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關(guān)于砌體結(jié)構(gòu)裂縫控制措施的建議
提要:本文在簡要總結(jié)分析國內(nèi)外砌體裂縫的性質(zhì)和裂縫控制原則和措施的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國當前國情，針對性地提出了砌體結(jié)構(gòu)裂縫控制的具體構(gòu)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(gòu)造圖集。關(guān)鍵詞:砌體結(jié)構(gòu) 裂縫控制措施
1 裂縫的性質(zhì)
引起砌體結(jié)構(gòu)墻體裂縫的因素很多，既有地基、溫度、干縮，也有設(shè)計上的疏忽、施工質(zhì)量、材料不合格及缺乏經(jīng)驗等。根據(jù)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(chǎn)生的裂縫。
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(yīng)力足夠大時，墻體就會產(chǎn)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(dǎo)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(shù)又比磚砌體大得多，故頂板和墻體間的變形差，在墻體中產(chǎn)生很大的拉力和剪力。剪應(yīng)力在墻體內(nèi)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(jīng)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。
干縮裂縫
燒結(jié)粘土磚，包括其它材料的燒結(jié)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(yīng)力。[KG-*2]但對這類砌體在潮濕情況下會產(chǎn)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(chǎn)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(shù)量多、裂縫的程度也比較嚴重。如房屋內(nèi)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(xiàn)的斜裂縫或豎向裂縫；在屋頂圈梁下出現(xiàn)的水平縫和水平包角裂縫；在大片墻面上出現(xiàn)的底部重、上部較輕的豎向裂縫。另外不同材料和構(gòu)件的差異變形也會導(dǎo)致墻體開裂。如樓板錯層處或高低層連接處常出現(xiàn)的裂縫，框架填充墻或柱間墻因不同材料的差異變形出現(xiàn)的裂縫；空腔墻內(nèi)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(nèi)葉墻嚴重。
1.3 溫度、干縮及其它裂縫
對于燒結(jié)類塊材的砌體最常見的為溫度裂縫，面對非燒結(jié)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(xiàn)出不同的裂縫現(xiàn)象，而其裂縫的后果往往較單一因素更嚴重。另外設(shè)計上的疏忽、無針對性防裂措施、材料質(zhì)量不合格、施工質(zhì)量差、違反設(shè)計施工規(guī)程、砌體強度達不到設(shè)計要求，以及缺乏經(jīng)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(yīng)的構(gòu)造措施，仍沿用粘土磚使用的砂漿和相應(yīng)的抗裂措施，必然造成墻體出現(xiàn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量標準。因此加強砌體結(jié)構(gòu)，特別是新材料砌體結(jié)構(gòu)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(guān)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(jié)構(gòu)尚無這種標準。但對鋼筋砼結(jié)構(gòu)其最大裂縫寬度限值主要是考慮結(jié)構(gòu)的耐久性，如裂縫寬度對鋼筋腐蝕，以及外部構(gòu)件在濕度和抗凍融方面的耐久性影響。我國到現(xiàn)在為止對外部構(gòu)件(墻體)最危險的裂縫寬度尚未作過調(diào)查和評定。但根據(jù)德國資料，當裂縫寬度≤0.2mm時，對外部構(gòu)件(墻體)的耐久性是不危險的。
? 對砌體結(jié)構(gòu)來說，墻體的裂縫寬度多大是無害呢?這是個比較復(fù)雜的問題。因為它還涉及到可接受的美學(xué)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(jié)構(gòu)，裂縫寬度＞0.3mm，通常在美學(xué)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(yīng)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(xiàn)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(jié)構(gòu)裂縫的實用方法，并根據(jù)裂縫的性質(zhì)及影響因素有針對性的提出一些預(yù)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(jié)合的構(gòu)想，這些構(gòu)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(jié)構(gòu)裂縫仍較嚴重，糾其原因有以下幾種。
3.1 設(shè)計者重視強度設(shè)計而忽略抗裂構(gòu)造措施
長期以來住房公有制，人們對砌體結(jié)構(gòu)的各種裂縫習(xí)以為常，設(shè)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(gòu)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(guān)防裂要求和措施，更沒有對這些措施的可行性進行調(diào)查或總結(jié)。因為裂縫的危險僅為潛在的，尚無結(jié)構(gòu)安問題，不涉及到責(zé)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(shè)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(yīng)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(yīng)在墻體中設(shè)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(guān)系。可見我國的伸縮縫的作用主要是防止因建筑過長在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(yù)防和控制墻體開裂的經(jīng)驗，值得借鑒：一是在較長的墻上設(shè)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(shè)置的縫。該縫的構(gòu)造既能允許建筑物墻體的伸縮變形，又能隔聲和防風(fēng)雨，當需要承受平面外水平力時，可通過設(shè)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(yīng)大于6m；美國砼協(xié)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(jù)材料的干縮性能，配置一定數(shù)量的抗裂鋼筋，其配筋率各國不盡相同，從0.03%～0.2%，或?qū)⑵鲶w設(shè)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(guān)于在砌體內(nèi)配置抗裂鋼筋的數(shù)量(含鋼率)和效果，是普遍比較關(guān)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(gòu)造措施建議
本文在綜合了國內(nèi)外砌體結(jié)構(gòu)抗裂研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國當前的具體情況，提出的更具體的抗裂構(gòu)造措施。它是對“防”、“放”、“抗”的具體體現(xiàn)。筆者認為這些措施可根據(jù)具體條件選擇或綜合應(yīng)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(gòu)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(shè)置保溫層或隔熱層；
?4.1.2 在屋蓋的適當部位設(shè)置控制縫，控制縫的間距不大于30m；
?4.1.3 當采用現(xiàn)澆混凝土挑檐的長度大于12m時，宜設(shè)置分隔縫，分隔縫的寬度不應(yīng)小于20mm，縫內(nèi)用彈性油膏嵌縫；
?4.1.4 建筑物溫度伸縮縫的間距除應(yīng)滿足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shè)置控制縫
?4.2.1.1 控制縫的設(shè)置位置
?(1) 在墻的高度突然變化處設(shè)置豎向控制縫；
?(2) 在墻的厚度突然變化處設(shè)置豎向控制縫；
?(3) 在不大于離相交墻或轉(zhuǎn)角墻允許接縫距離之半設(shè)置豎向控制縫；
?(4) 在門、窗洞口的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置豎向控制縫；
?(5) 豎向控制縫，對3層以下的房屋，應(yīng)沿房屋墻體的全高設(shè)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(shè)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(yù)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(nèi)應(yīng)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(zhuǎn)角部位，控制縫至墻轉(zhuǎn)角的距離不大于4.5m；
4.2.2 設(shè)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(cè)長度不應(yīng)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?shù)牟课唬?br />
?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(wǎng)片，網(wǎng)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(shè)置，當不便通長設(shè)置時，允許搭接，搭接長度不應(yīng)小于300mm；
?8 灰縫鋼筋兩端應(yīng)錨入相交墻或轉(zhuǎn)角墻中，錨固長度不應(yīng)小于300mm；
?9 灰縫鋼筋應(yīng)埋入砂漿中，灰縫鋼筋砂漿保護層，上下不小于3mm，外側(cè)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(yīng)按計算確定，其搭接和錨固長度尚不應(yīng)小于75d和300mm；
?11不配筋的外葉墻應(yīng)設(shè)控制縫，控制縫間距不宜大于6m；
?12設(shè)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(shè)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(yīng)大于2400mm，也不宜小于800mm；
?5. 配筋帶的鋼筋，對190mm厚墻，不應(yīng)小于2ф12，對250～300mm厚墻不應(yīng)小于2ф16，當配筋帶作為過梁時，其配筋應(yīng)按計算確定；
6. 配筋帶鋼筋宜通長設(shè)置，當不能通長設(shè)置時，允許搭接，搭接長度不應(yīng)小于45d和600mm；
?7. 配筋帶鋼筋應(yīng)彎入轉(zhuǎn)角墻處錨固，錨固長度不應(yīng)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(shè)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(yù)料的裂縫位置；
?9. 對地震設(shè)防裂度≥7度的地區(qū)，配筋帶的截面不應(yīng)小于190mm×200mm，配筋不應(yīng)小于410；
?10. 設(shè)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(jù)建筑物的具體情況，如場地土及地震設(shè)防裂度、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)裂縫與控制問題研究綜述，第三屆全國工程學(xué)術(shù)會議論文集，1994
〔2〕苑振芳，砌體結(jié)構(gòu)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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