砖混结构房屋温度裂缝产生的机理及综合预防措施

本文针对多层砖混结构房屋温度裂缝产生的机理进行分析，阐明砖混结构房屋温度裂缝产生的主要原因为：屋盖混凝土板与砖砌墙体温度线膨胀系数有较大的差异，温度升高时，屋盖与砌体变形不协调一致，在屋盖与墙体的接触界面上产生相对位移而受到限制，则产生剪应力，当剪应力大于界面抵抗剪应力或由剪应力产生的墙体内斜向主拉应力大于砌体的斜向（45°）抵抗拉应力就产生裂缝；提出温度应力的简化计算方法；提出“抗”。“放”、“调”的指导思想来综合预防温度裂缝的产生。 砖混结构 温度裂缝 线膨胀系数 剪切应力 1 前言： 多年来，在民用建筑领域里，有一个相当普遍的质量问题就是砖混结构房屋温度裂缝问题，尤其是随着现浇楼板的采用，加强了楼板与墙体的整体连结，裂缝问题越来越突出，裂缝的产生既影响结构的安全性，又影响结构的适用性、耐久性，给人们增加不必要的恐惧感。例如：裂缝的产生即降低结构的整体刚度，薄弱结构抵预地震的能力；裂缝的产生极易导致墙体、屋面、有水房间的渗漏，渗漏又必将导致结构过早老化，混凝土构件和墙体的干湿变化、冻融循环、毛细管作用、有害介质及气体的侵人，使混凝土、砌体表面酥松、削落、混凝土过早碳化、钢筋锈蚀等，影响结构持久的安全度。目前我国住宅制已改革到位，住宅的商品化和私有化已变成现实，那么人们对住宅的安全性，使用寿命，使用功能要求，使用的适用性，包括观感质量有更高要求，涉及到住宅工程裂缝的投诉也越来越多，因此裂缝问题不可以掉以轻心。本文对砖混结构温度裂缝问题的形成机理进行分析，提出简易的设计计算方法，并提出“抗”、“放”、“调”的指导思想来预防温度裂缝的产生。 2 砖混结构房屋温度裂缝的发生部位及表现形式 砖混结构房屋温度裂缝一般发生在房屋的顶层且一般为温升裂缝，其温升裂缝的表现形式为：水平裂缝、正八字裂缝；其产生部位为：在外墙屋面板以下，顶层外墙上部产生水平裂缝，且越靠近大角裂缝越严重；在外墙屋面板以下，顶层外墙上部，且靠近大角两侧产生正八字斜裂缝；在顶层屋面板下，内墙上部产生水平裂缝，且越靠近外墙部位裂缝越严重；在顶层屋面板下，内墙上部且靠近外墙部位产生正八字斜向裂缝；在顶层楼梯间外纵墙有水平裂缝产生。 3 砖混结构温度裂缝产生的机理 　　砖混结构房屋中各种材料的温度线膨胀系数是不同的，钢筋混凝土楼板和砌体温度线膨胀系数的差异是砖混结构产生温升裂缝的重要原因，钢筋混凝土的线膨胀系数约为 10×10－6，砖砌体线膨胀系数为 5×10－6，两者相差一倍，而在房屋结构中，各部分是互为一体。当外界温度变化时，屋盖、楼盖与砌体互相约束，其温度变形不协调一致，即产生附力应力，这是墙体产生温度裂缝的主要原因。在外界的环境温度高于主体施工期间温度，钢筋混凝土屋面板，尤其是现浇钢筋混凝土屋面板和装配整体式屋面板，将产生膨胀变形，而其膨胀受到砖砌体的约束，于是在屋面板上产生压应力，在墙体上产生拉应力、剪应力。当主拉应力或剪应力大于墙体的承受能力就会在砌体上产生正八字型斜裂缝或水平裂缝。当砌体的砂浆强度较高时，一般表现为正八字型斜向裂缝。当砖砌体砂浆强度较低时，一般表现为屋面板下沿砖缝水平裂缝。因屋面板沿长、宽方向离中轴线越远其相对位移越大，因此其产生剪应力较大，裂缝越严重。顶层楼梯间处纵墙产生水平裂缝主要是因为楼梯间外纵墙高厚比大，屋面板对墙体产生向外推力时，在外纵墙上产生较大的弯曲变形所致。通过调研发现砖混结构温度裂缝有以下规律： 　　（1）屋面板整体性越好，刚度越大，墙体温度裂缝越严重，即现浇（整浇）屋面板温度裂缝严重于装配整体式屋面板及装配式屋面板。 　　（2）屋面板保温效果差或屋面渗漏，那么墙体的温度裂缝严重。 　　（3）层墙体刚度差、整体性差、砂浆强度低、砌体温度裂缝严重。 　　（阿屋面板对墙体约束越大，往往裂缝越严重。（整浇屋面裂缝严重） 　　（5）温度较低季节施工的结构，温度裂缝严重。 　　你砌体采用粉煤灰蒸压养砖的结构比采用普通烧结粘土砖结构裂缝轻。 　　（7）室内温度调节条件好，屋面保温隔热效果好的房屋裂缝情况较轻。（未住人的房屋裂缝严重） 　　（日建筑物长度对温度裂缝的影响并不是成正比关系，因为有些建筑物长度较短裂缝严重，有些建筑物较长而裂缝轻微。 　　间外墙为37墙或有外保温的墙温度裂缝轻或甚微。 　　明南向、西向及未有遮挡房屋（顶层）裂缝严重。 　　综合上述10条规律可得出以下结论： 温度裂缝的发生和发展与主体施工的季节温差有关系；温度裂缝与屋面刚度、整体性及顶层墙体刚度整体性有关；与砌体的线膨胀系数有关，例如：粉煤灰蒸养砖线膨胀系数为8×10－6接近于混凝土的线膨胀系数 10×10－6，因此粉煤砖砌体结构裂缝轻。裂缝与屋面保温外墙的保温效果、屋面的防水效果等有关；温度裂缝还与屋面体系与墙体的约束状况有关；与室内的保温隔热及温度调节条件有关；与房屋的朝向的建筑物长度等皆有关系等。 4 砖混结构温度应力的简化计算方法 4.1 基本假定 　　（1）屋面板与墙体相互约束，此约束为非刚性。 　　（2）屋面板厚度与其跨度（长、宽）尺寸相比较小可认为屋面板均匀受压（拉）。 　　（3）屋面板墙体为均匀温差及均匀收缩为主要　因素。 （功对现浇屋面板混凝土的收缩值转化为当量温度降低。 4.2 温度应力计算方法的建立 　　 5 温度裂缝的综合预防措施 　　5.l“抗”的原则：提高顶层砌体的强度、刚度及抗裂变形能力，以达到提高砌体的抗剪强度及抗拉强度及变形。为此通过提高砌体强度，采用加筋砌体的做法，采用抗裂构造柱的做法。 　　（1）顶层砌体砂浆强度等级不低于MS；砖强度不低于MU10； 　　（2）伪了增强顶层端部及内外墙交接处砌体强度，在顶层圈梁0.3M和每隔0.5M增设砖砌体水平冷扎带肋钢筋3φ4三道，其位置为顶层端部从山墙起两间范围内的内外纵墙及承重横墙，顶层的内横墙靠外墙一边ZM范围内（伸入外纵墙每侧500mm）。 　　①在建筑物端部两间，外纵墙与内横墙交接处及山墙与内纵墙交叉处均设构造柱，在内纵墙与内横承重墙交叉处增设抗裂柱，抗裂柱仅在顶层设置，其上下端锚固于相应上下圈梁内。 　　5.2“放”的原则：尽量减少屋面板与砌体的相互约束作用，减弱屋面板的整体性，加大屋面板的自由变形能力。在端单元与中单元分界处在屋面空心板板头的空隙处不灌缝，改为填充松散材料；现浇屋面板在端单元与中单元分界处在屋面承重横墙位留2－4cm变形缝；屋面板压外墙在搁置端留2－4cm的滑动间隙。 　　5.3“调”的原则：主要通过采取降低温差幅度；减小墙体材料与混凝土的线膨胀系数。 　　（1）采用新的墙体材料，以减小屋面板与墙体的热膨胀系数差异。例如：采用粉煤蒸压砖、小型混凝土砌块； 　　（2）圈梁和构造柱进行围护处理，外包砌120砖。 　　①外墙宜设置外保温做法。 　　（4）屋面保温层应符合“民用设计节能设计标准”（JGJ26－93）的要求，其厚度应据热工计算确定。

建材指导价