参考砌体结构裂缝产生的原因分析及其控制.docx

1、参考砌体结构裂缝产生的原因分析及其控制中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）题 目：砌体结构裂缝产生的原因分析及其控制 姓 名： 准考证号：院 （系）： 专 业： 工程管理 指导老师： 职 称： 评 阅 人： 职 称： 2012 年 月原创性声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 摘 要 砌体结构是

2、指由块体和砂浆砌筑而成的墙、 柱作为建筑物主要受力构件的结构。砌体结构在我国应用很广泛，这是因为它可以就地取材，具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性，有较好的保温隔热性能。 但是整体性较差，抗拉和抗剪强度较低，比较容易产生裂缝。近年来，随着城市建设的迅猛发展 ，一些砌体结构在建设和使用的过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。 砌体建筑墙体开裂是非常普遍存在的技术问题，由于导致因素的多元性和不定性，问题一直受到人们的关注。在砌体结构的损伤当中，是普遍存在的，大部分砌体结构的破坏和倒塌是从裂缝处开始扩展的。研究表明，导致砌体结构建筑裂缝的主要原因是由于变形荷载作用引起的，如温度、湿度、材

3、料的收缩和膨胀、地基因素等，也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及缺乏经验等。关键词： 砌体结构 砌体裂缝 裂缝分析 裂缝控制ABSTRACTBy means of masonry structure of block and mortar and masonry wall, as main stress components of building structure. Masonry structure is widely used in our country, this is because it can obtain raw material locally, with good

4、durability and good chemical stability and atmospheric stability, has good thermal insulation properties. But the overall poor, tensile and shear strength of low, relatively easy to produce cracks. In recent years, with the rapid development of city construction, some masonry structure in the constr

5、uction and use of the process appeared of different level, different forms of cracks.Masonry building wall crack is a very prevalent due to technical problems, causing factors of diversity and uncertainty, the problem has been paid close attention to. In masonry structure damage, is widespread, most

6、 of the destruction and collapse of masonry structure from crack spread. Research shows that, cause of masonry structure crack was the main cause of the deformation caused by the load, such as temperature, humidity, material expansion and contraction, soil factors, there are design negligence, const

7、ruction quality, material unqualified and lack of experience.Keywords： Masonry structure Cracks in masonry structure Crack analysis Crack control目录摘 要 IABSTRACT II引言 11裂缝对砌体结构建筑物的危害 12裂缝的类型及其产生的原因分析 12.1温度变形裂缝 12.2地基沉降差异裂缝 22.3干缩裂缝 32.4施工因素 32.5设计因素 43砌体裂缝控制 43.1裂缝控制的原则 53.2防止墙体开裂的具体构造措施建议 53.2.1温度变

8、化引起墙体开裂的控制 63.2.2干缩裂缝的控制 73.2.3地基不均匀沉降裂缝的防治措施 73.2.4施工方面的控制 83.2.5设计角度控制 94出现裂缝后的处理措施 94.1嵌缝填补法。 94.2在墙体单侧或两侧加钢筋网加固法。 94.3剔缝埋入钢筋法。 94.4钢筋混凝土联结法。 104.5加设拉条法。 104.6拆砖重砌法。 10结束语 11致 谢 12参考文献 13引言 目前，裂缝是砌体结构质量中最主要也是最难处理的问题之一。据有关资料统计，几乎80以上的裂缝是由于温度应力变形超过砌体的正常使用极限时，砌体便会产生裂缝。温度裂缝一成的。由于砌体结构采用材料的抗拉强度和抵抗变形的能力

9、在一般情况下不会直接引起建筑物的破坏，但会影响建筑物的正常使用，例如：墙体风化腐蚀、渗漏、抹灰层脱落和耐久性能的降低等，从而导致建筑物承载能力的降低、整体刚度的减小、抗震性能的降低等。随着裂缝的进一步扩展 ,将可能威胁到人的生命和财产安全。针对砌体结构裂缝问题及砌体结构常见裂缝的形式可分为荷载与非荷载裂缝, 从温度、湿度、地基不均匀沉降方面,分析了裂缝产生的原因,提出了相应的设计控制措施和处理方法。1裂缝对砌体结构建筑物的危害 砌体结构出现裂缝和产生变形对建筑物的危害主要表现在结构安全性和房屋使用功能两个方面， 砌体结构受力裂缝的出现预示着结构承载力可能不足， 结构变形的出现虽然对砌体抗压承载

10、力没有直接影响， 但贯穿性裂缝的形成会降低结构的整体稳定性和抗震性能。 外墙、楼板和屋面结构裂缝会影响结构防水，造成房屋渗漏，明显的结构裂缝或较大的变形会影响建筑物的美观。 2裂缝的类型及其产生的原因分析 砌体结构的房屋的裂缝一般是单因素典型裂缝，而这种裂缝的形态与产生的原因有较强的对应关系。大致分为温度收缩裂缝、地基沉降差异裂缝、受力裂缝及干缩裂缝等几种类型。 2.1温度变形裂缝 温度的变化会引起墙体材料的热胀冷缩，在一定条件下胀缩变形引起的温度应力足够大时，墙体就会产生温度裂缝。温度裂缝可能出现在建筑物的多个部位上，如在山墙、女儿墙或伸缩处的圈梁下部多呈水平裂缝或水平包角裂缝。其成因是混凝

11、土结构与砌体结构的线膨胀系数不同，因日照及气温变化造成屋盖与砖墙变形不一致而产生。在内纵墙、内横墙顶层两端多呈八字斜裂缝，其成因是屋面结构温度变形挤压墙体，在墙体内产生较大的剪应力或弯曲拉应力所致。在外纵墙上多在窗口处形成斜缝或水平缝，顶层窗口处的裂缝是温差引起的升温裂缝或降温裂缝，底层窗台以下的裂缝则是砖墙温度变形受地基约束所致。这种裂缝有明显的规律性：即房屋两端重、中间轻;顶层重、往下轻;向阳面重、背阳面轻。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个寒暑交替后逐渐趋于稳定，裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。 2.2地基沉降差异裂缝 地基沉降差异是引起砌体结构建筑物裂缝的一个

12、主要的因素。 由于地基沉降差异引起的裂缝多为斜裂缝，此类裂缝一般情况下裂而不鼓，往往贯通到基础。尤其对于软土地基和湿陷性黄土地基，当地基处理不当时，很容易在底层墙体产生斜向裂缝和窗下墙竖向裂缝。在房屋纵横墙地基不均匀沉降的情况下，将使墙体承受较大的剪切力，当结构刚度稍差、施工质量和材料强度不能满足要求时，会导致墙体开裂。另外，当房屋层数相差较多而没有设置沉降缝时，容易在交接部位产生竖向裂缝，这类裂缝常伴有较大的地基不均匀下沉。 砌体结构房屋墙体开裂的另一个主要原因是建筑工程基础不均匀沉降引起建筑物横向不规则变形，当建筑物的主体刚度较差，基础不足以调整因沉降差而产生应力时，便会使砖砌体的薄弱部位

13、产生不同程度的拉应力和剪应力。当砌体的抗拉、抗剪强度不足以抵抗变形应力时，墙体便会产生裂逢。基础不均匀沉降引起的裂缝一般在建筑物下部，由下往上发展，呈“八”字、倒“八”字、水平及竖缝。当长条形建筑物中部沉降过大，则在房屋两端由下往上形成正“八”字缝，且首先在窗对角突破。反之，当两端沉降过大，则形成的两端由下往上的倒“八”字缝，也首先在窗对角突破，还可在底层中部窗台处突破形成由上至下竖缝。当某一端下沉过大时，则因沉降差而产生竖向裂缝。当纵横墙交点处沉降过大，则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝，有时还形成沿窗台下角的水平缝。当外纵墙呈凹凸形时，由于一侧的不均匀沉降，还可导致在此处产生水平推力而组成力偶

14、，从而导致此交接处的竖缝。引起基础不均匀沉降的原因主要有如下几点: 1.房屋建于土质差别较大的地基上。 2.建筑物基础深浅不一。 3.房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度差别较大及基础处理不当造成不均匀沉降。 4.建于软弱土质上，如在淤泥、淤泥质土、杂填土上，即使上部结构均匀，但由于压缩模量较小、强度较低、变形较大，因荷载差异也会引起不均匀沉降。 5.建筑物平面形状复杂，立面变化过大，长度过大等，也会产生不均匀沉降。 2.3干缩裂缝 烧结粘土砖，包括其他材料的烧结制品，其干缩变形很小，且变形完成比较快。只要不使用新出窑的砖，一般不需考虑砌体本身干缩变形引起的附加应力。但在潮湿情况下会产生较大的湿

15、胀，而且这种湿胀是不可逆的变形。干缩变形的特征是早期发展比较快，如砌块出窑后放置28 天能完成50 %左右的干缩变形，以后逐步变慢，几年后材料才能停止干缩。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀，脱水后材料会再次发生干缩变形，但其干缩率有所减小，约为第一次的80 %左右。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。如房屋内外纵墙中间对称分布的倒八字裂缝;在建筑底部12层窗台边出现的斜裂缝或竖向裂缝;在屋顶圈梁下出现水平缝和水平包角裂缝;在大片墙面上出现的底部重、上部较轻的竖向裂缝。另外不同材料和构件的差异变形也会导致墙体开裂。如楼板错层处或高低层连接处常出现的裂缝，框架填充

16、墙或柱间墙因不同材料的差异变形出现的裂缝;空腔墙内外叶墙用不同材料或温度、湿度变化引起的墙体裂缝，这种情况一般外叶墙裂缝较内叶墙严重。砌体结构中的混凝土相对于其他结构更容易产生干缩裂缝。 因为在砌体结构当中， 混凝土在空气中硬化时，其中的水分更容易逐渐蒸发， 使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低，负压逐渐增大，产生收缩力，当收缩受限制产生的拉应力超过其本身的抗拉强度时混 凝土就会开裂而产生干缩裂缝。此类裂缝，无方向性，裂缝较细为 0.1mm0.3mm。平常我们看到的有些面层空鼓的斜裂缝， 往往也是由于墙体面层空鼓、 水泥干缩引起的。阳台栏板与砖砌体接槎处裂缝多由于混凝土二次浇筑引起。 施工时

17、未能在构造柱上留出钢筋 进行搭接和焊接，导致钢筋混凝土栏板由于温度变化而使混凝土产生收缩，形成裂缝。2.4施工因素 1.施工速度过快，有的一周一层，甚至更快，此时砌体的强度尚未达到设计强度，且地基快速变形，土应力调整滞后，使地基土过早产生沉降不均匀。导致在砌体内部产生过大的初始应力和应变，形成潜在的裂缝因子，主体完工装修，居民入户后，进一步加载，裂缝因子发生作用，导致墙体开裂。 2.砂浆强度不符合要求，如砂子含泥量较大，不均匀，不严格计量，配合比不准，甚至根本未采用施工现场材料进行试配，由实验室来确定配合比。仅依据某些资料提供的参考配合比施工。 3.砂浆未充分搅拌，和易性差，操作时，饱满度不够

18、，水平灰缝厚度不均匀，造成砌体强度下降。 4.夏季施工砖缺乏洇水，砂浆中的水分被砖吸收，水泥水化反应不足，造成砂浆强度下降。 5.施工工艺错误，砌体施工缝处留直，甚至阴槎。不严格按照施工规范施工。浇筑构造柱时，外檐墙无支顶，由于流动状混凝土的侧压力以及振动棒的作用，造成外墙向外倾斜，形成窗洞口下角部水平裂缝。 2.5设计因素 1.基础刚度和强度不足，甚至内纵墙基础未拉通，从而造成房屋整体刚度较差，而导致整体弯曲变形过大。 2.门窗洞口开得过宽，房屋整体刚度和强度下降，洞口部位应力集中加剧。 3.建筑物过长，内纵墙过少，在垂直荷载作用下，整体弯曲变形过大，产生墙体开裂。 4.外墙设置暖气炉窑，墙

19、体局部减薄，该处室内外温差增大，墙体易开裂。墙采用240墙，外保温措施不满足热工要求，外墙的内外面温差梯度较大。 5.电线及其他管线暗埋在墙内，处理不当，造成局部墙体强度减弱。 6.进深梁或其他支承梁跨度过大，墙体局部承压承载力不足，或砌体对梁端的约束变形不协调造成墙体水平开裂。 3砌体裂缝控制 3.1裂缝控制的原则 砌体属于脆性材料，裂缝的存在降低了墙体的质量。如整体性、耐久性和抗震性能。同时墙体的裂缝给使用者在感观上和心理上造成不良影响。鉴于目前的技术经济水平尚不能完全防止和杜绝由于温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。但根据具体条件合理的选择和应用防止墙体开裂的具体构造措施。可以做到

20、使砌体结构房屋墙体的裂缝的产生和发展达到可接受的程度。 砌体规范)GBS00032001的抗裂措施主要有如下考虑，(1)防止房屋在正常使用条件下，由温差和墙体干缩引起的墙体竖向裂缝应在墙体中设置伸缩缝。温度伸缩缝的最大间距取决于屋盖或楼盖的类别和有无保温层。(2)防止或减轻顶层墙体的裂缝，可采取设置保温层或隔热层；采用有檩屋盖或瓦材屋盖。(3)在砌体中根据材料的干缩性能，配置一定数量的抗裂钢筋。(4)根据欧、美规范和工程实践。针对高收缩率砌体材料，引入了控制缝的概念。控制缝和我国的双墙伸缩缝不同，是在单墙上设置的缝。该缝的构造既能允许建筑物墙体的伸缩变形。又能隔声和防风雨。当需要承受平面外水平

21、力时。可通过设置附加钢筋达到。这种控制缝的间距要比伸缩缝区段小得多。3.2防止墙体开裂的具体构造措施建议 根据数年来的设计施工经验和砌体结构抗裂研究资料。提出了几条具体的构造措施： (1)防止混凝土屋盖的温度变化与砌体的干缩变形引起的墙体开裂，宜采取下列措施：伸缩缝间距应严格按砌体设计规范执行：屋盖上设置保温层或隔热层；在屋盖的适当部位设置控制缝。控制缝的间距不大于30m：当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时。宜设置分隔缝。(2)防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝可采用下列措施：设置控制缝(a)在墙的高度与厚度突然变化处设置竖向控制缝：(b)在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝；(c)竖向

22、控制缝，对3层以下的房屋，应沿房屋墙体的全高设置；对大于3层的房屋可仅在建筑物12层和顶层墙体的上述位置设置：(d)控制缝的间距，对有规则洞口外墙不大于6m；对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍：在转角部位，控制缝至墙转角的距离不大于45m：设置灰缝钢筋(a)在墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝内设置焊接钢筋网片。钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600mm；(b)在每层墙高度中部设置23层焊接钢筋网片竖向间距不大于500mm：(c)灰缝钢筋宜通长设置，当不便通长设置时，允许搭接，搭接长度不应小于300mm。为了预防和控制墙体裂缝，我国学者通过长期的工程实践与研究，在结合我国实践经验的基础上，总结出了一些

23、行之有效的技术措施，从防止裂缝的概念上，形象地引出“防”、“放”、“抗”相结合的构想。另外，参考欧美等国从设计构造施工以及生产技术等方面的经验，提出了一套较为完善的预防和控制裂缝的技术措施，使墙体的开裂现象基本得到了控制。 3.2.1温度变化引起墙体开裂的控制 为了防止温度变化引起墙体开裂，可根据具体情况采取下列措施: 1.适当调整温度伸缩缝间距。砌体结构设计规范GB50003-2001中对有保温层或隔热层的屋盖规定每50 m设一道伸缩缝，无保温层或隔热层的屋盖规定每40 m设一道伸缩缝。该规定是从整体结构考虑的，对温差较大且温度变化频繁地区和严寒地区的房屋及构筑物不适用，特别对于冬天有严寒、

24、夏天有酷暑的地区，伸缩缝的间距不宜大于30 m。 2.当房屋的屋盖和楼板不在同一标高时，如错层房屋，应在错层处纵横墙相交点设置钢筋混凝土构造柱并设双道圈梁与构造柱相连，以帮助墙体抵抗拉剪应力，满足整体变形协调。 3.适当加大顶层圈梁和房屋四角构造柱的配筋及提高顶层砌体的砂浆标号。 4.当有女儿墙时，女儿墙的抗风构造柱应与楼层的构造柱上下连通，加强女儿墙压顶构造配筋。 5.在建筑物的两端12个开间内或总长1/4范围内的屋面板底设置滑动支座，让其自由伸缩。 6.当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12 m时，宜设置分隔缝，分隔缝的宽度不应小于20 mm，缝内用弹性油膏嵌缝。 7.做好屋面保温隔热层，这是

25、关键点。传统的做法是设一道架空隔热板，但效果不理想。建议采用种植屋面和储水屋面，或者使屋面做成太阳能集热器，把太阳能转化为电能或其他能量，这样既符合可持续发展战略，又能取得非常理想的隔热效果。 3.2.2干缩裂缝的控制 1.为防止墙体因温度、干缩引起的应力集中而产生的墙体裂缝，除按2001版规范第6.3.4条的规定设置灰缝钢筋外，还应在下列部位设置: 烧结砖墙体应在一、二层及顶层墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝设置灰缝钢筋，钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600 mm（设置现浇钢筋混凝土门窗框的除外）； 在楼盖标高以上、屋盖标高以下的第二或第三道灰缝，和靠近墙顶的部位； 灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊

26、接网片，网片的纵向钢筋净距不小于25 mm，横向钢筋间距不宜大于200 mm； 灰缝钢筋宜通长设置，当不便通长设置时，允许搭接，搭接长度不应小于300 mm； 灰缝钢筋两端应锚入相交墙或转角墙中，锚固长度不应小于300 mm； 灰缝钢筋应埋入砂浆中，灰缝钢筋砂浆保护层，上下不小于3 mm，外侧不小于15 mm，灰缝钢筋宜进行防腐处理； 2.在建筑物的楼、屋盖处和墙体顶部、窗台下部等应力集中处的墙体中按下列办法设置配筋带: 配筋带的间距不应大于2400 mm，也不宜小于800 mm； 配筋带的钢筋:对190 mm厚墙，不应小于212，对240370 mm厚墙不应小于2316，当配筋带作为过梁时，

27、其配筋应按计算确定； 配筋带钢筋宜通长设置，当不能通长设置时，允许搭接，搭接长度不应小于50d和600 mm； 配筋带钢筋应弯入转角墙处锚固，锚固长度不应小于35d和400 mm； 对地震设防烈度7度的地区，配筋带的截面不应小于190 mm200 mm，配筋不应小于410. 3.在大梁或过梁下设置足够的抗局压垫块，并根据荷载种类及大小选择刚性或柔性垫块。 3.2.3地基不均匀沉降裂缝的防治措施 1.房屋建筑工程应先勘察后设计。在进行建筑设计之前，应对工程地质进行详细勘察，查明地基土质情况、分布范围、承载力大小，地下水位等水文地质条件，然后按照安全可靠、经济合理、技术先进、方便施工等要求，进行全

28、面分析，权衡利弊，确定合理的建筑布局和结构类型，使上部结构与地基相互影响，共同工作。对软弱地基和不均匀地基尤其如此。 2.减轻建筑结构自重。地基压缩变形大小与上部荷载值成正比。因此，减轻结构自重是降低基底附加应力，减少沉降的有效措施。对于基础，可以选用自重轻、覆土少的基础形式，如宽基浅埋，空心基础，薄壳基础甚至箱形基础；或设置地下室半地下室，采用架空地板，取代室内填土。对于上部结构，可以选用预应力、轻钢结构和单位容重小的轻质墙体材料，以减轻对地基的压力，减少地基沉降。 3.合理布置建筑体型，建筑平面形状应力求简单，纵墙拉通，避免转折多变，凹凸复杂。建筑立面应尽量避免高低参差，荷载差异大，或开设

29、过大的门窗洞口，削弱墙体。使房屋建筑质量重心与刚度中心基本一致，提高房屋自身抵抗不均匀沉降的能力。 4.增强建筑物的整体刚度。（1）增强房屋纵向刚度。（2）控制建筑物的长高。（3）设置沉降缝。（4）在基础和楼盖下的墙顶上设置平面闭合的钢筋混凝土圈梁（或钢筋砖带），或采用现浇楼盖，以增强房屋建筑的整体性。（5）加强基础的刚度。 5.调整各部分荷载分布。对于较大高度（或荷载）差异的建筑，要合理布置重、高部分的荷载；采用纵横墙混合承重形式和不同的基底宽度，以合理调整建筑物各部分不均匀沉降。对于不均匀沉降要求比较严格的建筑物，必要时可选较小的基底应力，加大基层面积进行设计。 6.对于大面积堆载的单层库

30、房，宜采用静定结构，防止墙体开裂。 7.新老或相邻的两个建筑物之间应保持一定距离，避免对地基产生新的附加应力和应力叠加，引起不均匀沉降。 8.增强门窗洞口强度。在门窗洞口两边设置钢筋混凝土门框；为防止底层窗台墙反向弯曲变形开裂，可在窗台墙上部砌体内配置适量钢筋。 9.按设计要求正确使用房屋。房屋竣工后，不宜随意改变房屋的使用功能、增大使用荷载或任意加大地面厚度，防止地表水渗入地基。 3.2.4施工方面的控制 1.规范施工行为，严把材料质量关，严格施工工序。 2.重视隐蔽工程的验收、监督。 3.发现地下情况有异时，要及时通知勘探、设计单位会审。严禁擅自施工。 4.易开裂的抹灰层注意多设置分隔缝。

31、 5.组织QC小组攻关。 3.2.5设计角度控制 1.做好勘探设计，对地下情况了解清楚。 2.对地基承载力做具体分析，对突变型地基做技术处理。 3.对砌体承载力要验算，尤其对局部受压结构要高度重视。 4.根据规范要求、现场实际情况设置沉降缝、伸缩缝。 5.砌体构造上要满足规范要求，如设置构造柱、圈梁。对顶层和女儿墙砌体更要做特殊处理。 4出现裂缝后的处理措施 4.1嵌缝填补法将裂缝两侧抹灰凿掉，并清理干净，采用 M10 聚合水泥砂浆，（掺入 107 胶），用勾缝刀、抹子、刮刀等工具将砂浆填入缝内，然后重新抹灰，经过一段时间后， 填严的裂缝还会开裂，但一般要比原来小许多，可用白胶泥填补，最终可以

32、从外观上消除裂 缝。此法对微型小裂缝最适宜。 4.2在墙体单侧或两侧加钢筋网加固法先将墙体的抹灰铲去，刷洗干净，用 U 形钢筋 按一定的间距钉入砖缝，以固定钢筋网，再用 M10 水泥砂浆分层抹平。这种方法通常用于 对裂缝大于 1mm 的贯通裂缝的处理。 4.3剔缝埋入钢筋法在裂缝处每隔 5 皮砖剔开一道砖缝，每边长 50cm，深 5cm，各埋 入 16 钢筋，钢筋端部加直钩，钩子深入砖墙裂缝中，用 M10 水泥砂浆灌缝。采用此法应 注意不要在墙体的两侧剔同一条缝， 且必须在加固好一面、 砂浆达到一定强度后再处理另一面，防止因扰动而降低砂浆强度，另应注意浇水养护。 4.4钢筋混凝土联结法在裂缝处，每隔 810 皮砖，抽