砖混结构房屋顶层墙体裂缝的原因及防治措施

文/郭茜 湖南福腾建设有限公司 湖南郴州 423000

1、引言

2013年7月-2014年8月期间，承接了湖南省郴州市桂阳县茶场危房改造工程，总建筑面积约3.2万平米，砖混结构，共9栋，6+1层，房屋平面尺寸为54m＊12m，在房屋交接验收过程中发部分顶层墙体出现严重裂缝。在砖混结构房屋使用过程中，经常会出现顶层墙体裂缝情况，对于建筑的外观以及运行安全产生较大的隐患。在实际工程建设当中，需要对该类裂缝情况引起重视，做好裂缝产生原因的分析，同时结合工程实际做好对应防治措施，在做好裂缝防治的基础上保证建筑运行安全。

2、温度应力概述

对于建筑顶层裂缝来说，同温度应力具有十分密切的联系，现从温度因素导致的墙体裂缝进行理论分析：

2.1 温度变化分类

对于温度变化来说，同自然环境条件具有直接的联系，也是人们无法消除的。对于温度变化来说，可以分为以下几种类型：第一，日照温度变化。建筑物处于自然环境当中，并因此具有较为复杂的日照温度变化，总的来说，环境中具有较多温度变化影响因素，包括有天空辐射、地面反射、直接辐射、气温变化以及地表环境辐射等。从这部分角度来说，建筑在受到日照温度所导致的内外部温度变化则具有了随机变化以及十分复杂的特点。当建筑表面具有最高值温度时，此时风速接近于0，则可以从设计控制温度作用方面做好考虑，并将建筑表面日照温度因素简化为气温变化以及太阳辐射两方面因素；第二，骤然变温变化。对于该变化来说，具有两种情况。首先，建筑在受到冷空气影响时，表面温度快速下降，使得建筑中形成内高外低的温度分布情况。其次，是日照降温。因日升日落等因素的存在降低/提升建筑表现温度，并因此导致较大温差的情况出现；第三，年温度变化。对于年温度变化来说，对于建筑温度变化具有缓慢且长期的作用，使得建筑在整体上具有均匀的温度变化特点。在具体对年温对建筑影响进行考虑时，需要能够将建筑平均温度为依据处理。

2.2 温度变化影响

对于建筑的温度裂缝来说，虽然不会直接对建筑的结构安全产生影响，但如果在问题出现后没有进行及时的维修处理，也将使裂缝转化为较多的不安全因素，如屋面严重渗漏情况将对居民的日常生活产生不变，墙体抹面脱落也将会对周边行人安全产生危害。具体来说，其特征体现在：第一，对于该裂缝问题，对于建筑屋顶位置具有严重的影响，这同建筑顶部昼夜温差大、受到阳光直射以及较长的日照时间有关，并随着建筑高度降低情况有所减轻。当房屋具有较大长高比时，裂缝情况也较为严重。对于“一”字型过长房屋，处于中间单元具有较轻的裂缝，而两端单元裂缝情况较为严重。向阳面墙体同背阴面墙体相比裂缝情况更为严重，内部方面，横墙裂缝较轻，纵向墙体裂缝严重；第二，从施工角度来看，如房屋在春秋季节施工，裂缝情况相对轻微，如果在冬季施工问题较为严重。

3、裂缝类型与形成原因

对于建筑顶层墙体裂缝来说，其主要的产生原因有：

3.1 顶层墙体裂缝

对于砖混结构建筑，顶层墙体之所以产生裂缝，同屋面在较长时间内受到太阳辐射具有直接的联系。在长时间受到太阳直射影响下，同墙体相比，顶层具有更高的温度，通常来说，屋面在夏季的问题会是墙体温度的两倍左右。且在温度条件相同时，混凝土膨胀系数也是砖砌体膨胀系统的两倍，因此同墙体相比，屋面具有更大的变形情况。当屋面在温度影响下出现变形情况时，则将产生较大的推力，建筑墙体顶端在形成水平推力时，则将使屋盖同墙体接触面存在受剪问题，剪力同挑檐、女儿墙以及屋盖位置在形成垂直压力的情况下形成双向应力。如主拉应力同墙体的抗拉强度相比更大时，在建筑顶层墙体位置则将出现裂缝。在墙体当中，沿着墙体分布的剪应力具有中间位置小、两端位置大的特点。因端部位置具有较小的正压力，同剪应力相比，主拉应力同其较为接近，因此导致斜裂缝的出现。在门口以及窗口为主，具有集中应力，在屋盖对建筑圈梁推力作用的影响下，也使得圈梁砖砌体有较大的几率出现水平裂缝问题。

3.2 屋面板接缝

对于屋面板接缝开裂问题，则是因为板底、板面温差情况存在时，屋面板所出现的水平变形以及竖向起伏问题。如屋面所具有的保温隔热性能相对较差，屋面板在运行中则将受到较大来自外界温度的影响，进而导致屋面板纵向接缝开裂问题的发生。

3.3 门窗角水平裂缝

在屋面板膨胀的过程中，将对檐口圈梁施加一种较大的推力。同时，檐口内外温差情况的存在，也将出现内凹以及外拱变形情况，并因此使砖墙同圈梁底面出现水平裂缝。屋面板温度变形情况的存在，也会使外纵墙在门窗洞口的上角位置集中，形成对应的水平裂缝。

4、设计因素问题

对于房屋顶层墙体裂缝来说，同建筑设计当中存在的问题也具有直接的联系，其具体表现在：第一，在建筑顶层端部位置，温度同其所承受的剪应力具有正比的关系，且该剪应力同材料弹性模量、建筑长度以及水平阻力系数等具有非线性关系。在部分设计当中，存在将伸缩缝作为唯一对裂缝进行控制的方式，该做法可以说是不全面的。此外，具有较多的坑镇构造措施、更多的对强度计算进行考虑，而在温度应力控制方面采取的措施较少等也是导致墙体发生裂缝的关键因素；第二，在很多砖混房屋当中，应用屋顶钢筋混凝土挑檐，一定程度上存在上卷情况。同时，对于一般屋面来说，处于外挑部分具有较薄的保温层，该情况的存在，则将形成较强的温度应力，因墙体无法良好承受而出现开裂问题；第三，在建筑当中，构造柱是对建筑整体性进行增强、对地震作用进行抵抗的关键方式。而在很多建筑设计中，在具体设置构造柱时仅仅保证能够同抗震规范相符合，而没有对实际情况已经存在的温度应力进行考虑，认为在规范上温度应力没有对计算方法进行明确规定，而没有将其作为设计错误进行处理；第四，在对砂浆以及砖强度等级进行确定时，仅仅对砌体所具有的竖向承载力进行考虑。实际上，建筑顶层位置具有的强度较低，对于温度应力导致的变形以及抗减强度变化在实际设计中没有进行充分的考虑。

5、裂缝防治措施

对于建筑顶层墙体裂缝，需要能够在施工中从以下方面采取措施做好防治工作：第一，在顶层端部墙体水平缝位置设置拉结筋，形成配筋砌体。在该方式应用中，通常会在顶层端部2-3间范围内、外墙及横墙从顶层地面至屋面板下砖砌体，在每8皮砖水平缝配2根φ6钢筋以及φ4钢筋网片。对于该筋来说，能够同构造柱拉结筋以结合的方式进行设置，以此实现墙体抗裂能力的提升；第二，顶层单元温度缝设置。在装配式无盖中，可以在不同住宅单元的分隔位置对温度缝进行设置，在温度缝位置，使用水泥材料做好填缝处理，同时做好防水相关工作。对于屋盖连续现浇板，则需要每隔20m位置对温度缝进行设置，或者在单元分隔位置设置温度缝，以此起到对板进行断开的效果，同时在缝隙中对麻丝沥青进行嵌入；第三，外挑檐温度缝。对于现浇屋顶挑檐，需要在每隔20m位置对温度缝进行设置，或者在单元分隔位置设置温度缝，同样的将麻丝沥青嵌入到现浇缝中。在温度缝设置方面，需要同屋盖温度缝具有较好的配合特点，在同一轴线上设置。而为了能够对女儿墙裂缝进行控制，在屋盖温度缝女儿墙位置也需要进行断开设缝处理，同时进行水平缝配筋加强以及构造处理，避免女儿墙裂缝情况的发生；第四，增加保温层厚度。根据屋面位置所应用的保温隔热材料，需要通过人工设计对保温层厚度进行确定。通常来说，在施工中需要将保温层厚度确定为50-100mm之间。找坡层方面，要使用结构或者石灰炉渣找坡，通过该方式保证屋面具有均匀的保温层厚度。如条件允许，则可以将水泥砂浆面层抹在保温层上，之后对架空隔热层进行设置。对于架空隔热层来说，根据防水层位置的不同具有上下两种方式。当防水层在上方设置时，需要设置通气孔保证空气具有流通的特点，通常需要在女儿墙上开孔，如具有挑檐，需要对矮小的女儿墙进行设置，以此在对防水层进行固定的同时对通气孔进行设置。如防水层在下方设置，则具有空气流畅的特点，但支撑混凝土板有可能对防水层造成破坏情况，进而导致漏雨情况的发生，需要能够在实际施工中对该问题引起重视；第五，对圈梁、抗裂柱以及构造柱进行设置。对于顶层单元靠山墙房屋，需要作为重点进行加强，在内横墙以及内外纵墙位置对构造柱进行设置。对于建筑转角位置，可以适当增加构造柱的断面，而在构造柱加密区中，则需要对每一道墙的圈梁进行设置，保证构造柱同圈梁具有配合设置的特点，在对整体性进行提升的基础上实现对墙体裂缝的控制。也可以不对构造柱进行加密，在局部位置对抗裂柱进行设置；第六，加强横墙纵墙拉结。对于建筑顶层内横墙同外纵墙的交叉位置，如果不存在构造柱，需要能够对拉结钢筋进行设置，保证钢筋在数量、长度以及直径方面同构造柱位置的拉结筋相同。对于拉墙筋来说，可以设置在顶层端单元位置，也可以在整个顶层都进行设置。通常来说，拉结筋所使用的为φ6钢筋，将其间距控制在500mm以内；第七，提升砌体强度。在部分建筑设计当中，存在随着建筑高度增加，砖同砂浆材料等级逐步变低的情况，以及整个建筑砖强度、砂浆强度存在等级不高的问题。对于该情况，为了避免建筑顶层墙体出现温度裂缝情况，即需要能够对顶层砌体的强度进行适当提升，更好的满足施工要求；第八，其他防治方式。为了避免建筑墙体发生温度裂缝情况，除了对上述方式进行应用以外，在建筑平面布置中，也需要使内外墙具有贯通的特点，以此对建筑结构在整体刚度方面的要求进行满足。 同时，需要对外墙门窗口的宽度进行适当控制，如果具有较宽的门窗洞口，在窗间墙较窄时，在门窗上部过梁区位置集中应力而导致墙体裂缝的发生。对于该情况，需要在洞口位置对混凝土窗套进行设置，也可以向下层圈梁伸入窗套边柱。在普通设计当中，屋顶挑檐板以及女儿墙圈梁都具有外露的特征，同时加上为抗倾覆在圈梁内侧的现浇板，将对具有较大的L以及T形结构进行组合。在受到大气以及阳光辐射影响时，则将产生较大的纵向温度应力，使同其紧密接触的情况下形成裂缝。对于该情况，则可以在挑檐板上对保温层进行设置，在条件允许时，可以将外圈梁以暗圈梁防治设置，如当外墙厚度为370mm时，则可以将圈梁设计为宽240mm，对于240mm厚外墙梁可设计与墙同宽，但可在圈梁外侧及挑檐板底面加抹30mm厚保温砂浆，以此在圈梁阳光热量吸收方面起到较好的隔离效果。如房屋长度较长，在50m以上，则可以在中部对温度变形缝进行设置；第九，设置伸缩缝。根据建筑设计规范，当建筑长度超过规范规定时，需要对伸缩缝进行设置。在部分调查当中发现，部分间距大于规定要求的房屋没有出现裂缝，而同规定要求间距较小的房屋则出现了裂缝。对于该情况，即需要能够对规范限值进行应用，根据建筑所在地结构设计措施、施工环境、地域气候条件以及结构设计措施对伸缩缝设置问题进行全面的考虑。需要注意的是，如果单独对伸缩缝进行设置，无法对裂缝的发生进行控制，且建筑长度可以说是仅仅是对温度裂缝产生影响的一项因素，长度所具有的影响也很小。对此，通过建筑长度对温度裂缝进行控制也是不够全面的，需要在对相关参数综合考虑的情况下保证设计的合理性。

结语：

在上文中，我们对砖混结构房屋顶层墙体裂缝的原因及防治措施进行了一定的研究。在建筑建设与运行当中，即需要能够对顶层墙体裂缝引起重视，在细致分析裂缝原因的基础上做好对应防治措施的应用，在实现裂缝问题有效规避的情况下保障建筑运行安全。