建筑論文-關于砌體結構裂縫控制措施的建議
摘要： 本文在簡要總結分析國內外砌體裂縫的性質和裂縫控制原則和措施的基礎上，結合我國當前國情，針對性地提出了砌體結構裂縫控制的具體構造措施建議，該措施已引入我院編制的大慶油田砌塊建筑構造圖集。關鍵詞： 砌體 裂縫 措施
一、 裂縫的性質
引起砌體結構墻體裂縫的因素很多，既有地基、溫度、干縮，也有設計上的疏忽、施工質量、材料不合格及缺乏經驗等。根據工程實踐和統(tǒng)計資料這類裂縫幾乎占全部可遇裂縫的80%以上。而最為常見的裂縫有兩大類，一是溫度裂縫，二是干燥收縮裂縫，簡稱干縮裂縫，以及由溫度和干縮共同產生的裂縫。
1.1 溫度裂縫
溫度的變化會引起材料的熱脹、冷縮，當約束條件下溫度變形引起的溫度應力足夠大時，墻體就會產生溫度裂縫。最常見的裂縫是在砼平屋蓋房屋頂層兩端的墻體上，如在門窗洞邊的正八字斜裂縫，平屋頂下或屋頂圈梁下沿磚(塊)灰縫的水平裂縫，以及水平包角裂縫(包括女兒墻)。導致平屋頂溫度裂縫的原因，是頂板的溫度比其下的墻體高得多，而砼頂板的線脹系數又比磚砌體大得多，故頂板和墻體間的變形差，在墻體中產生很大的拉力和剪力。剪應力在墻體內的分布為兩端附近較大，中間漸小，頂層大，下部小。溫度裂縫是造成墻體早期裂縫的主要原因。這些裂縫一般經過一個冬夏之后才逐漸穩(wěn)定，不再繼續(xù)發(fā)展，裂縫的寬度隨著溫度變化而略有變化。
1.2 干縮裂縫
燒結粘土磚，包括其它材料的燒結制品，其干縮變形很小，且變形完成比較快。[KG-*2]只要不使用新出窯的磚，一般不要考慮砌體本身的干縮變形引起的附加應力。[KG-*2]但對這類砌體在潮濕情況下會產生較大的濕脹，而且這種濕脹是不可逆的變形。[KG-*2]對于砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體，隨著含水量的降低，材料會產生較大的干縮變形�！糑G-*2〗如砼砌塊的干縮率為0.3～０．4５mm/m，它相當于25～40℃的溫度變形，可見干縮變形的影響很大。輕骨料塊體砌體的干縮變形更大。干縮變形的特征是早期發(fā)展比較快，如砌塊出窯后放置28d能完成50%左右的干縮變形，以后逐步變慢，幾年后材料才能停止干縮。但是干縮后的材料受濕后仍會發(fā)生膨脹，脫水后材料會再次發(fā)生干縮變形，但其干縮率有所減小，約為第一次的80%左右。這類干縮變形引起的裂縫在建筑上分布廣、數量多、裂縫的程度也比較嚴重。如房屋內外縱墻中間對稱分布的倒八字裂縫；在建筑底部一至二層窗臺邊出現的'斜裂縫或豎向裂縫；在屋頂圈梁下出現的水平縫和水平包角裂縫；在大片墻面上出現的底部重、上部較輕的豎向裂縫。另外不同材料和構件的差異變形也會導致墻體開裂。如樓板錯層處或高低層連接處常出現的裂縫，框架填充墻或柱間墻因不同材料的差異變形出現的裂縫；空腔墻內外葉墻用不同材料或溫度、濕度變化引起的墻體裂縫，這種情況一般外葉墻裂縫較內葉墻嚴重。
1.3 溫度、干縮及其它裂縫
對于燒結類塊材的砌體最常見的為溫度裂縫，面對非燒結類塊體，如砌塊、灰砂磚、粉煤 灰磚等砌體，也同時存在溫度和干縮共同作用下的裂縫，其在建筑物墻體上的分布一般可為這兩種裂縫的組合，或因具體條件不同而呈現出不同的裂縫現象，而其裂縫的后果往往較單一因素更嚴重。另外設計上的疏忽、無針對性防裂措施、材料質量不合格、施工質量差、違反設計施工規(guī)程、砌體強度達不到設計要求，以及缺乏經驗也是造成墻體裂縫的重要原因之一。如對砼砌塊、灰砂磚等新型墻體材料，沒有針對材料的特殊性，采用適合的砌筑砂漿、注芯材料和相應的構造措施，仍沿用粘土磚使用的砂漿和相應的抗裂措施，必然造成墻體出現較嚴重的裂縫。
2． 砌體裂縫的控制
2.1 裂縫的危害和防裂的迫切性
砌體屬于脆性材料，裂縫的存在降低了墻體的質量，如整體性、耐久性和抗震性能，同時墻體的裂縫給居住者在感觀上和心理上造成不良影響。特別是隨著我國墻改、住房商品化的進展，人們對居住環(huán)境和建筑質量的要求不斷提高，對建筑物墻體裂縫的控制的要求更為嚴格。由于建筑物的質量低劣，如墻體裂縫、滲漏等涉及的糾紛或官司也越來越多，建筑物的裂縫已成為住戶評判建筑物安全的一個非常直觀、敏感和首要的質量標準。因此加強砌體結構，特別是新材料砌體結構的抗裂措施，已成為工程量、國家行政主管部門，以及房屋開發(fā)商共同關注的課題。因為這涉及到新型墻體材料的順利推廣問題。
2.2 裂縫寬度的標準問題
實際上建筑物的裂縫是不可避免的。此處提到的墻體裂縫寬度的標準(限值)，是一個宏觀的標準，即肉眼明顯可見的裂縫，砌體結構尚無這種標準。但對鋼筋砼結構其最大裂縫寬度限值主要是考慮結構的耐久性，如裂縫寬度對鋼筋腐蝕，以及外部構件在濕度和抗凍融方面的耐久性影響。我國到現在為止對外部構件(墻體)最危險的裂縫寬度尚未作過調查和評定。但根據德國資料，當裂縫寬度≤0.2mm時，對外部構件(墻體)的耐久性是不危險的。
對砌體結構來說，墻體的裂縫寬度多大是無害呢?這是個比較復雜的問題。因為它還涉及到可接受的美學方面的問題。它直接取決于觀察人的目的和觀察的距離。對鋼筋砼結構，裂縫寬度＞0.3mm，通常在美學上是不能接受的，這個概念也可用于配筋砌體。而對無筋砌體似乎應比配筋砌體的裂縫寬度標準放寬些。但是對于客戶來講二者是完全一樣的。這實際上是直觀判別裂縫寬度的安全標準。
3．現有控制裂縫的原則和措施
長期以來人們一直在尋求控制砌體結構裂縫的實用方法，并根據裂縫的性質及影響因素有針對性的提出一些預防和控制裂縫的措施。從防止裂縫的概念上，形象地引出“防”、“放”、“抗”相結合的構想，這些構想、措施有的已運用到工程實踐中，一些措施也引入到《砌體規(guī)范》中，也收到了一定的效果，但總的來說，我國砌體結構裂縫仍較嚴重，糾其原因有以下幾種。
3.1 設計者重視強度設計而忽略抗裂構造措施
長期以來住房公有制，人們對砌體結構的各種裂縫習以為常，設計者一般認為多層砌體房屋比較簡單，在強度方面作必要的計算后，針對構造措施，絕大部分引用國家標準或標準圖集，很少單獨提出有關防裂要求和措施，更沒有對這些措施的可行性進行調查或總結。因為裂縫的危險僅為潛在的，尚無結構安問題，不涉及到責任問題。
3.2 我國《砌體規(guī)范》抗裂措施的局限性
我認為這是最為重要的原因�！镀鲶w規(guī)范》GBJ3-88的抗裂措施主要有兩條，一是第5.3.1條：對鋼砼屋蓋的溫度變化和砌體的干縮變形引起的墻體開裂，可采取設置保溫層或隔熱層；采用有檁屋蓋或瓦材屋蓋；控制硅酸鹽磚和砌塊出廠到砌筑的時間和防止雨淋。未考慮我國幅原遼闊、不同地區(qū)的氣候、溫度、濕度的巨大差異和相同措施的適應性。二是第5.3.2條：防止房屋在正常使用條件下，由溫差和墻體干縮引起的墻體豎向裂縫，應在墻體中設置伸縮縫。從規(guī)范的溫度伸縮縫的最大間距可見，它主要取決于屋蓋或樓蓋的類別和有無保溫層，而與砌體的種類、材料和收縮性能等無直接關系�？梢娢覈纳炜s縫的作用主要是防止因建筑過長在結構中出現豎向裂縫，它一般不能防止由于鋼砼屋蓋的溫度變形和砌體的干縮變形引起的墻體裂縫。
由此可見，《砌體規(guī)范》的抗裂措施，如溫度區(qū)段限值，主要是針對干縮小、塊體小的粘土磚砌體結構的，而對干縮大、塊體尺寸比粘土磚大得多的砼砌塊和硅酸鹽砌體房屋，基本是不適用的。因為如果按照砼砌塊、硅酸鹽塊體砌體的干縮率0.2～0.4mm/m，無筋砌體的溫度區(qū)段不能越過10m；對配筋砌體也不能大于30m。在這方面，國外已有比較成熟的預防和控制墻體開裂的經驗，值得借鑒：一是在較長的墻上設置控制縫(變形縫)，這種控制縫和我國的雙墻伸縮縫不同，而是在單墻上設置的縫。該縫的構造既能允許建筑物墻體的伸縮變形，又能隔聲和防風雨，當需要承受平面外水平力時，可通過設置附加鋼筋達到。這種控制縫的間距要比我國規(guī)范的伸縮縫區(qū)段小得多。如英國規(guī)范對粘土磚為10-15m，對砼砌塊及硅酸鹽磚一般不應大于6m；美國砼協會(ACI)規(guī)定，無筋砌體的最大控制縫間距為12-18m，配筋砌體控制縫間距不超過30m。二是在砌體中根據材料的干縮性能，配置一定數量的抗裂鋼筋，其配筋率各國不盡相同，從0.03%～0.2%，或將砌體設計成配筋砌體，如美國配筋砌體的最小含鋼率為0.07%，該配筋率又抗裂，又能保證砌體具有一定的延性。
關于在砌體內配置抗裂鋼筋的數量(含鋼率)和效果，是普遍比較關注的問題。因為它涉及到用鋼量和造價的增幅問題。
4 .防止墻體開裂的具體構造措施建議
本文在綜合了國內外砌體結構抗裂研究成果的基礎上，結合我國當前的具體情況，提出的更具體的抗裂構造措施。它是對“防”、“放”、“抗”的具體體現。筆者認為這些措施可根據具體條件選擇或綜合應用。該措施已反映到我院為大慶油田砌塊廠編制的《砼砌塊建筑構造圖集》中。
4.1 防止混凝土屋蓋的溫度變化與砌體的干縮變形引起的墻體開裂，宜采取下列措施
4.1.1 屋蓋上設置保溫層或隔熱層；
4.1.2 在屋蓋的適當部位設置控制縫，控制縫的間距不大于30m；
4.1.3 當采用現澆混凝土挑檐的長度大于12m時，宜設置分隔縫，分隔縫的寬度不應小于20mm，縫內用彈性油膏嵌縫；
4.1.4 建筑物溫度伸縮縫的間距除應滿足《砌體結構設計規(guī)范》BGJ3-88第5.3.2條的規(guī)定外，宜在建筑物墻體的適當部位設置控制縫，控制縫的間距不宜大于30m。
4.2 防止主要由墻體材料的干縮引起的裂縫可采用下列措施之一：
4.2.1 設置控制縫
4.2.1.1 控制縫的設置位置
(1) 在墻的高度突然變化處設置豎向控制縫；
(2) 在墻的厚度突然變化處設置豎向控制縫；
(3) 在不大于離相交墻或轉角墻允許接縫距離之半設置豎向控制縫；
(4) 在門、窗洞口的一側或兩側設置豎向控制縫；
(5) 豎向控制縫，對3層以下的房屋，應沿房屋墻體的全高設置；對大于3層的房屋，可僅在建筑物1-2層和頂層墻體的上述位置設置；
(6) 控制縫在樓、屋蓋處可不貫通，但在該部位宜作成假縫，以控制可預料的裂縫；
(7) 控制縫作成隱式，與墻體的灰縫相一致，控制縫的寬度不大于12mm，控制縫內應用彈性密封材料，如聚硫化物、聚氨脂或硅樹脂等填縫。
4.2.1.2控制縫的間距
1對有規(guī)則洞口外墻不大于6mm；
2對無洞墻體不大于8m及墻高的3倍；
3在轉角部位，控制縫至墻轉角的距離不大于4.5m；
4.2.2 設置灰縫鋼筋
1 在墻洞口上、下的第一道和第二道灰縫，鋼筋伸入洞口每側長度不應小于600mm；\
2 在樓蓋標高以上，屋蓋標高以下的第二或第三道灰縫，和靠近墻頂的部位；
3 灰縫鋼筋的間距不大于600mm；
4 灰縫鋼筋距樓、屋蓋混凝土圈梁或配筋帶的距離不小于600mm；
5 灰縫鋼筋宜采用小螺紋鋼筋焊接網片，網片的縱向鋼筋不小于25，橫筋間距不宜大于200mm；
6 對均勻配筋時含鋼率不少于0.05%；局部截面配筋，如底、頂層窗洞上下不小于38；
7 灰縫鋼筋宜通長設置，當不便通長設置時，允許搭接，搭接長度不應小于300mm；
8 灰縫鋼筋兩端應錨入相交墻或轉角墻中，錨固長度不應小于300mm；
9 灰縫鋼筋應埋入砂漿中，灰縫鋼筋砂漿保護層，上下不小于3mm，外側小于15mm，灰縫鋼筋宜進行防腐處理；
10當利用灰縫鋼筋作砌體抗剪鋼筋時，其配筋量應按計算確定，其搭接和錨固長度尚不應小于75d和300mm；
11不配筋的外葉墻應設控制縫，控制縫間距不宜大于6m；
12設置灰縫鋼筋的房屋的控制縫的間距不宜大于30m。
4.2.3 在建筑物墻體中設置配筋帶
1. 在樓蓋處和屋蓋處；
2. 墻體的頂部；
3. 窗臺的下部；
4. 配筋帶的間距不應大于2400mm，也不宜小于800mm；
5. 配筋帶的鋼筋，對190mm厚墻，不應小于2ф12，對250～300mm厚墻不應小于2ф16，當配筋帶作為過梁時，其配筋應按計算確定；
6. 配筋帶鋼筋宜通長設置，當不能通長設置時，允許搭接，搭接長度不應小于45d和600mm；
7. 配筋帶鋼筋應彎入轉角墻處錨固，錨固長度不應小于35d和400mm；
8. 當配筋帶僅用于控制墻體裂縫時，宜在控制縫處斷開，當設計考慮需要通過控制縫時，宜在該處的配筋帶表面作成虛縫，以控制可預料的裂縫位置；
9. 對地震設防裂度≥7度的地區(qū)，配筋帶的截面不應小于190mm×200mm，配筋不應小于410；
10. 設置配筋帶的房屋的控制縫的間距不宜大于30m；
4.3 也可根據建筑物的具體情況，如場地土及地震設防裂度、基礎結構布置型式、建筑物平面、外形等，綜合采用上述抗裂措施。
參考文獻
〔1〕肖亞明，砌體結構裂縫與控制問題研究綜述，第三屆全國工程學術會議論文集，1994
〔2〕苑振芳，砌體結構的局部配筋對裂縫控制和伸縮縫間距影響的討論，《工程建議標準化》1996.2期
〔3〕配置灰縫鋼筋砌體的裂縫控制，第10屆國際砌體會議論文集，1994.P719
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