结构墙体裂缝成因分析

北京（某城市）某某楼工程事故分析

摘要本文通过具体的工程实例，对高层框架结构填充墙墙体的裂缝情况进行了现场勘察，结合理论研究，得到框架结构填充墙墙体裂缝出现的原因。

关键词框架结构；填充墙；裂缝

1 引言

目前高层框架结构应用非常广泛，这些建筑的墙体国内传统的材料基本是采用中小型的轻质砌块，包括混凝土小型空心砌块、粉煤灰硅酸盐砌块，加气混凝土空心砌块等，但是这些轻质的砌块材料在我国大规模的使用的时间还是较短，对其性能的研究还是有限，而且在施工过程中由于各种原因造成最终的墙体出现较多的裂缝，不仅影响观感质量，严重的会威胁主体结构的安全，这些问题会严重的影响砌体材料的进一步的发展。本文结合

本地的工程实例，对框架结构填充墙墙体的裂缝产生的原因进行了深入的研究。

2 工程实例

北京市某办公大楼高36．6m，地下一层，地上4层，局部5层，主体为混凝土框架结构，基础为柱下独立基础。二次结构墙体为混凝土空心砌块墙体。大楼于2006年开工，主体结构于2008年7月完工，2008年11月投入使用，2008年11月25日发现墙体开裂。

通过现场的实际调查发现，每层的墙面几乎都有裂缝产生，尤其是靠近走廊的外纵墙上，裂缝最严重。

整个墙体上，竖向的贯通裂缝由梁顶发展到梁底，如图1所示。同时，所有的门窗洞口都有“八”字形裂缝，如图2所示，个别的梁底与下部的填充墙连接处和框架柱与填充墙连接处有水平向裂缝，如图3、图4所示。

图1 竖向裂缝图2 “八”字型裂缝

图3 梁底水平缝图4 墙体中部的裂缝经过几年的持续观察，发现墙体的裂缝与季节的交替变化关系很大，绝大多数的裂缝是在墙体施工完毕后的1-3年中每年的春夏季节交替的时候出现。最先出现的是在墙体施工后的第二年春夏季，在之后的2-3年裂缝不断发展，但随后会趋于稳定。比较特殊的是对于干缩裂缝，不是一次完成，会发生二次干缩的现象，经过测算，第二次的干缩变形能达到第一次的82%左右。

而墙体裂缝的宽度，一般都较小，肉眼很难发现，使用裂缝宽度仪观测，最大的宽度不到1mm，这些墙体裂缝对结构的安全没有影响，主要是砌体表面的抹灰由于失水干缩造成的。但是在一些墙体的两侧对称分布的裂缝宽度较大，有的宽度测定发现超过了3mm，其中以斜向裂缝的宽度最大（如图 5 所示），而水平和垂直方向的裂缝较少且宽度较小（如图 6 所示）。

图5 宽度较大的斜裂缝图6 3mm宽的斜裂缝

在调查中还发现在所有的楼层中，又以一层和顶层的裂缝数量较多而且宽度较大。如办公楼一层填充墙大概每隔3m就存在竖向均匀分布的裂缝，在墙角处还有“八”字形分布的裂缝。而顶层的裂缝最为严重，尤其是端部的墙体。办公楼顶层的窗间墙上的竖向裂缝从框架梁上一直延伸到底部，非常的严重，个别墙体还出现了第二条主裂缝，如图7所示。在顶层的内部纵墙的窗户下部有明显的竖向裂缝，如图8所示。

图7 第二条主裂缝图8 窗下竖向裂缝

3.裂缝原因分析

由于填充墙墙体裂缝涉及的原因非常多，如砌体的干缩、外界温度环境的变化、施工不规范，构造不合理等，这些都会对墙体的变形和开裂造成影响，这些原因造成的内力大于墙体的应力极限，墙体就会开裂。所以，研究墙体的裂缝，必须结合材料、设计、施工等多方面进行考虑。

3．1砌体的干缩影响

目前的研究表明，砌体的干缩过大是造成墙体开裂的主要原因之一。由于我国使用的砌块基本是以混凝土作为原料，而混凝土的干缩较大，对混凝土的砌块而言，必须要严格控制其干缩。

尤其对采用轻集料的砌块，在混凝土的硬化过程中，会逐渐的发生失水的收缩，根据材料和制作质量不同，收缩值在0.33～0.66mm/m之间，收缩随着时间会越来越小。但是在施工过程中，一般是露天堆放，吸水率很高，能达到16%～22%，在砌筑前还会浇水，导致砌块的含水率一直很高。在后期的使用中，随着水分的蒸发，就会导致很大的干缩。尤其需要注意的是，假如后期再次淋雨或者抹面时浇水，会导致二次干缩，裂缝会加大。

3.2 耐久性的影响

现在国内对耐久性的研究越来越关注，耐久性是一个综合性的指标，实验表明，干湿循环和碳化对轻集料的混凝土砌块的影响很大，会降低其抗拉、抗压、抗折强度。

3.2.1 碳化性的影响

实验表明，碳化对砌块的强度和抗裂性破坏很大，如果填充墙的墙体表明未作装饰，直接暴露在空气中，墙体表面会很快发生碳化，导致墙体已碳化的部分，强度减少，抗裂性降低。假如工程的速度比较快，在填充墙墙体施工完毕马上就进行抹灰施工，有了抹灰砂浆的保护，就可以及时阻止碳化对墙体裂缝的影响。假如工程的施工速度较慢，在填充墙墙体施工完毕后，较长的时间都没有进行表面的抹灰施工，容易造成墙体表面发生碳化，导致墙体的强度减少，抗裂性下降，墙体容易出现裂缝。研究表明，采用混凝土作为骨料的砌块，180天的正常碳化深度就可以达到50mm，而且碳化还会引起砌块的收缩，加剧裂缝的出现。

3.2.2 干湿循环的影响

填充墙墙体施工完毕后，外墙受到的主要是雨水造成的含水率的改变，内墙受到的主要是室内湿度和渗漏造成的砌块含水率的改变。不论是内墙还是外墙，含水率的增加，都会导致砌块的砌块降低，而且干湿循环还是产生墙体的变形，变形力大于墙体内部的约束力的时候，墙体就会出现裂缝。

3.3 施工质量的影响

墙体砌筑属于纯手工的施工过程，受到人为干扰的因素很大。尤其是采用新型的砌块的时候，缺乏使用经验，在砌筑时还是按照粘土砖的砌筑方法，也会出现质量问题。施工单位存在一定的误区，认为填充墙不属于建筑结构，不属于承重构件，对墙体的质量也不重视，施工过程中没有认真的监控，操作的工人没有提前进行正规培训，施工水平很低，墙体出现裂缝也是在所难免的。

通过对张家口大量的工程进行调研，发现在施工工程中存在较为严重的问题是：未按《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203-2011）施工，其中砂浆饱满度，灰缝的厚度，砌块错缝搭接的长度，砌块顶部反砌，局部镶砖等不能满足规范的要求。

因为混凝土小型空心砌块不像粘土砖是实心的，其肋部很薄，即使是采用反砌，上部砌块也是靠20mm的砂浆带与下部砌块连接，导致砂浆饱满度非常低，从受力的角度分析，受压面积也会减小，而且砌块的吸水性比粘土砖大，砂浆的用量本来就少，这样砂浆中的水份被砌块吸走，砂浆自身的水化不能完成，导致填充墙墙体出现沿着灰缝的裂缝。

而灰缝的厚度，现场观测，一般都不能达到10mm，一些甚至只有4～5mm，有时候为了凑模数，还出现了没有砂浆的瞎缝和透明缝，严重的会降低墙体的抗剪强度合砂浆和砌块之间的粘结强度，导致墙体出现裂缝。但是灰缝的厚度也不是越大越好，现场发现，个别工地的水平灰缝过厚，有些甚至达到了25mm，砂浆的浪费严重，砂浆失水收缩也会加大。实验表明，砂浆的收缩早期较大，假如水平灰缝过厚，会导致墙体出现较大的竖向沉降，墙体与上部的梁板不能紧密的结合，会在结合处出现较大的水平裂缝。水平灰缝过厚，还会增加砂浆的横向变形，墙体受压后受力会非常复杂，导致墙体在较小的外力作用下产生裂缝。

墙体错缝搭接的长度不够也是现场观测到的普遍现象，《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203-2011）规定：轻骨料混凝土砌块的搭接长度应大于90mm，蒸压加气混凝土砌块搭砌长度不应小于砌块长度的1/3，对混凝土空心砌块则要求对孔、错缝：对孔即上皮砌块的孔洞对准下皮砌块的孔洞，使上、下皮砌块的壁、肋比较好的传递竖向荷载，保证填充墙的整体性及强度。所谓错缝，即上、下皮砌块错开砌筑(搭砌)以增强填充墙的整体性。

但是，张家口的很多框架结构的填充墙墙体，很难有完全符合规范规定的搭接长度，有些还出现了通缝，导致墙体出现裂缝的概率增大。

按照施工工艺要求，填充墙砌筑到距框架梁底200mm，要用实心粘土砖斜砌挤紧，但是这种砌筑方法施工难度较大，导致粘土砖和框架梁下的砂浆饱满度较小。表面抹灰完成以后，此处的空隙被覆盖，日后墙体产生沉降，框架梁底部和填充墙墙体之间就会出现水平裂缝。

由于砌块的规格较为单一，工人在施工时常常使用断裂的砌块砌筑，有时候直接用粘土砖填塞，出现规范不允许的混砌作业。结果就是不同墙体材料由于各自的温度线膨胀系数以及干缩湿胀性能不同，随着外界的温度和环境的变化，各种材料的变形也不一致，容易造成填充墙墙体出现各种裂缝。

4．结论

本文通过工程实例，对现场的填充墙墙体裂缝调查，发现墙体裂缝的主要有水平裂缝、竖向裂缝、斜裂缝和组合裂缝等，总结出这些裂缝最易出现的部位。同时对墙体裂缝的成因作了初步的分析，分别从材料性质、耐久性、施工质量等方面对裂缝成因进行解释，对填充墙墙体裂缝的防治具有一定的参考意义。

参考文献

[1] 唐海涛，分析砌块墙体裂缝的现象与填充墙体裂缝的防治措施，广东科技，2006（8）

[2] 曾琪，高层建筑填充墙的裂缝控制，重庆科技学院学报，2010（6）

Cracks in the Wall Frame Structure Infilled Cause Analysis

Li Xuefei

Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering

Abstract In this paper, the specific project example, high frame infilled cracks in walls conducted a site inspection, combined with theoretical study, get infilled frame structure causes of cracks in the wall.