高寒地区砌体结构裂缝产生的原因分析

王彦军

摘 要：砌体结构房屋的墙体经常会发生开裂的现象，主要集中在我国北纬50°以北的大兴安岭和小兴安岭地区，此地域是中温带半干旱大陆性气候，属高寒地区，冬夏温差较大。房屋经过几个冬夏交替，无论是墙体还是基础地基都会产生较大变化，再加上材料、施工、设计等因素，墙体容易产生不同形态的开裂，裂缝的形态主要有水平、垂直、"八"字和斜缝等。影响结构的整体性，使安全度降低。因此保证房屋安全耐用，防止开裂十分重要，但开裂的有因素很多，为此对裂缝产生的原因分析成为我们目前需要解决的课题。

关键词：高寒地区；砌体结构；裂缝分析

中图分类号：TU746.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）05-0169-02

Abstract： The masonry structure building wall cracking phenomenon often occurs， mainly concentrated in China's northern latitude 50 degrees north of the Greater Xing'an Range and Xing'an mountain area， the region is semi-arid continental climate， belongs to the alpine region， large temperature difference between summer and winter. Housing after several winter alternately， whether wall or foundation will produce great changes， coupled with the materials， construction， design and other factors， the wall cracks of different shapes， crack patterns are mainly horizontal and vertical， Chinese character menaing "eight" and inclined seam. It affects the integrity of the structure and reduces the safety. Therefore， ensuring housing safety and durability， preventing cracking is very important， but there are many factors for cracking. Therefore， the analysis of the causes of cracks has become a problem we need to solve now.

Keywords： cold area； masonry structure； crack analysis

针对目前多层砖混住宅墙体开裂的现象，对北方高寒地区多层砖混住宅楼墙体裂缝进行了一段时间的观察研究，总结产生墙体裂缝的因素、规律，对墙体裂缝产生的原因进行分析。

1 材料原因

（1）砖砌体的性能较脆，极限变量很小，它的抗拉强度很低，且一般墙体为砖与砂浆组成，不设钢筋，抗拉强度低，因此在受拉的部位容易产生裂缝。（2）离散性大决定了砖与砂浆的性能，从而使墙体的强度分布不均匀。（3）北方的环境比较干旱，在这种环境下砌体收缩变形较大，致使墙体不同程度地产生裂缝。（4）制砖的土质质量目前都不乐观，一般的机制砖很难满足抗冻性的要求，使砌体经不过两到三个冬夏交替的考验就产生了开裂。

2 施工原因

（1）砂浆质量不符合要求。砌筑用砂浆多为混合砂浆，施工时为加快施工进度采用水泥、砂、熟石灰粉进行拌合砂浆，很少采用经熟化、陈伏后的石灰膏。由于熟石灰质量不均，部分石灰中含镁石灰较多，熟化速度慢，造成砂浆使用后石灰熟化过程仍在进行，体积膨胀，形成裂缝因子，导致墙体开裂。例如：满洲里地区日俄时期建筑多用熟化后石灰膏拌合的石灰砂浆砌筑，经近百年使用，其砌体强度却高于近几年新建建筑。（2）砂浆强度不符合要求，如砂子含杂质较多，级配不合理，不准确计量，配合比不准确等，甚至不做现场配置试验，通过试验来决定配合比，或仅依据某些文献参考配合比。（3）砂浆工藝不符合要求，砂浆未充分搅拌，水灰比不合理，在使用时很难保证砂浆的饱满度，灰缝厚度不均匀，造成产品质量不合格。夏季施工对砖泅水不足，水分流失严重，水泥水化反应不足，强度达不到要求。（4）施工速度过快。现在砖混结构房屋每层施工时间多为5-7天，有的为了赶工期时间更短，地基变形也较快，过早产生不均匀沉降，导致还未达到强度要求的墙体产生内应力，形成潜在的裂缝因素，用户使用后，荷载加大，使墙体产生裂缝。（5）施工工艺错误，砌体施工缝处留直，甚至阴槎。

3 地基沉降原因

（1）在地基中，土壤结构复杂或分布不均匀，局部有软土质或大硬块都会导致地基不均匀沉降，造成墙体开裂。（2）用换土法处理过的地基，夯实密度不高，其承载力不足，导致沉降过大，墙体局部受拉，产生开裂。（3）在基础施工时，基槽进水，改变了土质性能，降低了土层的承载力，或在周围挖坑、抽水等作业，扰动了地基，也降低了承载力，均会造成不均匀沉降，产生裂缝。（4）房屋过长，沉降缝设置不合理或不设沉降缝，中部沉降较易出现，在纵墙上产生“八”字形裂缝。有时两端沉降过大，产生倒“八”字形裂缝。（5）房屋立面布局复杂，上部荷载不均匀，使地基局部承受集中荷载或荷载不均匀，也是产生裂缝的原因。（6）房屋过长，要设有沉降缝，一般设双墙，增加了荷载，沉降过大，产生裂缝。endprint

4 冻土地基原因

高寒地区的冻土地基对砌体结构房屋影响是极大的，由于冻害造成房屋墙体裂缝、倾斜占房屋病害的比例是较大的。以哈尔滨铁路局管内牙林线、潮乌线为例，因冻害造成房屋裂缝的占房屋总量的16%。现就季节性冻土和永久性冻土对建筑影响产生裂缝的部位和机制概述如下：

4.1 季节性冻土影响

（1）由于地基土含水率不同，冻涨率也不同。含水率越大，冻涨率越大。在建筑地基范围内，土层冻涨率不同，由此产生冻胀力不同，造成建筑物山墙产生垂直裂缝或门窗洞口角部产生斜裂缝。（2）由于冬季室内外温度不同，室内地基处于融化状态，内墙基础下地基未产生冻胀力。而室外地基冻结，外墙基础下地基产生法向冻胀力和切向冻胀力，造成内墙与外墙相交处产生45°斜裂缝或垂直裂缝。（3）由于春融、冬季冻结期间，外墙各部位地基冻结、融化的时间、程度不同造成墙体开裂。通常情况南侧墙体地基融化较北侧墙体地基融化的要早一些，冻结的要迟一些，由此产生的基底冻胀力是不同的，反映在墙体上为东西两侧山墙及内横墙上产生45°斜裂缝。（4）由于冬季室内外温度不同，外墙基础内外侧的切向冻胀力不同，基础外侧切向冻胀力大于内侧切向冻胀力，同时基底法向冻胀力近似地按三角形分布，产生弯矩。墙体在弯矩作用下，在窗下口或基础顶面产生水平裂缝。

4.2 永久性冻土退化影响

（1）建筑在非衔接性多年冻土区域，由于基础未穿过冻土下限，经一段时间使用后冻土退化，造成地基融陷导致墙体开裂。（2）建筑在衔接性多年冻土区域，设计采用保护冻土方案，由于使用不当、保护方案不合理，或由于冻土属高温冻土，退化明显，造成地基融陷导致墙体开裂。（3）建筑在衔接性多年冻土区域，设计采用保护冻土方案，由于长期使用，人为活动影响，或地下上下水道、供热管道的影响，使建筑地基范围内局部形成融化带，造成地基局部融陷导致墙体开裂。

5 环境温度原因

钢筋混凝土结构与砖砌体结构因温度原因膨胀差别较大，我国北部高寒地区冬夏两季室外气温一般在-50℃-+35℃范围之间变化，温度原因使钢筋混凝土层产生伸缩，应力作用于墙体，导致墙体内产生应力。据史料分析，环境温差超过10-15℃时，砖砌体易产生裂缝，一般情况如下：（1）斜裂缝或“八”字形裂缝常见于房屋顶层靠近两端的两个开间的内外纵墙上。如有洞口，裂缝会出现在洞口角处。（2）屋面下出现的水平裂缝常见于有混凝土屋檐的房屋，由于这种屋檐裸露在外，夏天表面温度高，一天中在50℃-15℃之间变化，时间久了，砌体与钢筋混凝土挑檐圈梁的粘结应力遭到破坏，产生水平裂缝。（3）当房屋设有女儿墙时，在转角处应力较集中，易出现裂缝，甚至出现水平裂缝，局部女儿墙有向外倾斜的现象。（4）北方地区冬季气温较低，墙体骤然收缩，产生收缩应力，由于基础、梁、柱等构件对墙体的约束，墙体不能整体同步变化，会使墙体产生垂直裂缝。

6 设计原因

（1）基础设计不合理，内纵墙基础和横墙基础连接不好，造成强度不够，刚度不足，整体性差，进而造成不均匀沉降，使墙体整体弯曲，产生开裂。（2）承重梁跨度过大，梁端墙体的局部承载力不够，或墙体对梁端的约束变形不协调，造成墙体水平开裂。（3）多年冻土区域，地质勘探资料不详，设计时对冻土温度、含冰量、融陷性考虑不周，冻土保护措施不力，处理方式不当，墙体因融陷开裂。（4）房屋的一些取暖功能沿外墙设计，使墙体局部厚度减小，又加之此处室内温度较高，内外温差大，墙体容易开裂。（5）在墙体内布置一些管线，局部截面减小，承受上部荷载的能力降低，易产生开裂。

7 使用原因

（1）使用单位、用户盲目改变房屋用途。用户私自改变建筑用途，楼面或屋面盲目增加荷载，墙体局部承载力超负荷导致开裂。（2）私拆乱改。对原有建筑物盲目进行拆改，造成建筑物整体刚度下降或承载力不足导致墙体开裂。（3）区域排水不良。使用中不注意房屋附近排水设施的维修养护，造成房屋区域排水不良，房屋地基土含水率增大，地基承载力下降，冻胀率增大，导致墙体开裂。

8 结束语

北方高寒地區砌体房屋墙体开裂，是比较普遍的现象，更是设计与施工部门必须高度重视的方面。为此，做为从事工程建设部门的技术人员经过多年的观测与分析，结合材料力学、理论力学、结构力学以及土力学，总结了在北方严寒的环境中，裂缝产生的原因，为控制墙体裂缝的产生提供了技术指导，为保证砌体房屋的质量和改善居民的生活环境奠定了基础。

参考文献：

[1]施惠生，郭晓潞.土木工程材料[M].重庆大学出版社，2011.

[2]严心娥.土木工程施工[M].北京大学出版社，2010.

[3]建筑部干部学院.建筑施工技术[M].华中科技大学出版社，

2009，09.

[4]马嵘.混凝土结构设计原理[M].中国水利水电出版社，2008.

[5]吴晓宁.浅论砌体裂缝产生的原因及防治措施[J].科技创新与应用，2014（09）：241.

[6]刘丹.砌体结构裂缝加固补强措施探讨[J].科技创新与应用，2013（22）：224.

[7]李凤云.砌体结构裂缝预防措施探讨[J].科技创新与应用，2012（14）：206.endprint