建筑結(jié)構(gòu)裂縫是比較常見(jiàn)的一類質(zhì)量問(wèn)題，例如框架體系中的填充墻體裂縫、預(yù)掉空心板的順板裂縫、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的各種溫度裂縫、混凝土干縮裂縫等。這些裂縫的存在雖然短期內(nèi)不會(huì)對(duì)建筑物的耐久性造成不良影響，有些裂縫如果處理不當(dāng)，會(huì)大大縮短建筑物的使用壽命，甚至造成房倒屋塌的惡果。所以對(duì)建筑物的裂縫我們不能等閑視之，要從設(shè)計(jì)、施工使用等各個(gè)環(huán)節(jié)加以重視，盡量避免裂縫的出現(xiàn)，使建筑物的壽命達(dá)到設(shè)計(jì)的使用年限。

本文就兩種裂縫的形成及防治問(wèn)題進(jìn)行探討，通過(guò)分析它的形成機(jī)理，提出相應(yīng)的防治方法。

一、第一種裂縫

1.表征描述:某住宅小區(qū)49號(hào)住宅樓為7層框架結(jié)構(gòu)，地質(zhì)情況良好，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，整棟樓有五個(gè)單元，南北朝向，樓體東西長(zhǎng)69米，南北寬12米，填充墻為加氣混凝土砌塊墻，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。樓體中部沒(méi)有留設(shè)變形縫，設(shè)計(jì)時(shí)在樓體的中單元樓梯東側(cè)留高南北向后澆帶一道，以釋放因溫度影響而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，但基礎(chǔ)沒(méi)有留設(shè)。該工程2003年6月中旬開(kāi)工，2003年10月底主體框架完成，澆筑后澆帶的時(shí)間為2003年11月份，沒(méi)有達(dá)到環(huán)境的最低溫度。2004年6月份工程竣工驗(yàn)收。發(fā)現(xiàn)裂縫的時(shí)間為2005年1月。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，各層裂縫的位置恰好是后澆帶的位置，底下1—3層裂縫明顯，縫寬在0.5~1.5毫米，梁、板、墻均有不同程度開(kāi)裂，尤以板為重，裂縫貫通構(gòu)件內(nèi)部，與樓梯間平行相對(duì)應(yīng)的部位裂縫消失。上部幾層相應(yīng)位置裂縫明顯變小，6、7層沒(méi)有裂縫出現(xiàn)，總的趨勢(shì)是裂縫寬度自下面是上逐漸減小直至消失。據(jù)調(diào)查該樓房還未交給業(yè)主方，樓內(nèi)沒(méi)有人員居住，結(jié)構(gòu)沒(méi)有承受較大的活荷載，整棟建筑還未與城市熱力管網(wǎng)相連，冬季樓內(nèi)也沒(méi)有任何其他形式的采暖措施。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，裂縫兩側(cè)基礎(chǔ)未有差異沉降，開(kāi)挖后相應(yīng)位置的基礎(chǔ)連梁也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂縫，除與裂縫相對(duì)應(yīng)的墻體上有豎向裂縫外，其他墻體未有斜裂縫和向錯(cuò)動(dòng)裂縫出現(xiàn)。

2.形成機(jī)理：根據(jù)該建筑物的歷史記錄和現(xiàn)場(chǎng)查勘、調(diào)查結(jié)果，可以斷定該裂縫不是因基礎(chǔ)不均勻沉降或結(jié)構(gòu)不合理受力而造成的，而是必于溫度裂縫的范疇，因?yàn)榱芽p產(chǎn)生的時(shí)間、裂縫自身的特征，產(chǎn)生裂縫的位置等歷素均符合溫度裂縫的特點(diǎn)。其作用機(jī)理分析如下：（1）時(shí)間上的符合性：根據(jù)調(diào)查用戶得知該裂縫產(chǎn)生的時(shí)間約在2004年12月下旬。此段時(shí)間正好是建筑物所在地區(qū)大幅度降溫的時(shí)間，最低氣溫可定以零下5℃，因?yàn)闃欠繘](méi)有移交給業(yè)主，樓內(nèi)沒(méi)有采取任何采暖措施，室內(nèi)溫度可達(dá)到0℃以下，這為冷縮裂縫的產(chǎn)生提供了溫度條件，另外，到此時(shí)混凝土的收縮變形基本穩(wěn)定，收縮量接近最大值，兩種收縮量疊加，極易產(chǎn)生裂縫。（2）位置上的符合性：在表征描述中已說(shuō)到裂縫的位置在后澆帶上，并且與樓梯間平行相對(duì)應(yīng)的部位裂縫消失。后澆帶的混凝土是在主體框架結(jié)構(gòu)完成之后才澆筑的，新老混凝土之間的結(jié)合力是很弱的，當(dāng)有拉應(yīng)力作用時(shí)，極易在該部位出現(xiàn)裂縫。而在與樓梯間平行相對(duì)應(yīng)的部位，因?yàn)闃翘蓍g比較空曠，對(duì)周邊結(jié)構(gòu)的約束作用較弱，其周邊混凝土結(jié)構(gòu)的縮張相對(duì)自由，所以裂縫延伸到樓梯間平行相對(duì)應(yīng)的部位就消失了。（3）裂縫自身特征的符合性：從現(xiàn)場(chǎng)查勘的情況看，下部三層的裂縫較大，而上部變小直至消失。該建筑物主體框架的形成時(shí)間在2004年的7~10月間，該段時(shí)間氣溫很高，日最高氣溫可達(dá)35℃，太陽(yáng)的直射溫度更高。2005年12月下旬當(dāng)?shù)氐淖畹蜌鉁乜蛇_(dá)到零下5℃，所以溫差可達(dá)40℃。在這樣的溫差下，建筑物長(zhǎng)向的收縮量計(jì)算如下：

△L=μ·△T·L=1.25×10-5×40×69=0.0345m=3.45㎝

上式中△L表示建筑物長(zhǎng)向的收縮量，μ為混凝土的溫度線變形系數(shù)，△T為溫差，L為建筑物長(zhǎng)度。

如果建筑物各個(gè)方向在無(wú)任何約束的情況下，這一收縮量是可以實(shí)現(xiàn)的，而且在建筑物的內(nèi)部也不會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力，也就是說(shuō)，它處于一種完全自由的狀態(tài)。但實(shí)際情況下，建筑物要受到內(nèi)外多種約束作用，其中最主要的一種約束來(lái)自建筑物基礎(chǔ)。建筑物的基礎(chǔ)埋深在凍土層以下，受外界環(huán)境溫度的影響很小，可以認(rèn)為其不受環(huán)境溫度影響。當(dāng)上部主體結(jié)構(gòu)受冷收縮時(shí)，因?yàn)榛A(chǔ)不收縮，所以它就阻止上部結(jié)構(gòu)的這種變化趨勢(shì)，成為上部結(jié)構(gòu)的一種約束，其結(jié)果相當(dāng)于給上部結(jié)構(gòu)施加了向外的拉力，在結(jié)構(gòu)相當(dāng)于給上部結(jié)構(gòu)施加了向外的拉力，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生張拉應(yīng)力，越是接近基礎(chǔ)的部位（建筑物的底下幾層）約束作用越強(qiáng)，張拉應(yīng)力越大。而遠(yuǎn)離基礎(chǔ)的部位，因?yàn)榛A(chǔ)的約束作用相對(duì)較弱，建筑結(jié)構(gòu)的自由度較大，所以建筑物的冷縮是在比較自由的狀態(tài)下進(jìn)行的，內(nèi)部的張拉應(yīng)力很小，甚至沒(méi)有因溫度而引起的張拉應(yīng)力。

通過(guò)以上的分析可以認(rèn)為，建筑物在沒(méi)有任何約束的情況下，當(dāng)氣溫達(dá)到零下5℃時(shí)，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)=（69-0.0345）m。而有了基礎(chǔ)的約束作用后，限制了近基礎(chǔ)部位結(jié)構(gòu)的收縮，即相當(dāng)于把零下5℃的建筑物下層結(jié)構(gòu)拉伸了0.0345m。線性應(yīng)變?chǔ)?△L/L=

0.0345/(69-0.0345)=0.0005。這一應(yīng)變值剛好是一般試驗(yàn)方法測(cè)得的混凝土極限拉應(yīng)變的最高值。假設(shè)此時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)還沒(méi)有被破壞，則產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力為δ=ε×EC’=ε×0.5EC=0.0005×0.5×2.95×104=7.375Mpa。該數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)C30混凝土抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值（ftk=2.0MPa）。由此可以看出，下部幾層的混凝土結(jié)構(gòu)在冬期寒冷季節(jié)產(chǎn)生溫度裂縫是必然的，而上部結(jié)構(gòu)因自由度。較大，相當(dāng)于反向拉伸量較小，所以裂縫變小，直至消失。

3.防治方法：防治建筑物的溫度裂縫應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工使用等幾方面進(jìn)行綜合考慮。首先，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求科學(xué)地設(shè)置溫度變形縫或溫度后澆帶，每一變形單元的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度盡量控制在35m左右。在此筆者主張宜優(yōu)先選擇溫度變形縫，因?yàn)楹鬂矌е饕怯脕?lái)釋放早期混凝土收縮應(yīng)力，對(duì)后期因溫度而引起的混凝土變形的調(diào)節(jié)作用不明顯；另外，規(guī)范要求后澆帶澆筑時(shí)的環(huán)境溫度要低于后澆帶留置時(shí)的環(huán)境溫度，而由于開(kāi)工時(shí)間和施工工期等因素的影響，定條件在實(shí)際操作中不是很容易實(shí)現(xiàn)的，所以留置澆帶有時(shí)不僅達(dá)不到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，還會(huì)留下結(jié)構(gòu)隱患。其次，假如因條件所限必須使用后澆帶來(lái)釋放結(jié)構(gòu)因溫度變形而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力時(shí)，施工階段必須確保做好以下工作：一是要保證澆筑后澆帶時(shí)的環(huán)境溫度，且澆筑后澆帶時(shí)環(huán)境溫度越低越好，有條件的可選擇在冬期施工期間澆筑后澆帶。二是要使用膨脹性混凝土或在混凝土中摻加膨脹劑，使后澆帶周邊的混凝土內(nèi)部生預(yù)加的城市應(yīng)力，以換消環(huán)境溫度進(jìn)一步降低后混凝土內(nèi)閣下的拉應(yīng)力。三是拌制后澆帶混凝土?xí)r要盡量減少水的用量，澆筑后澆帶混凝土?xí)r一定要振搗密實(shí)且采用二次振搗導(dǎo)致次后平的工藝，并及時(shí)作好養(yǎng)護(hù)工作，防止后澆帶內(nèi)的混凝土早期干縮裂縫。最后，建筑物在竣工后的第一個(gè)采暖期要盡量供熱采暖，以提高整個(gè)建筑物的內(nèi)部溫度，減少結(jié)構(gòu)收縮量，從而避免溫度裂縫的出現(xiàn)。

二、第二種裂縫

1.表征描述：某住宅小區(qū)6號(hào)樓，7層磚混凝結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)層樓板與圈梁整體現(xiàn)澆，人工挖孔樁——墻下混凝土條形基礎(chǔ)，建筑物外形簡(jiǎn)單，東、丁、南、北四道外墻分布在四條外軸線上，沒(méi)有凹凸造型。2004年8月份竣工驗(yàn)收時(shí)，發(fā)現(xiàn)每層樓板在建筑物的四個(gè)大角部位有余向裂縫，裂縫與兩道垂直的外墻均近似成45°角，如圖1所示。裂縫條數(shù)為1~3道，寬度在0.1~0.3mm之間，裂縫貫透樓板。外墻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂縫，基礎(chǔ)無(wú)不均勻沉降現(xiàn)象。

2.形成機(jī)理：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查勘、分析，最終斷定這也是一種因溫度變形而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫，屬于熱脹裂縫。這種裂縫的開(kāi)成機(jī)理如下：當(dāng)夏季太陽(yáng)直射時(shí)外墻的溫度可達(dá)攝氏50℃以上，因?yàn)樵摻ㄖ锿庑魏?jiǎn)單，沒(méi)有凹凸造型，所以在這種情況下外墻的熱膨脹量很大，而室內(nèi)的溫度要比外墻低很多，在這樣的溫差作用下，外墻因受熱而產(chǎn)生的伸長(zhǎng)量要大于室內(nèi)結(jié)構(gòu)的熱膨脹伸長(zhǎng)量。在建筑物外墻的四個(gè)大角處，相互垂直的兩道外墻同時(shí)伸長(zhǎng)，對(duì)結(jié)構(gòu)層的混凝土樓板產(chǎn)生一個(gè)沿水平面斜向墻角的拉力，當(dāng)鋼筋混凝土樓板抵抗不了這種拉力的時(shí)候，便會(huì)產(chǎn)生垂直于拉力方向的裂縫，這就是表征描述中那種裂縫形成的原因。

3.防治方法：通過(guò)表征描述和機(jī)理分析得知，造成這種裂縫的原因有兩方面，一是溫度的原因，二是外墻造型簡(jiǎn)單的原因。所以防治此種裂縫首先要從這兩方面入手。為減小外墻對(duì)溫度的敏感性，設(shè)計(jì)時(shí)可考慮對(duì)外墻進(jìn)行必要的保溫處理，或者選用對(duì)溫度敏感性小的材料來(lái)砌筑外墻。為避免較長(zhǎng)的外墻體受熱后伸長(zhǎng)量達(dá)大，設(shè)計(jì)時(shí)可有意將外墻何等成凹凸造型，以分解外墻因受熱膨脹而帶來(lái)的過(guò)大的伸長(zhǎng)量。另外，設(shè)計(jì)進(jìn)還應(yīng)考慮在每層樓板的四個(gè)外墻大角處增加輻射鋼筋，以抵抗墻體對(duì)樓板的拉應(yīng)力。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析我們可以看出，雖然這兩種裂縫都是因溫度而造成的，但溫度作用機(jī)理卻并不相同，第一種是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)遇冷收縮又受到基礎(chǔ)的約束作用而造成的，第二種裂縫是因?yàn)閮?nèi)外結(jié)構(gòu)受熱膨脹不協(xié)調(diào)，相互約束產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而形成的。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)與施工中，我們要綜合考慮各種因素，采取措施，盡量消除溫度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成的不利影響。