有效分析建筑施工裂缝的成因及其预防

程伟权

[摘要]施工项目质量问题的分析，是正确拟定质量事故处理方案的前提，是明确质量事故责任的依据。为此，要求对质量问题的分析力求全面、准确、客观；对事故的性质、危害、原因、责任都不能遗漏。要有科学的论证和判断；言之有理：论之有据，方能达到统一认识的目的。

[关键词]裂缝 成因 分析

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2009）0110055-01

一、墙体裂缝分析

（一）地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析

房屋的全部荷载最终通过基础传给地基，而地基在荷载作用下，其应力是随深度而扩散，深度大，扩散愈大，应力愈小；在同一深处，也总是中间最大，向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用，即使地基地层非常均匀，房屋地基应力分布仍然是不均匀的，从而使房屋地基产生不均匀沉降，即房屋中部沉降多，两端沉降少，形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。在地质较好、较均匀，且房屋的长高比不大的情况下，房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的，一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的黏性土上时，由于土的强度低、压缩性大，房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。如果房屋设计的长高比较大，整体刚度差，而对地基又未进行加固处理，那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝对称的发生在纵墙的两端，向沉降较大的方向倾斜，沿着门窗洞口约成45°呈正八字形，且房屋的上部裂缝小，下部裂缝大。这种裂缝，必然是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。

当房屋地基土层分布不均匀，土质差别较大时，则往往在不同土层的交接处或同一土层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降，造成墙体开裂，其裂缝上大下小，向土质较软或土层较厚的方向倾斜。

在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下，当未留设沉降缝时，也容易在高低和较重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。此时，裂缝位于层数低的荷载轻的部分，并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。

当房屋两端土质压缩性大，中部小时，沉降分布曲线将成凸形，此时，往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外，也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。

在多层房屋中，当底层窗台过宽时，也往往容易因荷载由窗间墙集中传递，使地基不均匀沉降，致使窗台在地基反力作用下产生反向弯曲，引起窗台中部的竖向裂缝。

此外，新建房屋的基础若位于原有房屋基础下，则要求新、旧基础底面的高差H与净距L的比值应小于0.5～1。否则，由于新建房屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋、墙体裂缝。

从以上分析可知，裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系，长高比大的房屋因刚度差，抵抗变形能力差，故容易出现裂缝。

二、悬挑结构坍塌分析

（一）稳定力矩小于倾覆力矩

悬挑结构是靠压重或外加拉力来保持稳定，要求抗倾覆的安全因素不小于1.5，若稳定力矩小于倾覆力矩时，必然失稳，倾覆坍塌。如雨蓬、挑梁，当梁上压重（砌砖的高度）不能满足稳定要求时，就拆除支撑、模板，即会产生坍塌事故。

（二）模板支撑方案不当

悬挑结构根部受力最大，当混凝土浇筑后，尚未达到足够强度时，模板支撑产生沉降，根部混凝土随即开裂，拆模后将从根部产生断裂坍塌；若悬挑结构为变截面时，施工时将模板做成等截面外形，而造成根部断面减小，拆模后也会造成断塌事故。

（三）钢筋错位、变形

悬挑结构根部负弯矩最大，主筋应配在梁板的上部。若施工时将钢筋放在下部，或被踩踏向下变形过大，或锚固长度不够等原因，拆模后，均会导致根部断塌。

（四）施工超载

悬挑结构的固端弯矩与作用荷载成正比，如施工荷载超过设计荷载，当模板下沉时就在根部出现裂缝；尤其是当由根部向外浇筑混凝土时，随着荷载增加；模板变形，也极容易在根部产生裂缝，导致拆模后断裂。

（五）拆模过早

不少悬挑结构断塌事故都是由于拆模过早，混凝土未达到足够强度所造成。所以，规范规定，跨度小于2m的悬臂梁及板，混凝土拆模强度应大于等于70%；跨度大于2m的悬臂梁及板，混凝土的拆模强度为100%。

三、钢筋混凝土柱吊装断裂事故分析

（一）吊点选择不符合吊装弯矩MDm，最小的原则

柱子吊装弯矩的大小与吊点位置密切有大而遭受破坏，其吊点选择的原则：必须力求吊装弯距最小。为此，对等截面柱，当一点起吊时，应使|Mmx|=|一MD|，即跨中最大正弯距与吊点处负弯距的绝对值相等。据此求得吊点位置距柱顶为0.293L（L为柱长）处。当L为12米时，吊点距柱顶应为0.293X12=3.5m。原吊点离柱顶为2m，故不符合吊装弯矩最小的原则，吊装时必然使跨中最大弯矩的绝对值大于吊点处负弯矩的绝对值，所以裂缝发生在跨中最大正弯矩的截面处。

（二）柱子吊装中抗弯强度不够

现就按吊装弯矩最小进行验算，柱子平卧预制一点起吊，其抗弯强度也不能满足要求。验算结果如下：

1．计算荷载g取钢筋混凝土重力密度为25000N/m，则自重为0.4×0.6×25000=6000N/m；动载系数为1.3～1.5，取1.5，则计算荷载q=1.5×6000=9000N/m。

2．计算简图

按吊装距最小的原则，吊点离柱顶为3.5m，吊装时柱脚不离地，柱子刚吊离地面近似于一根悬臂的简支梁。

3．柱子吊装中抗裂度不够

按施工验收规范规定，钢筋混凝土构件在吊装中受拉区裂缝宽度不大于0.2～0.3mm，而裂缝宽度与钢筋的受拉应力有关，钢筋受拉应力愈大，则裂缝宽度愈大。所以，在柱子吊装中常用钢筋的拉应力来控制裂缝的宽度。只要钢筋拉应力满足下式要求，说明裂缝宽度在允许范围内，能满足抗裂度要求。说明抗裂度不能满足要求。

4．经验教训从上述事故中，应吸取的经验教训如下

（1）由于柱子吊装受力与使用受力不一，故必须进行吊装验算。

（2）当吊装受力与使用受力不一时，吊点选择应符合吊装弯矩最小的原则，以免吊装弯矩过大而过受破坏。如在本例中，按吊装弯矩最小的原则，确定吊点距柱顶为3.5m时，其跨中的正弯矩与吊点处的负弯矩的绝对值相等，均为55.125×lO.N.mm，而按原吊点距柱顶为2m时，其跨中最大弯矩为103.68×1O.N.mm，最大弯矩截面距柱脚为4.8m处。由此可见，原吊点跨中正弯矩要比按吊装弯矩最小的原则确定吊点跨中正弯矩大1.88倍。该柱在离柱脚4.8m处出现较大裂缝，产生断裂现象，也证明了该截面处的吊装弯矩最大。

（3）当吊装受力与使用受力一致时，吊点的选择应尽可能符合使用受力的要求，如简支梁的两吊点应靠近梁的两端；悬臂梁的两吊点应在梁的两支座处。

（4）若经吊装验算，抗弯强度和抗裂度不能满足时，首先考虑翻身起吊。如本例采用翻超身吊时，则抗弯强度和抗裂度均可满足，若翻身起吊仍不能满足时，则可增加吊点，改一点起吊为二点起吊，以减小吊装弯矩，或采取临时加圊措施。