砌体结构屋顶墙体裂缝研究与对策

闫秀清

砌体结构在我国具有悠久的历史，例如两千多万年前用“秦砖汉瓦”建造的世界上伟大的万里长城;世界上最早的敞肩式拱桥——河北赵县安济桥等，至今还发挥着重要作用。如今由于投资节省、施工方便、就地取材、耐久性较好等优势，砌体结构得到比较广泛的应用。但砌体结构也具有抗拉与抗剪强度低等缺点，在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。在住宅商品化的今天，这是一个长期困扰着建筑工程技术人员的难题，因此对砌体结构裂缝的研究显得尤为重要。

1 裂缝的分类及其产生的原因

1.1 裂缝的分类

裂缝的种类有很多种，其中最主要有两类:第一类由荷载产生的裂缝，结构由于荷载的原因产生应力，当应力的大小超过材料的抗拉或抗压强度时，就产生裂缝。第二类由非荷载产生的裂缝，结构由于各种原因产生变形，当变形得不到满足(或受到约束)时产生应力，且应力与结构的刚度大小有关，当应力超过一定数值时引起裂缝。根据国内外的调查资料，工程实践中建筑物的裂缝原因，属于由非荷载作用(温度、收缩、不均匀沉降)引起的约占80%以上;本文主要研究由于温差作用下屋顶墙体产生的裂缝。

1.2 裂缝由温差产生的原因

由于砌体结构屋顶的钢筋混凝土和墙体砖的材料的线膨胀系数不同，同时屋面结构和墙体结构的刚度不同，屋顶在太阳的照射下和墙体的温差很大，两者不能同时变形。屋面板产生了较大的变形，而墙体对屋面板的变形有约束作用，从而使墙体和屋面板之间产生了内力。此时通过墙体和屋面板之间存在的摩擦力，使屋面板受压，墙体的受力就较为复杂，一般来说顶层墙体上端伸长，使墙体对角一侧受拉。当墙体内的主拉应力超过墙体的抗拉强度之后，就会引起墙体的“八”字裂缝，如图1所示。

2 温度裂缝的计算

2.1 最大剪应力的计算公式

图2为屋顶墙体的计算简图，在温度作用下，认为屋面板截面均匀受拉或均匀受压;假定屋面板与墙体之间无相对滑动;忽略屋面板的剪切变形，将接触面上的剪应力均匀分配在屋面板底;屋面板与墙体接触面上的剪应力与水平变位成线性比例。由此根据文献[1]得剪应力的计算公式为:

其中，τmax为钢筋混凝土屋面板与墙体接触面上的最大剪应力;Cx为水平阻力系数，即引起单位位移的剪应力;α为钢筋混凝土板和砖砌体膨胀系数差;T为结构计算温差。

2.2 工程应用实例

某砖混住宅由5个单元组成，板厚100 mm，混凝土采用C20，弹性模量为 Ec=2.55×104N/mm2，线膨胀系数 α1=1×10-5，墙体是砖砌体，墙厚240 mm，线膨胀系数α2=5×10-6，顶板与砖砌体的阻力系数 Cx=0.3 N/mm2，墙体承担的板宽3 000 mm，砖砌体采用Mu10，M5，试算温差为20℃时屋顶墙体是否产生裂缝。

上述计算为弹性的剪应力，考虑升温比较快，取应力松弛系数 H(1)=0.7，则砖砌体的徐变剪应力:

所以墙体出现裂缝。

3 结语

砌体结构温度裂缝产生机理较为复杂、影响因素较多，本文主要从温差作用方面简单介绍了屋顶墙体产生裂缝的机理，从以上的工程实例可以看出，砌体结构在一定的温差作用下会产生裂缝，而且温差在建筑使用的过程中有一定的积累作用，所以做好砌体结构的防裂措施尤为重要。

1)在屋顶增加保温或隔热层，从而降低顶板的温差，根据资料证明，这种防裂措施能较大的改善温度裂缝。2)在屋面与墙体之间设滑移层，减小屋面与墙体间的约束，以便减小墙体所受的剪应力。3)降低屋面的水平刚度，从而减小屋面在温度作用下的水平位移，使砌体结构内力减小，降低了裂缝产生的可能性。

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[5] 徐洪勇.从一工程实例谈砖混结构顶层墙体裂缝分析与防止措施[J].安徽建筑，1996(6):81.

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