典型房屋建筑裂缝成因及防治

谭伟文

(广东省建设工程质量安全检测总站有限公司)

随着我国经济快速发展，人们对房屋建筑的要求越来越高，相当一部分人不仅要求房屋要住得下，而且还要住得好，为房屋的外观以及空间布局设下了一定难题[1]。目前我国绝大部分商品房采用现浇钢筋混凝土结构形式，上部结构多数采用框架剪力墙结构。但由于混凝土抗拉性能差、收缩变形大，混凝土结构极其容易产生裂缝。

房屋结构的破坏倒塌是从裂缝的扩展开始。从结构使用上，裂缝的存在会影响人们的舒适度，甚至会带来一种房屋破坏前兆的恐惧感。从结构安全上，裂缝过宽，外部气体、水分以及杂质会侵入裂缝，引起钢筋锈蚀，不仅削减了钢筋截面，还会引发因钢筋锈胀引起的混凝土保护层脱落，进而削弱构件承载力和影响构件耐久性[2]。因此，分析裂缝原因，控制裂缝形成与发展，保证结构耐久性要求是钢筋混凝土结构长久的课题。

基于此，本文对一批高层房屋住宅的裂缝进行实地考察和统计，结合施工条件、环境影响和材料使用等情况，逐一分析这些裂缝的成因，并且提出控制这些裂缝的防治措施，以期望为我国高层房屋住宅的裂缝控制提供参考依据。

1 裂缝分类

通过检测一批高层住宅的裂缝发现，裂缝主要为楼板裂缝、剪力墙裂缝、地下室挡土墙裂缝、窗角裂缝、飘窗裂缝和拉缝板裂缝，共6种裂缝。

楼板裂缝的开裂位置多数在地下室楼板和边户楼板阳角处，如图1 所示。地下室楼板裂缝基本沿楼板短边分布，且贯穿楼板。裂缝发现时间为浇筑完混凝土后15～20 天。边户楼板裂缝出现在剪力墙转角的阳角处，以剪力墙转角处为圆心，距离剪力墙角约0.3m 至1.5m 处大致呈四分之一圆开裂，最大裂缝宽度大于0.2mm，且贯穿楼板。

图1 楼板裂缝

剪力墙裂缝仅在某栋住宅负一层处发现，其余楼层均未发现。如图2 所示，裂缝特点为距剪力墙底部转角约0.5m 处，与水平线呈约60°方向开裂，裂缝长度约1m至1.7m，且贯穿剪力墙。

图2 剪力墙裂缝

挡土墙裂缝出现在某栋住宅楼地下室负二层处，数量较多。如图3 所示，挡土墙裂缝特征为由底部往上直接贯穿整个挡土墙，且均匀分布。裂缝宽度在0.15mm左右，部分裂缝大于0.2mm。

图3 挡土墙裂缝

窗角裂缝主要分布在主卧、主卫和次卧的窗口处，基本上每个向阳面窗角都出现裂缝。如图4 所示，裂缝与竖直方向呈约30°方向开裂，窗口两边的窗角均有裂缝，整体上呈“八”字形分布。裂缝宽度为0.16mm 至1.26mm，长度为15cm 至46cm。且均贯穿现浇混钢筋凝土墙体。

图4 窗角裂缝

飘窗裂缝主要位于主卧以及南向次卧的飘窗。如图5 所示，飘窗裂缝数量较多，分布规律，有垂直于飘窗边缘向竖直和水平两个方向分布。水平裂缝长度20cm至90cm，竖直裂缝长度9cm 至19cm，裂缝宽度0.16mm 至0.34mm。

图5 飘窗裂缝

拉缝板裂缝位于主卧处，拉缝板与剪力墙交接的位置。如图6 所示，裂缝走向为由底部往上沿竖直方向开裂，裂缝宽度为0.44mm～0.48mm，长度2.24m～2.30m，且均贯穿板身。

图6 拉缝板裂缝

2 裂缝成因分析

混凝土结构裂缝原因复杂且综合，但归根结底，裂缝产生主要是温度变化大、混凝土自身收缩大、地基沉降不均匀、结构荷载考虑不全、以及施工工艺不当这5种原因。

2.1 板裂缝

根据裂缝特征，板裂缝最大可能是由于温度变化、混凝土自身收缩和施工方面所造成的。地下室楼板裂缝的发现是在浇筑完混凝土后15～20 天，基本可以排除由正常使用状态下活荷载对裂缝的影响。从设计上看，可初步判断楼板长边方向构造配筋不足，不足以抵抗混凝土自身收缩和混凝土水化热产生的应力，最终裂缝呈现沿着板短边方向开裂。从施工上看，混凝土住宅楼板一般采用泵送混凝土，需要采用较大坍落度和较高含砂率混凝土，因而收缩变形比较大[3]。若混凝土后期养护不当，失水严重，将引起混凝土进一步收缩，最终导致钢筋无法承担混凝土收缩产生的拉应力，混凝土楼板呈现贯穿性开裂。

四周的边户阳角处以及框架柱外露边角是高层建筑楼板裂缝最容易发生的部位。本例阳角处楼板与剪力墙连成整体，如图7 所示。由于剪力墙刚度较高，阻碍楼板的自由收缩，使楼板沿接触边界产生剪应力，此种剪应力之合力将使楼板在以剪力墙转角处为圆心，大致呈四分之一圆处产生拉应力，这是阳角产生裂缝的主要原因[4]。另外，阳角裂缝位置均位于楼层东西两处的南向阳角或北向阳角，也就是接触太阳直射面积较大的房间。该部位温差变化特别大，一般混凝土热膨胀系数在1×10-5/℃左右，对于10m长的混凝土板，在阳光照射或者混凝土释放水化热时，从常温25℃升到50℃将会产生2.5mm 左右的膨胀量。当混凝土凝固冷却后将会收缩等量的膨胀量变化，再加上混凝土自身收缩徐变，最后混凝土收缩量将会远超2.5mm。因此，混凝土板的温度收缩膨胀量和自身收缩徐变量是不能忽视的。这是阳角产生裂缝的重要原因。

图7 阳角裂缝应力示意图

2.2 剪力墙裂缝

根据剪力墙裂缝特征，可初步判断此裂缝主要是由于地基不均匀沉降所造成，如图8 所示。剪力墙位于某栋住宅负一层地下室，距离基础较近，且在其他楼层未发现有其他类似的裂缝。这种情况可认为是此处剪力墙下地基不均匀沉降使得剪力墙角处发生△S 的位移，致使地基无法提供足够的反力，墙体在上部荷载作用下发生变形，产生了错动位移，将剪力墙墙体“拉坏”，其外观破坏形式多为剪刀形，产生的裂缝大致沿45°左右角度斜向发展[5]，与实际剪力墙裂缝较为吻合。

图8 剪力墙裂缝示意图

混凝土等级是影响剪力墙裂缝产生的重要原因。根据建筑结构受力特点，一般底层剪力墙或柱会承受较大的荷载。对此，设计底层剪力墙或柱时可能会采用较高强度混凝土来提供足够承载力。混凝土等级强度越高，水泥用量越大，导致混凝土收缩变形更大，若局部养护不充分则很容易出现裂缝。此外，采用高强度混凝土，结构延塑性较差，构件容易出现脆性破坏，对结构抗震设计非常不利，不能够为了提高结构承载力而盲目地提高混凝土等级。结合实际工程经验，100m 以上的剪力墙结构，竖向混凝土等级底部不宜超过C40，100m 以下的框架-剪力墙结构底部混凝土等级不宜超过C60[6]。

2.3 地下室挡土墙裂缝

地下室挡土墙裂缝多数是由于温度变化大所引起。水泥水化热是大体积混凝土挡土墙内部温度升高的主要影响因素。大体积混凝土挡土墙不易导热，内部产生的热量不容易散发出去，因此很容易引起结构内部的温度急升[7]。根据开裂有序性原则[8]，长墙混凝土结构凝固冷却时，将会产生一定的温度收缩水平拉应力。当温度收缩拉应力超过了混凝土抗拉强度时，首先会在长墙中部出现一道竖直裂缝，将长墙体一分为二，分出来的墙体又有自己独立的水平拉应力分布。如果分出来的墙体温度收缩水平拉应力仍然超过了混凝土抗拉强度，则会在墙体中部出现新的竖直裂缝，直至温度收缩拉应力小于混凝土抗拉强度。因此，这种“一分为二”规律的开裂方式导致了长墙裂缝是均匀且大量分布的，与本例地下室挡土墙裂缝开裂规律相符合。

2.4 窗角裂缝

窗角裂缝是房屋建筑常见的通病，通常出现窗角裂缝可认为主要是地基不均匀沉降所造成，如图9 所示。由于地基形不均匀沉降，使得窗台一边挠曲度较大，受到负弯矩影响，窗台上部出现弯曲拉应力。两侧墙体平面内刚度比窗台墙大，窗角处墙体刚度突变，因此当拉应力大于材料的抗拉强度时，裂缝会首先出现在窗角薄弱位置。裂缝特征一般为上宽下窄，由窗角处向墙内发展。窗角裂缝可能是斜裂缝，也可能是竖直裂缝，一般沉降量较大一侧产生的裂缝为竖直裂缝，两侧裂缝整体看上去犹如“八”字形。对于砌体墙，出现两侧墙体与窗台交接处的“八”字形裂缝都可初步判断是窗台压顶设置方面考虑不够充足或者没有设置窗台压顶。对于墙体为全现浇结构，则可初步判断窗角处构造配筋不足或钢筋配置错位，不足以抵抗墙体变形时产生的拉应力。

图9 窗角裂缝示意图

2.5 飘窗裂缝

飘窗裂缝主要是由于混凝土干缩所造成的。住宅飘窗一般通过上下两层悬挑板呈矩形或者梯形向室内外凸出，不像传统的平窗只有一面玻璃，而是三面都装有玻璃。对比传统平面窗，飘窗靠近外墙，采光性更好，视野更加宽阔。正因如此，飘窗处日晒更加充足，水分蒸发快，容易导致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，产生较大的拉应力，最后混凝土表面被拉坏，从而出现裂缝。本例中出现的裂缝情况通常可初步判断飘窗横向钢筋配置不足，钢筋间距过大，无法承担混凝土收缩产生的拉应力，最后导致混凝土开裂。

2.6 拉缝板裂缝

拉缝板裂缝主要是由于混凝土墙体和拉缝板受温度收缩影响不同所造成的。设置拉缝板是解决不同受力情况的墙体之间形成的刚性连接。例如剪力墙和全现浇混凝土墙之间的刚性连接，能够使结构刚度合理，避免因墙体弹性形变能力差而导致墙体出现开裂问题[9]。但拉缝板一般采用PVC 材料，热膨胀系数在8×10-5/℃左右，而混凝土热膨胀系数在1×10-5/℃左右，两种材料受温度影响相差甚远。混凝土释放水化热时内部最高温度可达60℃，因此在材料冷却至常温时，收缩量较大。当受温度收缩产生的应力大于混凝土和拉缝板材料的粘结力时，将会产生沿拉缝板设置方向开裂。本例拉缝板是竖直方向布置，因此拉缝板位置的裂缝是竖直方向。

3 防治措施

对于楼板沿短边裂缝，在满足配筋率要求的情况下，宜将长边方向的钢筋配密集一些，提高混凝土长边方向的钢筋面积，有利于抵抗混凝土温度收缩拉应力。选择水泥时，要考虑水泥抗裂性能，控制含碱量降低水化热，在满足承载力要求的前提下尽可能采用较低强度的混凝土。水胶比控制在范围0.38～0.40，在这个水胶比范围内，混凝土具有较高的抵抗塑性收缩开裂的能力。粗骨料宜选择孔隙率较小、级配良好的粗骨料。宜尽可能地提高骨料体积含量，应尽可能地降低骨料的含泥量。砂的含泥量不宜大于2%，粗骨料的含泥量不宜大于1%。

对于楼板阳角裂缝，在进行楼板钢筋保护层厚度设计时，且满足相应环境条件的规范要求这一前提下，保护层设计厚度应采用最小厚度。在满足相关规范及施工要求的前提下，宜优先通过适当减小钢筋间距来提高抗裂钢筋网的配筋率，以此提高楼板预防阳角裂缝的性能。若钢筋间距已达到最小限值，再采用增大抗裂钢筋直径的方式来提高配筋率。若楼板承载力、施工条件和经济条件够满足要求，在楼板阳角处布置斜向抗裂钢筋网，则阳角裂缝的预防能力能够进一步提升。

对于剪力墙裂缝，在设计剪力墙时，应充分考虑剪力墙的构造钢筋配置和混凝土强度等级。在满足配筋率和承载力要求的条件下，适当减小钢筋间距，采用较小的钢筋直径以及混凝土强度等级。有利于抵抗不均匀沉降以及局部养护不足带来的影响。此外，施工方面需严格把控，由于剪力墙高度较高，施工时应分层浇灌，控制每层厚度，浇筑后及时覆盖养护，不得小于7天。

对于挡土墙裂缝，这类长墙对温度变化很敏感，在满足配筋率要求的情况下，沿长墙方向的配筋同样宜减小钢筋钢筋的间距，采用较小的钢筋直径。为了降低现浇大体积挡土墙混凝土的最高温度，并减少结构内外的温差，要控制混凝土的入模温度在25℃以下，并且要对浇筑后的混凝土进行二次振捣，减少混凝土的内部微裂，增强混凝土密实性，防止因混凝土剥落而出现裂缝，有利于提高挡土墙的耐久性。

对于窗角裂缝，当墙体为砌体墙时，必须设置压顶。压顶两边至少要伸入砌体墙60cm，当窗口宽度较大时应适当提高压顶伸入墙体深度。若地方标准另有明确要求，需按照地方标准执行。当墙体为全现浇钢筋混凝土时，需要在窗角处设置不少于两道45°斜向加强摆筋，长度不小于1m，每条加强筋至少设置3条拉钩，钩绑紧竖向钢筋，保证整体受力性能。在条件允许的情况下，减小钢筋间距能够有效提高抵抗窗角裂缝的性能[10]。

对于飘窗裂缝，裂缝类型主要为温度裂缝。混凝土浇筑后应及时进行保湿养护，洒水养护宜在混凝土裸露表面覆盖麻袋或草帘后进行，也可采用直接洒水、蓄水等养护方式，洒水养护应保证混凝土处于湿润状态。高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。

对于拉缝板裂缝，由于混凝土与拉缝板粘结能力有限，施工时需要严格处理。接槎处浇筑时应该做好清理和凿毛等工作，保证混凝土与拉缝板有足够有效的接触面，降低温度收缩影响。

4 结束语

现浇钢筋混泥土结构裂缝种类较多，成因复杂且综合，要求现浇混凝土完全不出现裂缝不太实际。但是针对具体构件和具体裂缝特征，剖析裂缝产生具体原因，通过相应的设计和精心的施工，将能够更准确、更有效、更经济地解决裂缝问题。本文通过一批高层住宅楼工程中产生的常见裂缝，即楼板裂缝、剪力墙裂缝、挡土墙裂缝、窗角裂缝、飘窗裂缝和拉缝板裂缝进行具体的分析，得出这几类裂缝产生的主要是温度收缩、地基沉降和施工质量这3 个方面所造成的结论，并且得出相应的治理措施，可为将后类似工程的项目提供参考并且预防相应裂缝的产生，减少将后房屋住宅的质量问题，提高用户的舒适度。