工程结构裂缝的原因及控制措施

梅瑞

（南京江宁住建工程设计审查中心，江苏 南京 211100）

工程结构裂缝的原因及控制措施

梅瑞

（南京江宁住建工程设计审查中心，江苏 南京 211100）

探讨了混凝土结构、砌体结构产生裂缝的特点原因及控制措施。建筑物的受损首先以裂缝的形式出现，裂缝的出现不仅影响建筑物的外形美观，也影响建筑物的使用，甚至危及建筑物的安全。

混凝土结构；砌体结构；变形裂缝；荷载裂缝

0 引言

许多混凝土结构、砌体结构，在建设工程中都会出现不同形式、不同程度的裂缝，这是一个相当普遍的现象，它不仅是一个长期困扰设计人员的技术难题，也是人们普遍关注的问题。

结构的破坏和倒塌也都是从裂缝的扩展开始的，地震后，震区的建筑就会布满各种各样的裂缝。因此，人们往往对裂缝产生一种破坏前兆的恐惧感。结构物的裂缝会引起强度降低、渗漏、保护层剥落、钢筋腐蚀等。因此探讨裂缝十分必要。

1 裂缝分类

1.1 荷载裂缝

由各种外荷载引起的裂缝，它包括由外荷载（如静、动荷载）的直接应力引起的裂缝，以及外荷载作用下次应力引起的裂缝。

1.2 变形裂缝

由各种变形变化引起的裂缝，它包括温差、干缩湿涨和不均匀沉降等因素引起的裂缝。工程实践中，由变形变化引起的裂缝占80%以上。由荷载引起的裂缝占20%左右，有时也会同时作用。而湿度变化引起的变形裂缝又占所有变形裂缝的主要成分。

2 裂缝的形式

裂缝的形式分为：表面的、贯穿的、纵向的、横向的、上宽下窄的、上窄下宽的、枣核型的、水纹形龟裂状、对角线式、斜向的等。裂缝的形式通常以结构的拉应力呈垂直方向的，但在砌体结构中，剪应力是同裂缝平行的。

3 混凝土结构产生裂缝的原因

混凝土的重要组成部分是水泥和水，通过水泥和水的水化作用，形成胶结材料，将松散的砂石骨料胶合成为人工石体。

3.1 材料方面

（1）水泥非正常凝结、膨胀；

（2）粗细骨料含泥量过大，质量低劣；

（3）水泥用量大、水泥等级高、水泥质量低劣；

（4）水泥水化热控制不好；

（5）水泥安定性不合格；

（6）外加剂超量。

3.2 施工方面

（1）拌合：拌合材料不均匀，搅拌时间过长。

（2）运输：泵送混凝土加水，水泥用量不当。

（3）钢筋：钢筋被踩动，保护层变薄。

（4）浇注：浇注速度过快，浇注不均匀，不密实。

（5）养护：养护不好。

（6）模板：模板变形，过早拆模，支撑下沉。

3.3 使用环境方面

（1）物理方面:温度、湿度、变化、冻融。

（2）化学方面：碳化作用导致钢筋锈蚀。

3.4 结构及外力方面

（1）超过设计荷载的永久荷载及长期荷载。

（2）截面及钢筋用量不足。

（3）基础沉降差异。

4 混凝土结构裂缝的特点

4.1 收缩裂缝

收缩裂缝是由湿度变化引起的，收缩是混凝土固有的物理特性。一般来说，水灰比越大，水泥强度越高，骨料越少，环境温度越高，表面失水快，则收缩值越大，也越易产生收缩裂缝。

4.1.1 塑性塌落裂缝

特点：一般在浇注过程中或浇注后一段时间发生，在硬化时结束。裂缝发生在混凝土的表面，裂缝越长，缝宽越大。

原因：混凝土水质比控制不好，振捣泵送施工工艺不当。

措施：提高施工质量。

4.1.2 塑性收缩裂缝

特点：在混凝土硬化前，开始塑化时发生。

裂缝较浅、两端细长、长短不一、互不连通，轻者如发丝，重者裂缝宽度可达2～3 mm，深度不超过30 mm。

原因：天气炎热，大风或混凝土本身水化热等原因。

措施：加强覆盖及浇水养护。

4.1.3 干燥收缩裂缝

特点：发生在表面很浅位置，多沿构件短方向分布，呈平行线或网状，严重时可贯穿整个构件截面。

原因：由于水分蒸发，混凝土硬化后引起混凝土表面干缩，干缩变形在受到混凝土内部约束时，产生拉应力，使混凝土表面被拉裂。

措施：加强养护。

4.2 塑性收缩和干缩裂缝

特点：发生在拆模时或拆模后。

水纹状龟裂状在梁的上下边缘柱四角不规则的地方出现形成表层裂缝。

竖向裂缝：沿梁长度方向，柱高度方向每隔一段距离有一条，裂缝严重者可波及整个梁高、柱宽。

原因：模板浇水不够，混凝土养护时浇水不够，特别在天气炎热暴晒情况下未做潮湿养护。

措施：加强潮湿养护。

4.3 腐蚀裂缝

由于结构长期处于有腐蚀性的气体和液体环境中，致使混凝土中的钢筋生锈，所以产生裂缝。

特点：在使用一段时间后出现在梁柱侧面或底面，接近保护层受力钢筋部位，出现顺筋裂缝，并随着时间逐渐发展。

原因：混凝土保护层过薄；腐蚀性气体侵入；使用了不当外加剂。

措施：施工时将钢筋骨架固定好，主筋下部加垫块，以确保混凝土保护层厚度；提高混凝土密实度，降低混凝土孔隙率；使用性能优良的外加剂，并做好防腐蚀处理。

4.4 温度裂缝

温度裂缝是由于混凝土内外温差或季节气温变化过大形成的。特别在大体积混凝土施工中，水泥水化反应，放出大量的热量，使混凝土内部温度升到一定峰值之后下降，大体积混凝土内部散热慢，形成混凝土内外温差较大，为协调温差变形，混凝土产生拉应力超过抗拉强度，使之开裂。

特点：施工结束后不久出现，贯穿的垂直于较长方向。

原因：施工浇灌过快，养护不好；混凝土质量不好；环境原因。

措施：①材料方面，采用低热量的水泥，减少水泥用量，可掺高效减水剂，适当掺入块石。②施工方面，合理安排施工顺序，改进施工工艺，要采取分层分段分块的施工方案，改善结构约束条件，对较长结构要设施工缝后浇带。③设计方面，中间多设梁，采用小直径密间距钢筋，并进行温度应力计算，根据温度应力采取相应构造措施。采取表面保温措施，对大体积混凝土施工，适当延长拆模时间，控制入模温度，进行测温跟踪。

4.5 沉降裂缝

沉降裂缝是建筑物建成后各部分发生不均匀沉降而引起的。

特点：出现在框架梁、基础梁、圈梁，跨中斜向贯穿整个梁高，在柱头梁柱交接处或无梁楼盖的柱帽下部水平裂缝。墙体是八字形或倒八字形裂缝，其位置与地基不均匀沉降方向一致。

原因：回填土未夯实，地基中含有软弱下卧层，地基被水长期浸泡，挡土墙失稳，施工中模板支撑间距过大，过早拆模。房屋过长，高低跨荷载差异处及形状复杂处未设沉降缝或后浇带。

措施：设沉降缝或后浇带，加强施工质量管理，注意施工顺序，先高层后低层，先主体后裙房。

4.6 荷载裂缝

4.6.1 钢筋混凝土承载力不够出现裂缝

在施工、使用阶段出现。

特点：在板中部垂直裂缝，梁的跨中垂直裂缝，梁两端是上部斜向裂缝，柱子中部（有时在柱头或柱根部）出现劈裂状裂缝、X型裂缝。

原因：当梁正截面抗弯强度不足，抗剪强度不足，柱子混凝土强度不足以及柱子受水平力抗剪切不足时而出现裂缝。梁柱板截面尺寸不当，设计错误，混凝土强度过低，施工荷载超载，施工质量问题。

4.6.2 钢筋混凝土梁在集中荷载处斜向裂缝发生在主次梁结构体系中。

特点：在主次梁交接处，次梁下面两侧八字形裂缝。

原因：混凝土强度过低；加密箍筋吊筋不足；吊筋上移。

措施：按规定设计吊筋或横向箍筋，确保施工质量和钢筋位置。

4.6.3 钢筋混凝土挑檐阳台裂缝

特点：挑檐阳台根部纵向裂缝。

原因：上部受力筋抗弯强度不足；混凝土强度低；混凝土截面不够；施工中主筋被踩下移。

这种裂缝是挑檐阳台质量的“常见病”。挑檐阳台板不同于其他结构，是悬挑结构。受力主筋是放在上部的，然后锚入挑檐阳台的过梁内，而阳台板挑檐板大多设计低于过梁截面标高，故受力筋都从过梁的上部筋下通过，无固定点。施工中，钢筋易被踩下，就降低了阳台根部有效高度，使之出现裂缝，强度也大大地降低（建议增加二根架力筋在过梁内以固定挑檐阳台主筋）。

措施：尽量采用悬挑梁形式代替悬挑板形式，将悬挑板的主筋与室内负筋连在一起拉通，适当加强主筋。

5 砌体结构裂缝的特点

砌体结构所用材料是砖石，是房屋建筑中使用较广泛且经济的材料，具有良好的耐久性，材料价格低廉方便取得，施工工艺简单。现在南京地区用于7层以下住宅建设。砌体材料属于脆性材料，当设计不当、施工粗糙或使用不当时也会产生不同程度的裂缝。

5.1 温度裂缝

温度变化是墙体开裂的主要因素，现浇混凝土楼屋面板线膨胀系数是砖砌体的二倍。当外界温度升高时，混凝土楼屋面板变形加大，砌体变形相对较小，变形差异导致砖砌体和混凝土楼屋盖之间产生约束应力，使墙体受拉、受剪，楼屋面受压。在约束条件下，温度变形超过一定限度时，墙体就产生温度裂缝。

特点：顶层重、下层轻，二端重、中间轻，向阳重、背阴轻，现浇重、预制轻。根据部位不同呈不同形状，在外纵墙多在窗口上下处形成斜缝或水平缝，在内纵墙、内横墙多呈八字形裂缝。

原因：屋面保温隔热性能差；混凝土强度偏低，砖墙砂浆标号低，砌筑质量差；混凝土结构与砌体结构线膨胀系数不一致。

措施：做好屋面外墙面保温隔热措施，设温度伸缩缝，提高砌体结构施工质量。加强顶层二端墙面抵抗温度变化构造措施，适当提高墙板分布钢筋。

5.2 地基下沉裂缝

特点：下层多、上层少，纵墙多、横墙少，外墙多内、墙少，斜向多、竖向少。一般发生在荷载分布不均匀、地基不均匀交接处。层数差异，一般在低层处。平面复杂，多在转角处。窗口较大，在窗台下。裂缝形态各种各样，斜裂缝常见于房屋底部，通过门窗洞口。竖向裂缝常见房屋窗台中部。水平裂缝在窗间墙上下沿灰缝。

原因：地基不均匀下沉。房屋过长、平面复杂、房屋高差较大、荷载分布不均匀处未设沉降缝或后浇带。地基浸水。施工质量低劣。

措施：合理设置沉降缝或后浇带。加强上部结构刚度和整体性，尽量将纵墙拉通，避免中间或某些部位断开，同时横墙间距不宜过大。按照规范要求设置混凝土圈梁构造柱。合理安排施工工序，加强施工管理。加强对地基土的检测。

5.3 干缩裂缝

特点：此裂缝仅发生在抹灰层内。在墙面抹灰层内不规则龟状、放射状裂缝，每隔一段出现一条。在门窗洞口上部呈竖向斜向裂缝。

原因：抹灰砂子过细或含泥量较大；砂浆过稀，抹灰不实；抹灰层失水过快，养护不好，造成抹灰层收缩，特别易在门洞口薄弱区应力集中处开裂。

措施：提高砂浆质量，加强施工管理。

5.4 应力裂缝

墙体由于外荷载产生内应力超过墙体自身可承受极限荷载而开裂，受压、受拉、受剪、受弯破坏。

特点：多发生于轴心或小偏压砖垛或砖柱上，呈竖向平行裂缝或沿齿缝开裂，沿墙面垂直开裂。

原因：设计砖柱断面过小；砌体标号过低达不到设计要求；砌筑质量低劣、砌体强度高而砂浆强度低。

5.5 女儿墙裂缝

特点：斜向裂缝多在长边端部，竖缝多在短边或角部，水平缝多在短边。

原因：钢筋混凝土顶板与女儿墙形成“火柴盒子”作用，屋顶面层的推挤作用。

6 针对裂缝设计采取措施

江苏省颁发了一本建筑工程质量通病导则（DGJ32/J16-2005），要求在设计中严格执行，主要是针对裂缝比国家要求更高更严格。

（1）建筑的长度大于40 m时，应设置变形缝。

（2）钢筋混凝土现浇楼板设计厚度不宜小于120 mm，厕所、厨房设计厚度不应小于90 mm，建筑两端开间应设置双层双向拉通筋,直径不应小于Φ8＠100。

（3）顶层和底层应设置通长窗台梁，高度不宜小于 120 mm，纵向钢筋不小于 4Φ10,箍筋Φ6＠200，其它层在窗台标高处应设置通长现浇钢筋混凝土板带，板带的厚度不小于60 mm，混凝土强度等级不应小于C20，纵向钢筋不宜少于38。

（4）顶层圈梁卧梁高度不宜超过300 mm，有条件时宜在顶屋盖和墙体间设水平滑动层。

（5）顶层门窗洞口过梁应结合圈梁通长布置。若采用单独过梁时，过梁伸入两端长度每边不少于600 mm，且应在过梁上的水平灰缝内设置2～3道不少于2Φ6＠300通长焊接钢筋网片。

（6）阳台挑出L＜1 500 mm，可以做悬挑板，根部板厚不小于120 mm，h＞L/10受力筋不应小于10，当L＞1 500 mm，须做成梁式结构。

（7）现浇板混凝土强度小于C30。

（8）框架顶层采用灰砂砖、粉煤灰砖、混凝土空心砌块、蒸压加气混凝土砌块等材料的填充墙砌体，墙面粉刷应采取满铺镀锌钢丝网措施。

（9）对混凝土空心砌块蒸汽加压混凝土作为轻质墙体，墙长大于5 m，应增设间距小于3 m的构造柱，每层墙高中部应增设高度为120混凝土腰梁。

（10）屋顶女儿墙不应采用轻质墙体，应用M7.5砂浆内掺抗裂纤维砌筑。每隔3 m设构造柱，上部设混凝土压顶。

7 允许出现裂缝

（1）变形裂缝：往往各种因素所造成的变形，而变形得不到满足即引起应力。应力大小与刚度有关，当应力超过一定数值就会出现裂缝。裂缝又使变形得到满足，这样刚度降低，应力松弛。因此某些结构虽然强度不高，但有良好的韧性，可适应变形，即使出现裂缝也不会破坏。

（2）在外荷载作用下，如超静定结构，普通内力达到极限荷载30%时便出现裂缝，但这类结构承载力可承受70%～80%的极限荷载，具有较大的安全储备，良好的韧性，能适应较大的变形而不致倒塌破坏。

（3）有时裂缝初始出现，在后期荷载作用下有可能闭合，但裂缝仍然存在，却是稳定的。即使在运动，形成周期性扩展和闭合的裂缝并不影响使用功能，只是影响美观。因此，国家规范对很多建筑是容许出现裂缝的，只是限制裂缝宽度。

8 总结

近代科学通过大量工程实践经验证明，建筑物的裂缝不可避免，是人们可以接受的科学特征。有害无害的界限是由工程生产及生活确定的。如果一味对建筑物抗裂要求过严，必将付出巨大的经济代价。因此，科学地认识、预测、预防、处理裂缝，控制裂缝，具有现实和经济意义。

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[2]江苏省建设工程质量监督总站.住宅工程质量痛病控制标准DGJ32/J16-2005[S].北京：中国建筑工业出版社，2006.

作者：梅瑞（1963-），女，本科，高级工程师，工业与民用建筑专业。

This paper discusses the reasons and control measures of cracks for the concrete structure and masonry structure.Building damage is first shown as the form of cracks.The appearance of cracks affects the shape，the use and even the safety of the buliding.

concrete structure；masonry structure；deformation crack；load crack

强）（

2014-8-23）