如何正确分析结构中的裂缝

  【摘 要】文中对建筑结构中裂缝产生的原因从材料及结构构成进行了简要的分析，结合现行规范提出了在设计上应该采取的措施，以避免类似裂缝的发生，并分析了施工不当可能产生的裂缝，提出了施工应该采取的措施；提出了在处理裂缝时应掌握的原则及方法，对类似工程问题有一 定的参考价值。 

　　【关键词】裂缝形态；原因；防止措施 

　　长期以来，建筑结构中的裂缝问题令许多工程技术人员感到非常棘手，且近年来日趋严重。对于裂缝，有的工程技术人员采取听之任之的漠视态度，甚至认为结构出现裂缝是正常的，不出现裂缝反而不正常的错误看法。而有的工程技术人员则谈裂色变，笔者认为，对于结构中产生的裂缝，不管是砖混结构还是混凝土结构，不管是楼板，还是梁或者墙体，首先应正确分析裂缝产生的原因，判断其对结构的危害程度，然后采取正确的方法进行处理。 

　　1.1 砌体结构墙体中的裂缝通常有两种，一种是由于地基下沉引起的斜裂缝，该裂缝的特征表现为斜裂缝的高处指向下沉方，而且呈现由下及上逐渐减弱的趋势，对于这种裂缝，首先应判明地基下沉的原因，然后待地基下沉稳定后对裂缝进行加固处理。 

　　1.2 在结构设计上可以采用以下措施予以加强：（1）增大基础圈梁的刚度；（2）在底层的窗台下墙体灰缝内设置三道焊接钢筋网片或26钢筋，并伸入两边窗间墙内不小于600mm；（3）采用钢筋混凝土窗台板，窗台板嵌入窗间墙内不小于600mm。另一种裂缝是砌体结构顶层墙体的裂缝，这种裂缝有的呈八字型，多发生在房屋两端两个开间范围，而且是在房屋顶层，少数向下裂至二层或三层；有的呈斜向裂缝，多发生在顶层内纵墙和顶层横墙上，有少数房屋在顶层圈梁下皮标高处沿内外纵墙产生水平裂缝，这些裂缝主要是由温度应力产生的。一部分与施工质量有关，干砖上墙，留直槎，砂浆不饱满。 

　　1.3 为了避免这种裂缝的产生，在设计上应采取以下一些适当的措施：（1）对于建筑物长度接近或略超过规范规定的伸缩缝间距的建筑，应适当增加保温层厚度，设置隔热层；（2）在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层，滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等；对于长纵墙，可只在其两端的2～3个开间内设置，对于横墙可只在其两端各L/4范围内设置（L为横墙长度）；（3）顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋；（4）房屋顶层端部宜适当加密设置构造柱；（5）顶层墙体有门窗等洞口时，在过梁上的水平灰缝内设置2～3道焊接钢筋网片或26钢筋，并应伸入过梁两端墙内不小于600mm；（6）屋面保温（隔热）层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝，分隔缝间距不宜大于6m，并与女儿墙隔开，其缝隙不小于30mm。 

　　近些年来，随着商品混凝土的大量使用，钢筋混凝土结构中的裂缝越来越多，除去一些明显的结构受力裂缝外，大部分是由于混凝土的收缩引起的。混凝土的收缩变形是这种工程材料的固有特性，主要表现形式为：浇筑初期（终凝前）的凝缩变形；硬化过程中有干缩变形；在恒温绝湿条件下，有凝胶材料的水化作用引起的自生收缩变形；温度下降引起的冷缩变形； 因碳化引起的碳化收缩变形。 影响混凝土收缩的因素主要有水泥品种，用量和骨料品种及含量，混凝土配合比、外加剂种类及掺量、介质温度和相对温度，养护条件等。混凝土的相对收缩量主要取决于水泥品种，用量和水灰比；绝对收缩量除与这些因素有关外还与构件施工时最大连 续边长成正比。 

　　2.1 楼板，梁内的贯通裂缝。 

　　这种裂缝多半是由于混凝土的收缩引起的，因为如果是受弯强度不足，产生的裂缝应该是拉应力最大的部位缝最宽。避免这种裂缝的主要措施是对混凝土的配合比进行严格控制，减小水灰比，采用良好的骨料级配，并且级配要连续，选用水化热小的水泥品种，尤其重要的一点是加强施工期间的养护，因为这些年来参与混凝土施工操作的多为未经正规培训的民工，对施工进度的要求又过快，除了少数重要的大型工程外，工程的施工质量更难得到切实保证，良好的养护是提高混凝土结构耐久性最为经济和有效的途径，也是控制混凝土施工早期裂缝的重要保证。养护不良会严重消弱表层混凝土的安全性和阻止外部有害物质侵入的能力，可能使混凝土的抗渗性能降低，给混凝土结构带来致命伤害。笔者参与处理了一个工程裂缝问题，一高层住宅楼，在楼板内及梁上多处发现贯通的梁、板裂缝，究其原因主要是由于养护不到位及拆模时间早造成的，从完成楼板上的多处凸凹不平的脚印就可以证明这一点。在设计上应尽量缩小伸缩缝的间距，不致使其过长。尤其对于商品住宅这类个人居住建筑的伸缩缝间距，建议不宜超过规范的有关规定。 

　　2.2 楼板支座处的上皮裂缝。 

　　这种裂缝大部分是由于支座处负筋位置出现偏差引起的，保护层变大，致使楼板在支 座处的有效厚度减小，这类裂缝必须经进行加固处理，尤其是对悬臂板。 

　　2.3 穿线管位置的裂缝。 

　　当前在混凝土板中预埋的电线导管大多采用PVC管。由于PVC管直径较大，弹性较大，表面光滑，与混凝土结合较差，使 梁板内存在薄弱环节。当混凝土板较薄或梁宽较窄时，很容易因混凝土收缩而产生裂缝。笔者最近在一工地上看到一根梁宽的范围内全是电线导管，而这往往是结构设计人员容易忽略的，因此对于埋管较多的楼板应适当加厚，对梁应在埋管较集中处进行加固处理，多增加梁侧腰筋。 

　　3.1 为了控制混凝土结构的裂缝，《混凝土结构设计规范》（GB50010）中提出了“当梁柱中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度大于40mm时，应对保护层采取有效的防裂构造措施。”所谓有效的防裂构造措施，无非是在保护层中再加入一层 钢筋网。但这有可能因网筋距离混凝土表面过近，必然会提前锈蚀并使表层混凝土胀裂剥落，给内部钢筋带来更大危害，这样的要求反而有可能使构件更早夭折短寿。 

　　3.2 保护层厚度增大后，由于荷载作用引起的构件横向表面弯曲裂缝的最大宽度会增加，但对构件的耐久性来说仍然有利。构件表面裂缝宽度的增加，并不表示裂缝截面上位于钢筋表面的混凝土裂宽也会随着保护层厚度的增大而增加。钢筋锈蚀作为一种电化学反应，随着保护层厚度的增加，渗入到内部参与锈蚀反应的氧和水分等物质肯定会减少，必然会降低锈蚀的速度，控制裂缝的最终目的是为了提高耐久性，为了减少构件表面的横向裂缝宽度而限定保护层厚度，不见得有利。因为裂缝对钢筋锈蚀的影响，最重要的是要避免顺筋开裂而不是横向裂缝。顺筋开裂使的大气中的氧气和水分能够长驱直入到钢筋整个表面，造成钢筋大范围的迅速锈蚀，而横向开裂并不会造成保护层的整体失效，只是在开裂截面处的钢筋阳极部位提前出现局部锈蚀。对碳化引起的钢筋锈蚀，表面横向裂缝的宽度大小并不会明显影响到构件的使用寿命。 

　　在建筑物的裂缝处理上，应首先弄清楚裂缝产生的原因，这样才能确定裂缝对建筑物的影响程度，否则，既使处理完后，也不能达到实际的效果。在设计上应该严格遵守规范的规定，弄清楚规范条文的真正含义，做到有的放失，在施工中，应严格按施工规程及设计要求施工，尤其是与保护层厚度有关的钢筋定位以及与表层混凝土质量有关的施工养护。