1-2个开间的内外纵墙，窗台下二皮砖处设2Ф6钢筋砖砌体，并在窗户两边缘设置构造立柱，立柱上下两端与楼层、屋顶层圈梁连接，将窗户形成混凝土构件封闭箍，防止窗口斜裂缝、对角裂缝、竖向裂缝产生。
　　⑦在门窗洞口两边的墙体的水平灰缝中，设置长度不小于900mm，竖向间距为400mm的2Ф4焊接钢筋网片。
　　温度裂缝一般要经过一个冬夏之后才逐渐稳定，不再继续发展，裂缝的宽度也随着温度的变化面略有变化。鉴定裂缝是否稳定的方法:可在裂缝内嵌抹水泥浆或贴玻璃纸，经一段时间观察，如果嵌抹水泥浆或玻璃纸形态完整无损，说明裂缝已趋于稳定，不会再有发展。裂缝稳定以后，根据裂缝情况作相应处理。
　　当细小裂缝不影响使用时可不处理，当裂缝造成墙面渗水，可采用嵌补密封胶或水泥浆处理。
　　当裂缝较多且贯穿墙厚，影响美观和正常使用，给用户造成不安全感时，可在裂缝墙体两侧用4@200或φ6@200钢筋网片，两侧网片用拉结钢筋固定后，用1:1水泥砂浆进行外部抹面处理。
　　建筑行业施工时常会遇到裂缝问题，这就需要施工人员对整体混凝土结构采取有效的处理措施， 保证裂缝问题得到有效解决，这样才能维持正常的建筑结构性能，对混凝土裂缝的处理也是保证建筑项目创造经济价值的基础。
　　总而言之，房屋建筑墙体裂缝产生的原因复杂多样、影响因素多、控制难度较大，但总体上不外乎以上几种类型。只要采取全过程控制的方法，从设计到选材和施工都加强管理，严格遵守相关规范和操作规程，就能大大减少墙体裂缝产生的可能性，或将裂缝数量控制在最小程度，从而确保工程施工质量，提高人们的生活水平。
　　
　　参考文献：【1】GB50011-2008建筑抗震设计规范[S]．
　　【2】GB50010-2002混凝土结构设计规范[S].
　　【3】《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）.中国建筑工业出版社，2001
　　【4】 徐洪勇.从一工程实例谈砖混结构层墙体裂缝分析与防治措施.安徽建筑， 1999，6