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砌体结构墙体温度裂缝的防控及处理措施的探讨
周长庆
(工程预算部)
摘 要：在分析砖砌体、结构墙体、温度裂缝产生原因的基础上，从设计方面提出控制温度裂缝的预防措施及产生裂缝后的处理方法。
关 键 词：砌体结构；墙体；温度；裂缝；预防控制
0 前言
砌体结构是莱钢乃至我国应用最为广泛的结构形式。随着建筑业的蓬勃发展，新型墙体材料不断涌现。但是，砌体结构墙身由脆性材料构成，砌体的抗拉、抗剪、抗弯的能力很差，墙体开裂时有发生，造成墙体开裂的原因很多，其中大多是由温度变化引起的温度裂缝，在莱钢地区近几年砌体结构开裂房屋中，由温度引起的裂缝占很大比例。温度变化使砌体结构墙体开裂的形式主要有两种：一种由温差和砌体干缩引起墙体竖向裂缝，为控制该种裂缝应按楼和屋盖类别，在墙体中设置伸缩缝；二是由钢筋混凝土屋盖温度变化和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝，缝宽通常0.1～1.5mm。下面重点就温度裂缝的成因、预防控制及处理措施进行讨论。
1 温度裂缝产生原因
砌体结构温度裂缝大多发生在房屋顶层，有的延伸到相邻下一层，房屋两端的一、二开间内，内外纵墙大多为八字斜裂缝，山墙常有水平裂缝，平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖块灰缝的水平裂缝及水平包角裂缝。裂缝主要由屋盖与墙体间温度差异变形应力过大产生。轻微的温度裂缝通常对结构的安全不构成威胁，但裂缝会导致装饰层损伤，而宽度较大且随温度升降而剧烈变化的裂缝，对建筑物的耐久性及抗震能力带来不利影响。
屋面板和墙体为两种材料，线膨胀系数差异较大，混凝土板的膨胀系数αc=10×10－6m/(m×℃)，砖砌体的线膨胀系数αs=5×10－6m/(m×℃)，温度变化时，钢筋混凝土屋盖的温度变形大于砖砌体的温度变形，由于屋盖与墙体间相互约束，相对位移受到限制，屋盖与墙体接触面产生剪应力，当该剪应力值大于砌体的抗剪强度时，墙体产生水平裂缝。另外，屋盖荷载使墙体承受压应力，其与剪应力共同作用，当温度应力与荷载形成的主拉应力大于砌体的抗拉强度时，墙体产生斜裂缝。例：有一砌体建筑，长度L=48m，内外墙均用厚240mm砖砌筑，纵墙间距b=6m，屋盖采用现浇钢筋混凝土板，混凝土强度等级为C25，板厚h=110mm，浇筑顶板时，平均气温为5℃，屋面保温隔热效果不佳；夏季时，屋面板温度可达40℃，而砖砌体外墙最高平均温度达30℃。具体计算如下：
砖砌体线膨胀系数：αs=5×10－6m/(m×℃)
混凝土线膨胀系数：αc=10×10－6m/(m×℃)
混凝土和砖墙水平阻力系数：Cx=1N/mm3 C25
混凝土弹性模量Ec=2.8×104N/mm2
若墙体与顶板不存在水平约束，则墙体自由伸长量为：ΔL墙=αsΔT墙=6mm
顶板自由伸长量为：ΔL板=αcΔT板=16.8mm
其伸长差异见图1。
顶板与墙体间水平约束，在界面上产生最大水平弹性剪应力τmax：
因房屋顶层端部竖向压应力σ较小，可略去不计，则主拉应力σ1=τmax=0.7MPa。烧结砖砌体沿灰缝截面破坏时砌体的轴心抗拉强度设计值，弯曲抗拉强度设计值及抗剪强度设计值见表1。
显然，砌体结构无法抵抗温度应力，墙体产生裂缝。
2 温度裂缝预防控制措施
大量工程实践证明：砌体结构温度裂缝存在很普遍，按目前条件和规范所提供措施，尚难完全避免墙体开裂，但要求将裂缝控制在一定宽度内，使其满足建筑物耐久性、适用性要求，使裂缝宽度降低到人的感观可接受程度。在裂缝控制结构设计中，通过适当措施，将较宽裂缝，化解成细小裂缝。首先，砌体结构体型尽量采取规则结构，墙体布置匀称贯通，控制房屋长高比，加强基础刚度和整体性；其次，按照规范中引入的防止或减轻墙体开裂的主要措施，即“防”、“放”、“抗”。
2.1 “防”
“防”就是采取适当的屋面构造处理，减小屋盖与墙体的温差，减小屋盖与墙体的变形。常采用的措施有：选择全年平均温度的季节施工屋顶；适当加厚屋面保温层，保证屋面保温层的性能，采用低含水率或憎水保温材料，防止屋面渗漏；增设架空隔热及通风层；屋面保温(隔热层)或屋面刚性面层及砂浆找平层设分隔缝，间距不大于6m，与女儿墙隔开，缝宽不小于30mm；外表浅色处理；严格控制墙体材料的上墙含水率；避免圈梁，现浇挑檐板等构件直接外露，以上措施均能大大减少温度裂缝。
240mm厚砖墙的圈梁外加隔热层见图2。
2.2 “放”
“放”就是采取适当措施，允许屋面或墙体在一定程度上自由伸缩，减少顶板与墙体间的水平约束，以达到控制裂缝的目的，具体作法举例：
1)屋盖设温度分隔缝：分隔缝宽应大于20mm，缝间间距15～20m，具体作法见图3。
2)外挑檐设温度缝，每隔12m，在挑檐板上设20mm宽温度缝，缝内嵌入防水油膏或沥青麻丝，当挑檐较宽时，应加大纵横向配筋量。
3)当房屋进深较大时，在沿女儿墙内侧的现浇板处设置局部分隔缝，缝不小于20mm，缝内应用防水弹性材料嵌填，见图4。
4)在顶板与圈梁间设置滑动层，见图5所示。滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等材料。
圈梁，屋盖分两次浇筑，中间设滑动层，以箍筋来加强圈梁与顶板之间的连接，通过调整箍筋配置量，使圈梁与屋盖间可微动。纵墙的滑动层设置在其两端的2～3开间内设置，横墙的滑动层可只在其两端各L/4范围内设置(L为横墙长度)。用“放”的方法来控制温度裂缝，会降低建筑物结构整体刚度，对结构抗震不利。
2.3 “抗”
“抗”就是通过构造措施，如设置圈梁、构造柱，提高砌体强度，加强墙体的整体性和抗裂能力，是砌体结构普遍采用的抗裂构造措施，具体作法举例说明：
1)房屋顶层增设抗裂构造柱，大多设在建筑物端部三开间内及大洞口两侧，且应加大顶层圈梁截面，加大构造柱，圈梁配筋。
2)对门窗洞口宽度大于2100mm时，应在洞边加设构造柱。
3)提高顶层砌体强度等级：顶层砌体及女儿墙砂浆强度等级不低于M5，外纵墙两端各两个开间内，砂浆强度等级不宜低于M7.5。在寒、暑季施工时，砂浆强度提高一级。
4)在顶层端部圈梁下的墙体内设置水平钢筋，端山墙、端部二开间内外纵横墙，沿墙高每500mm设2×6mm通长拉结筋。
5)女儿墙应设构造柱，构造柱间距不大于3m，构造柱伸至女儿墙顶并与女儿墙钢筋混凝土压顶整浇。
6)顶层挑梁下墙体灰缝内设3道2×6mm钢筋，钢筋自挑梁末端伸入两边墙体不小于1m。
总之，在设计中应做到重点“防”、合理“抗”、适当“放”。以构造措施为主，理论计算为辅。在设计时，应综合考虑工程造价，抗震设防，适用性等诸多因素，对不同的建筑，合理选用控制温度裂缝的措施。
3 温度裂缝处理方法
根据工作中遇到的实际情况，将各种墙体温度裂缝处理方法作以下总结：
1)对于极细微裂缝，可适当刮些腻子，进行表面粉刷。
2)对于裂缝宽度小于1mm的墙体，且仅有一道裂缝的墙体，可采用环氧树脂胶灌缝，后在裂缝各750mm范围内清除抹灰，砖缝剔进30mm，打入扒钉拉接，再用M10水泥砂浆抹平，见图6所示。
3)对于裂缝宽度大于1mm且有一道以上裂缝的墙体，先用环氧树脂胶灌缝，后敷上钢筋网4×100，用Φ8钢筋把钢筋网锚固在墙上，用M10水泥砂浆压力喷射，再做表面粉刷，见图7。
4)当墙体裂缝严重时，屋顶圈梁也一同被拉裂，圈梁裂缝可先用环氧树脂灌缝，后粘接钢板加固，见图8。
5)在裂缝加固施工中应严把质量关，以期达到良好的加固效果。
4 结语
经过多年的设计实践，对墙体温度裂缝问题，在设计阶段做深入的调查研究，合理选用材料，以“防”为主，精心设计，精心施工，则裂缝一定能得到很好的控制。
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