何 羽

當前建筑中框架結構和框架—剪力墻結構的廣泛應用，許多建筑必然要使用各種類型的輕質砌塊砌筑框架填充墻或隔墻，這極大的促進了各類砌塊的應用。輕質填充墻墻體材料不再使用傳統(tǒng)的粘土磚，而是使用輕質高強和多功能的建筑材料，即屬于新型建筑材料。但與此同時，隨著新型建筑材料的廣泛應用，隨之而來的一系列問題也出現(xiàn)了，尤其是墻體的裂縫問題。有關填充墻裂縫這類建筑質量缺陷的投訴也越來越多，人們對輕質砌塊這種新型墻體材料產(chǎn)生了懷疑。其實，砌塊填充墻出現(xiàn)裂縫在世界上很多國家都普遍出現(xiàn)過，一些發(fā)達國家解決裂縫的主要方法是從生產(chǎn)質量方面入手，經(jīng)過嚴格的砌塊生產(chǎn)控制和有效的施工措施，這些國家已基本解決墻體裂縫問題。但在我國，填充墻體的裂縫問題仍然大面積出現(xiàn)，這個問題給消費者和設計施工單位帶來很多負面的影響，有待徹底解決。

目前，大部分研究結果認為填充墻產(chǎn)生裂縫的成因主要有以下四方面:溫度變化產(chǎn)生裂縫、墻體自身收縮產(chǎn)生的裂縫、砌體材料的干、濕不穩(wěn)定性產(chǎn)生裂縫和地基不均勻沉降引起裂縫。

本文結合調查情況和試驗結果對填充墻裂縫成因進行系統(tǒng)的分析。

1 框架填充墻墻體裂縫特點

框架結構填充墻只承受墻體自重，不承擔上部荷載，因此填充墻裂縫不屬于受力裂縫。當出現(xiàn)結構材料硬化導致的體積變形、環(huán)境溫濕度變化、地基沉降等非荷載因素影響時，墻體結構發(fā)生變形作用，當這種變形超出墻體的自身強度極限時，框架填充墻開裂。因此，框架填充墻裂縫屬于變形裂縫。

1.1 框架填充墻墻體裂縫出現(xiàn)的部位

1)填充墻墻體與框架交接處裂縫出現(xiàn)的最多，尤其是墻頭的兩端部。據(jù)分析，墻體的溫差應力在房屋兩端部形成最大值。因此，在墻體的兩端部最容易導致主拉應力破壞。2)門窗洞口四角處也容易開裂。3)墻體裂縫頂層和次頂層相對較多，端開間尤其嚴重。由于屋頂梁板熱脹或冷縮時，會產(chǎn)生較小的運動，使得頂層橫墻或縱墻沿墻頂支座處錯動而形成通長水平裂縫。同時，頂板受熱膨脹也會對山墻及女兒墻產(chǎn)生水平推力，從而產(chǎn)生水平裂縫。4)在長墻體中間部位，不但邊界出現(xiàn)裂縫，墻體中部亦出現(xiàn)豎向通縫。5)總體上采用燒結磚(如粘土多孔磚、頁巖燒結磚)的墻體裂縫比非燒結墻體裂縫少。

1.2 框架填充墻墻體裂縫影響因素

1)墻體材料的影響。對于框架結構填充墻，可以把每一面墻所包含的梁柱門窗洞口和填充墻、抹灰層、外墻裝飾層視為有機結合的一個整體墻。在這個整體墻當中，由于許多內在因素的影響，從而產(chǎn)生了形式多樣的內應力，砌塊干縮是其中主要因素。當砌塊砌筑時，材料一般較濕，其后由于氣候或使用條件而逐漸干燥，墻體水分排出而隨之收縮。當砌塊砌成墻后，體積的變化使其受到砂漿和其他構件的約束，形成內應力。這些內應力從墻體砌筑完成便已開始形成并一直在墻體中發(fā)生變化。當變化過程中形成較大的內應力并集中在墻體的某一部位，而該處的抗拉強度不足以抗衡的情況下，則會產(chǎn)生裂縫并將這部分的集中應力逐步釋放。砌體材料的干、濕不穩(wěn)定性也會產(chǎn)生裂縫。由于墻體材料大多是由粉煤灰、煤矸石之類的材料壓制而成的砌塊，其內部空隙多，吸水率高，收縮變形大，其制品收縮率是傳統(tǒng)燒結粘土磚的 3倍以上。如加氣混凝土砌塊在自然堆積狀態(tài)下，其含水率逐步降低的同時，砌塊收縮變形，當含水率達到5%時，干縮變形才趨于穩(wěn)定。干縮后的材料受潮后仍會膨脹，無水后還會干縮變形，只是干縮率有所降低。2)溫度影響?？蚣芙Y構頂層屋面板和填充墻的接觸面緊密結合。在太陽光的輻射下，建筑物內部會因此產(chǎn)生相應的溫度應力。頂層的梁比墻體溫度偏高，且鋼混的線膨脹系數(shù)常大于磚砌體，二者的相對溫差導致屋面板受壓應力，墻體受拉應力，接觸面上產(chǎn)生剪應力。當屋面板和墻體的自由變形差異較大時，通過摩擦阻力使墻體內主拉應力達到一定數(shù)量(抗拉強度)之后，便引起斜裂縫或剪應力水平裂縫。3)地基不均勻沉降引起裂縫。一般情況下，當混凝土結構主體和基礎剛度較大時，其抵抗地基沉陷的能力還是比較強的。但是地基處理不滿足規(guī)范要求時，特別是在嚴重濕陷性黃土、凍脹土、膨脹土、鹽漬土、軟弱土等不良場地，仍時常產(chǎn)生地基沉陷(膨脹)裂縫。

2 框架填充墻墻體開裂機理

填充墻開裂會經(jīng)過以下三個步驟:1)“整體墻”內部形成較大的內應力;2)內應力在墻體的某一部位出現(xiàn)應力集中;3)在應力集中的部位，砌體的抗拉強度不足以抗衡集中應力的作用，以裂縫的形式表現(xiàn)，同時將這部分的集中應力不斷釋放，逐步形成較大的裂縫。

其中，引起整體墻產(chǎn)生的內應力因素有以下幾方面:1)墻體材料干縮變形產(chǎn)生內應力的大小與實際干縮值成正比，而實際干縮值的大小則與新墻體材料的標態(tài)干縮值、實際含水率同方向變化，與產(chǎn)品的齡期反方向變化。2)砌體的沉縮產(chǎn)生內應力。砌體在砌筑過程及砌筑完成后都會出現(xiàn)沉縮，它包括砌體在自重作用下產(chǎn)生的砂漿塑性變形而下沉，也包括墻體材料和砂漿的干燥收縮。其內應力的大小與砌體的沉縮量成正比。3)溫度的變化產(chǎn)生內應力。溫度的變化會引起材料的熱脹、冷縮。鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)與砌體的存在不同，兩者在環(huán)境上通常還存在一定的溫差，這使得二者的變形不同步。由于框架結構是超靜定結構，約束條件下溫度變化引起足夠大的變形時，建筑物將產(chǎn)生溫度應力，墻體內部即產(chǎn)生內應力，此內應力的大小與溫度的變化成正比。另外，砌體基層與抹灰層之間也會形成一種溫度應力。4)建筑物設計構造不合理引起內應力。建筑物某些部位如果設計時剛性不足，則由于其自身的變形而產(chǎn)生內應力，如梁的跨度太大，其中部的向下徐變量超過一定限度時，又如懸臂梁過長而剛度不足以抵抗變形時，還有門窗洞口上面的過梁剛性小而向下彎曲等，這些內應力最終作用在墻體上。5)墻體應力集中對于墻體來講，門、窗洞口以及不同結構物體的交接處都是應力集中的部位，這是我們最常見到出現(xiàn)裂縫的位置。還有容易產(chǎn)生應力集中的位置是與不按照有關規(guī)定施工操作有關的，比如在預埋暗線管處溝槽內的砂漿填塞不飽滿密實，使用斷裂砌塊砌筑、砌塊存在瞎縫、預留洞口填塞不嚴、灰縫不飽滿等。對于框架填充墻來講，最易造成墻體開裂的內應力是干縮和溫度變化形成的。所以，框架填充墻裂縫以干縮裂縫和溫度裂縫出現(xiàn)最多。

填充墻體開裂的影響因素是比較復雜的，總的來講有外界因素和內部因素兩方面。外界因素包括溫度、濕度、地基條件及各種外荷載等，內部因素有墻體材料性能、建筑物本身的特點及門窗洞口的位置與尺度、墻體整體性能等。對于框架結構填充墻，根據(jù)調查和試驗分析結果可以得出，產(chǎn)生填充墻裂縫的主要原因有兩個:1)溫度變化;2)砌體干縮，以及二者共同作用產(chǎn)生的裂縫。

3 導致墻體開裂的其他因素

導致填充墻產(chǎn)生裂縫的原因還有地基不均勻沉降、受外力影響、設計構造和施工不當?shù)纫蛩?，這些因素是導致墻體開裂的次要原因。

3.1 不均勻沉降

底層墻體的斜裂縫、正八字或倒八字裂縫為地基基礎不均勻沉降引起的變形裂縫，簡稱沉降裂縫。房屋各層窗間墻一個方向傾斜的斜裂縫，說明房屋一邊沉降大而另一邊沉降小;房屋窗間墻出現(xiàn)正八字的裂縫，表明房屋地基基礎中間部位沉降大而兩頭沉降小;房屋窗間墻產(chǎn)生立面上呈倒八字的裂縫，則揭示房屋地基中間部位沉降小，而兩頭大。墻柱中的水平裂縫，是由墻基或柱基沉降引起的變形裂縫，也簡稱為沉降裂縫。這種裂縫通常出現(xiàn)在較高的樓層或頂層中。在新回填土較深的樁基上的單層房屋，在負摩擦力作用下也有在窗上墻出現(xiàn)水平裂縫的工程實例。沉降裂縫是由地基基礎沉降(或不均勻沉降)引起的，而導致沉降或不均勻沉降的具體原因有抽排地下水、設計不當和施工不當?shù)取?/p>

3.2 受力

底層窗下墻，在條形地基反力的作用下，為彎、剪構件，因而在窗下墻中間的上部出現(xiàn)垂直裂縫，而在支座附近出現(xiàn)斜裂縫。窗間墻或窗間護壁柱在自重、各層樓面和屋面梁板傳來的荷載作用下，一般為小偏心受壓構件，當抗壓承載力安全儲備不滿足規(guī)范要求時，往往使軸向壓力達到墻體破壞荷載的 50%以上，因而使單磚先裂，繼而出現(xiàn)貫穿若干皮磚的豎向裂縫，其原因往往是少算荷載或加層超載引起的。

3.3 設計構造和施工不當造成裂縫

框架填充墻是框架成型后再砌筑而成的，當選用的砌塊或磚外形尺寸不規(guī)范或砌筑的規(guī)格與墻體尺寸不匹配時，墻體很難被填滿，造成砌體與框架結構的梁板柱交接部位空隙過大而開裂;當應力集中區(qū)門窗洞等部位如果未采取有效的拉結加強措施時，墻體容易因撞擊振動開裂;砌塊養(yǎng)護齡期未達 28 d或陰雨天上墻，墻體會因砌塊過大的收縮變形導致開裂;設計與施工往往忽略頂層砌體的砂漿強度，誤認為頂層墻體受力最小，砂漿強度可以最低，未顧及屋面熱脹引起的推力對墻體的作用。在檢測鑒定中發(fā)現(xiàn)，在設計上頂層的砌筑砂漿強度采用M 2.5，是各樓層中最低值，而實際施工連M 1.0都未達到，手捏即成粉末狀，因而頂層墻體出現(xiàn)了較為嚴重的屋面熱脹裂縫。

各種裂縫原因疊加，常常使裂縫加劇，如一旦出現(xiàn)沉降引起的斜裂縫，溫度收縮將使這種裂縫加寬。

4 結語

在對框架填充墻裂縫調查基礎上，闡述墻體開裂的機理及裂縫的主要成因。分析墻體的溫度應力和墻體開裂機理，歸納出引起各種裂縫的具體原因:1)溫度變化影響;2)材料干縮，其他還有地基不均勻沉降、受外力、設計構造和施工不當?shù)仍?。其中溫度變化和材料干縮是框架填充墻裂縫出現(xiàn)的最主要原因。

[1] 王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[2] 何星華，高小旺.建筑工程裂縫防治指南[M].北京:機械工業(yè)出版社，2005.

[3] 王命平，張春俠，于素健.小型空心砌塊填充墻的裂縫分析及防治措施[J].施工技術，2003，32(10):49-50.

[4] 王 澤.框架結構填充墻裂縫成因研究[D].成都:西華大學碩士學位論文，2008.