建筑物墻體裂縫淺析

周曉亮

西安長慶科技工程有限公司（710018）

一、地基不均勻沉降引起墻體裂縫分析

    建筑物荷載最終通過基礎(chǔ)傳給地基，而地基在荷載作用下，其應(yīng)力是隨深度擴(kuò)散，深度大，擴(kuò)散愈大，應(yīng)力愈小。在同一深處，也是中間最大，四周逐漸減小。由于地基土的這種應(yīng)力擴(kuò)散方式，在地層非常均勻的情況下，基礎(chǔ)下地基土應(yīng)力分布仍然是不均勻的。一般中部沉降多，周邊沉降少，形成盆狀曲面的沉降分布。當(dāng)房屋修建在淤泥土質(zhì)或軟塑狀態(tài)的粘性土上時，由于土的強(qiáng)度低、壓縮性大，房屋的絕對沉降量和相對不均勻沉降量都可能比較大。如果房屋設(shè)計的長高比較大，整體剛度差，而對地基又末進(jìn)行加固處理，那么墻體就可能出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。裂縫對稱的發(fā)生在縱墻的兩端，向沉降較大的方向傾斜，沿著門窗洞口約成45。呈正八字形，且房屋的上部裂縫小，下部裂縫大。這種裂縫，必然是地基附加應(yīng)力作用使地基產(chǎn)生不均勻沉降而形成的。

    1、當(dāng)房屋地基土層分布不均勻，土質(zhì)差別較大時，則在不同土層的交界處或同一土層厚薄不一處出現(xiàn)較明顯的不均勻沉降，造成墻體開裂，其裂縫向土質(zhì)較軟或土層較厚的方向傾斜。

    2、在房屋高差較大或荷載差異較大的情況下，當(dāng)未留設(shè)沉降縫時，也容易在高低和較重的交接部位產(chǎn)生較大的不均勻沉降裂縫。此時，裂縫位于層數(shù)低的荷載輕的部分，并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。

    3、當(dāng)房屋兩端土質(zhì)壓縮性大，中部小時，沉降分布曲線將成凸形，此時，往往除了在縱墻兩端出現(xiàn)向外傾斜裂縫外，也常在縱墻頂部出現(xiàn)豎向裂縫。

    4、在多層房屋中，當(dāng)?shù)讓哟芭_過寬時，也往往容易因荷載由窗間墻集中傳遞，使地基不均勻沉降，致使窗臺在地基反力作用下產(chǎn)生反向彎曲，引起窗臺中部的豎向裂縫。

    此外，新建房屋的基礎(chǔ)若位于原有房屋基礎(chǔ)下，則要求新、舊基礎(chǔ)底面的高差H與凈距L的比值應(yīng)小于0.5~1。否則，由于新建房屋的荷載作用使地基沉降而引起原有房屋、墻體裂縫。同理，在施工相鄰的高層和低層房屋時，亦應(yīng)本著先高、重，后低、輕的原則組織施工;否則，若先施工了低層房屋后再施工高層房屋，則也會造成低層房屋墻體的開裂。

    從以上分析可知，裂縫的分布與墻體的長高比有密切關(guān)系，長高比大的房屋因剛度差，抵抗變形能力差，故容易出現(xiàn)裂縫;因縱墻的長高比大于橫墻的長高比，所以大部分裂縫發(fā)生在縱墻上。裂縫的分布與地基沉降分布曲線密切有關(guān)，當(dāng)沉降分布曲線為凹形時，裂縫較多的發(fā)生在房屋下部，裂縫寬度下大上小;當(dāng)沉降分布曲線為凸形，裂縫較多的發(fā)生在房屋的上部，裂縫寬度上大下小。裂縫分布與墻體的受力特點密切有關(guān)，在門窗洞口處，平面轉(zhuǎn)折處、層高變化處，由于應(yīng)力集中，往往也就容易出現(xiàn)裂縫;又因墻體是受剪切破壞，其主拉應(yīng)力為45。所以裂縫也成45傾斜。

    為了防止地基不均勻沉降引起墻體開裂，首先應(yīng)處理好軟土地基和不均勻地基，但在擬定地基加固和處理方案時，又應(yīng)將地基處理和上部結(jié)構(gòu)處理結(jié)合起來考慮使其能共同工作;不能單純從地基處理出發(fā)，否則，不僅費用大;而效果亦差。在上部結(jié)構(gòu)處理上有:改變建筑物體型;簡化建筑物平面;合理設(shè)沉降縫;加強(qiáng)房屋整體剛度 (如增加橫墻、增設(shè)圈梁、采用筏式基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等);采用輕型結(jié)構(gòu)、柔性結(jié)構(gòu)等。

二、溫度應(yīng)力引起墻體裂縫分析

    一般材料均有熱脹冷縮性質(zhì)，房屋結(jié)構(gòu)由于周圍溫變化引起熱脹冷縮變形，稱為溫度變形。如果結(jié)構(gòu)不受任何約束，在溫度變化時能自由變形，那么結(jié)構(gòu)中就不會產(chǎn)生附加應(yīng)力。如果結(jié)構(gòu)受到約束而不能自由變形時，則將在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力或稱溫度應(yīng)力。由溫度應(yīng)力引起結(jié)構(gòu)的伸縮值。

    由于鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)a=1.08X10/C，而普通磚砌體的線膨脹系數(shù)為0.5Xl0/C，在相同溫差下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的伸長值要比磚砌體大一倍左右。所以，在混合結(jié)構(gòu)中，當(dāng)溫度變化時，鋼筋混凝土屋蓋、樓蓋、圈梁等與磚墻伸縮不一，必然彼此相牽制而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，使房屋結(jié)構(gòu)開裂破壞。

    溫度應(yīng)力引起墻體裂縫一般有以下幾種情況:

    1.八字形裂縫

    當(dāng)外界溫度上升時，外墻本身沿長度方向?qū)⒂兴�伸長，但屋蓋部分(特別是直接暴露在大氣中的鋼筋混凝土屋蓋)的伸長值大得多。從屋蓋與墻體連接處切開來看，屋蓋伸長對墻體產(chǎn)生附加水平推力，使墻體受到屋蓋的推力而產(chǎn)生剪應(yīng)力，剪應(yīng)力和拉應(yīng)力又引起主拉應(yīng)力，當(dāng)主拉應(yīng)力過大時，將在墻體上產(chǎn)生八字形裂縫。由于剪應(yīng)力的分布大體是中間為零，兩端最大，因此八字形裂縫多發(fā)生在墻體兩端，一般占二、三個開間，且發(fā)生在頂層墻面上。

    2.水平裂縫和包角裂縫

    平屋頂房屋，有時在屋面板底部附近或頂層圈梁附近，出現(xiàn)沿外墻頂部的縱向水平裂縫和包角裂縫，這是由于屋面伸長或縮短引起的向外或向內(nèi)推拉力而產(chǎn)生的，包角裂縫實際上是水平裂縫的一種形式，是外橫墻和縱墻的水平裂縫連接起來形成的，在這種情況下，下面一般不會再出現(xiàn)八字形裂縫。有時，外縱墻的水平裂縫也會出現(xiàn)在頂層的窗臺水平處。

    3.女兒墻根部和豎向裂縫

    女兒墻根部由于受到屋面伸長或縮短引起的向外或向內(nèi)的推、拉力，使女兒墻根部的砌體外西域女兒墻外傾現(xiàn)象，形成水平裂縫。有時，由于鋼筋混凝土屋面的收縮，也可能使女兒墻處于偏心受壓狀態(tài)，從而造成女兒墻上部沿豎向開裂。

    此外，在樓梯間兩側(cè)或有錯層處的墻體將易產(chǎn)生局部的豎向裂縫，這是由于樓面收縮產(chǎn)生較大的拉力所致。

    影響房屋伸縮出現(xiàn)裂縫的原因很多而且復(fù)雜，以上所述的僅是一些常見的情況。為了減少溫度應(yīng)力的影響，可采取合理地設(shè)伸縮縫;避兔樓面錯層和伸縮縫錯位;加強(qiáng)屋面保溫、隔熱;用油氈夾滑石粉或鐵皮將屋面板和墻體隔離，并在女兒墻根部留一定空隙，使其能自由伸縮且有伸縮余地;采用蓄水屋面域種植屋面;女兒墻設(shè)構(gòu)造柱；加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，提高其抗拉強(qiáng)度等技術(shù)措施。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會    文徑網(wǎng)絡(luò)：呂琳琳 尹維維 編輯  文徑 審核)