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墙体裂缝分析与防治

【摘要】由于影响工程质量的因素众多,所以引起质量事故的原因也错综复杂,常常一项质量事故是由于多种原因引起的。究竟是哪类中的何种原因所引起,则应对事故的特征表现,以及其在施工中和使用中所处的实际情况和条件进行具体分析。 

【关键词】墙体裂缝; 分析; 防治 
  在混合结构中墙体裂缝是常见的质量事故,引起裂缝的原因有地基不均匀沉降、温度、应力、地震力、膨胀力、冻胀力、荷载和施工质量等。现就地基不均匀沉降和温度应力引起墙体裂缝特征分析如下: 
  1.地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析 
  房屋的全部荷载量最终通过基础传给地基,而地基在荷载作用下,其应力是随深度而扩散。深度大,扩散愈大,应力愈小;在同一深处,应力也总是中间最大,向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用,即使地基地层非常均匀,房屋的荷载分布也非常均匀,房屋地基应力分布仍然是不均匀的,从而使房屋地基产生不均匀沉降。即房屋中部沉降多,两端沉降少,形成微微向下凹的盒状曲面的沉降分布。在土质较好、较均匀,且房屋的长高比不大的情况下,房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的。一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘土时,由于土的强度低、压缩性大,房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。如果房屋的长度比较大,纵墙刚度又差,那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝向沉降较大的方向倾斜,沿着门窗洞口约成45°,呈正八字形。 
  当房屋地基土层分布不均匀,土质差别较大时,则往往在土层分布变化或土质差别处出现较明显的不均匀沉降,造成墙体开裂。 
  在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下,当未留沉降缝时,也容易在高低和轻重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。此时,裂缝位于层数低的荷载轻的部分,并向上朝着层数高的荷载重的部位倾斜。 
  在房屋两端土质压缩性大,中部小时,沉降分布曲线将成凸形。此时,往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外,也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。 
  在多层房屋中,当底层窗口过宽时,也往往容易因房屋不均匀沉降而使窗台产生反向弯曲,引起窗台处的竖向裂缝。 
  从以上分析可看出,裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系。因纵墙的长高比大于横墙的长高比,所以大部分裂缝发生在纵墙上,裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切有关。当沉降分布曲线为凹形时,裂缝较多的发生在房屋下部,裂缝宽度下大上小;当沉降分布曲线为凸形时,裂缝较多的发生在房屋上部,裂缝宽度上大下小。裂缝的分布与墙体的受力特点密切有关,在门窗洞口处、平面转折处、层高变化处,由于应力集中,往往也就容易出现裂缝;又因墙体是受剪切破坏,其主拉应力为45°,所以,裂缝也成45°倾斜。 
  为了防止地基不均匀沉降引起的墙体开裂,首先应处理好不均匀沉降地基。但在拟定地基加固和处理方案时,又应将地基处理和上部结构的处理结合起来考虑。在上部结构处理上有:改变建筑物体型;简化建筑平面;合理设沉降缝;加强房屋整体刚度;采用轻型结构、柔性结构等。 
  2.温度应力引起墙体裂缝分析 
  一般材料均有热胀冷缩性质,房屋结构由于周围温度变化而引起热胀冷缩变形,称为温度变形。如果结构不受任何约束,在温度变化时能自由变形,那么在结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约束而不能自由变形时,则将在构件中产生附加应力或称温度应力。由温度应力引起构件的伸缩值,可由下列计算: 
  由于钢筋混凝土的线膨胀系数a=1.0×10-5/c,而普通砖砌体的线膨胀系数a=0.5×10-5/c,在相同温差下,钢筋混凝土构件的伸缩值要比砖砌体大一倍左右。所以,在混合构件中,当温度变化时,钢筋混凝土屋盖、楼盖与砖墙伸缩不一,必然彼此相牵制而产生温度应力,可能使房屋结构开裂破坏。 
  温度应力引起墙体裂缝一般有以下几种情况: 
  2.1八字形裂缝 
  当外界温度上升时,外墙本身沿长度方向有所伸长,但屋盖部分(特别是直接暴露于大气中钢筋混凝土屋盖)的伸长量大得多。相对而言,屋盖与墙体连接处,屋盖伸长对墙体产生附加水平推力,墙体受到此推力而产生剪应力,剪应力和拉应力又引起主拉应力。当主拉应力过大时,将在墙体上产生八字裂缝。由于剪应力的分布大体是中间为零,两端最大,因此八字形裂缝多发生在墙体两端一般占二、三个开间,且发生在屋顶墙面上。 
  2.2水平裂缝和包角裂缝 
  平屋顶房屋,有时在屋面板底部附近或顶层圈梁附近,出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝和包角裂缝,这是由于屋面伸长或缩短引起的向外或向内推拉力而产生的。包角裂缝实际上是水平裂缝的一种形式,是外横墙和纵墙的水平裂缝连接起来形成的。在这种情况下,下面一般不会再出现八字形裂缝。有时,外纵墙的水平裂缝也会出现在顶层的窗台水平处。 
  2.3 女儿墙根部和竖向裂缝 
  女儿墙根部由于受到屋面伸长或缩短引起的向外或向内推、拉力。使女儿墙根部的砌体外凸或女儿墙外倾现象,形成水平裂缝。有时,由于钢筋混凝土屋面的收缩,也可能使女儿墙处于偏心受压状态,从而造成女儿墙上部沿竖向开裂。此外,在楼梯间两侧或有错层处的墙体将易产生局部的竖向裂缝,这是由于楼面收缩产生较大的拉力所致。 
  影响房屋伸缩出现裂缝的原因很多而且复杂,以上所述的仅是一些常见的情况。为了减小温度应力的影响,可采取合理地设伸缩缝,避免楼盖错层和伸缩缝错位;加强屋面的保温隔热;用油毡或铁皮将屋面板和墙体隔离,并在女儿墙根部留一定空隙,使其能自由伸缩且留有伸缩余地;加强构结的薄弱环节,提高其抗拉强度等技术措施。 
  参考文献 
  [1] 范文昭编.建筑材料.武汉理工大学出版社, 2004 
  [2] 张建勋编.砌体结构.武汉理工大学出版社, 2002

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墙体裂缝分析与防治
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