目前，砌體房屋出現各種類型的裂縫是很常見的。裂縫的程度差別很大。輕者會影響房屋的正常使用和美觀，嚴重的會形成結構安全隱患，甚至工程事故。隨著住宅商品化的發展，住宅裂縫問題越來越受到人們的關註。
1.裂縫的類型和原因
根據裂縫產生的原因，墻體裂縫可分為受力裂縫和非受力裂縫兩大類。在各種直接荷載作用下，墻體出現的裂縫稱為應力裂縫。砌體中由於收縮、溫度、濕度變化和地基不均勻沈降引起的裂縫，屬於非應力裂縫，也稱變形裂縫。變形裂縫占砌體建築裂縫的80%以上[1]，其中溫度裂縫較為突出。與應力裂縫相比，變形裂縫的機理和影響因素要復雜得多。本文主要分析砌體結構的變形裂縫。
1.1砌體房屋的溫度變形
溫度裂縫的主要形式在1.1.1。
最常見的溫度裂縫出現在混凝土平頂房屋的頂墻和山墻。如門窗邊的斜裂縫、山墻上部的斜裂縫、平屋頂下或屋頂圈梁下磚(塊)沿灰縫的水平裂縫、水平轉角裂縫(包括女兒墻)。
溫度裂縫是造成墻體早期裂縫的主要原因。壹般這些裂縫經過壹個冬天和壹個夏天就逐漸穩定下來，不會繼續發展。裂縫的寬度隨著溫度的變化而略有變化。溫度裂縫具有明顯的規律性:兩端重於中間，頂層重於底層，正面重於反面。
1.1.2溫度裂縫機理
對於磚砌體結構，磚砌體的線膨脹系數為5×10-6，是混凝土的壹半。外界溫度升高時，混凝土屋面變形較大，墻體變形相對較小，導致磚砌體與混凝土屋面之間產生約束應力。屋頂被壓縮，墻壁被拉伸和剪切。當約束條件下溫度變形引起的溫度應力足夠大時，墻體會產生溫度裂縫。
混凝土砌塊墻體的線膨脹系數與混凝土屋面的線膨脹系數相同。在夏天的陽光照射下，兩者有壹定的溫差。屋頂最高溫度可達40℃ ~ 50℃，而頂部外墻平均最高溫度約為30℃ ~ 35℃。屋頂與頂部外墻存在10℃ ~ 15℃的溫差，可能導致墻體開裂。另外，從材料上來說
看，在同樣的砂漿強度等級下，混凝土砌塊的抗拉和抗剪強度遠小於磚砌體，沿齒縫截面的抗彎強度僅為磚砌體的30% ~ 35%，沿通縫的抗彎強度僅為磚砌體的45% ~ 50%，抗剪強度僅為磚砌體的50% ~ 55%。因此，在相同的應力狀態下，混凝土砌塊抵抗拉力和剪力的能力遠小於磚砌體，因此更容易開裂。
溫度應力的估算為1.1.3
砌體結構的溫度應力可按下式[2]估算:
(1-1)
(1-2)
當屋頂和墻壁的材料不同時，
其中Cx-水平抗力系數，混凝土板和墻Cx=0.3~0.6N/mm3，混凝土板和鋼筋混凝土圈梁Cx = 1.0N/mm3；
T-壁厚；
b——壹面墻承受的地板寬度；
H-屋頂厚度；
es——混凝土的彈性模量；
α1-墻體線膨脹系數，磚砌體為5×10-6；
α2——屋面線膨脹系數，混凝土10×10-6；
T1-墻體的溫度；
T2——屋頂的溫度；
L-墻長。
在公式(1-1)中，τmax為彈性剪應力。考慮到快速升溫，取應力松弛系數H(t)=0.7~0.8，砌體的徐變剪應力為:
(1-3)
對於頂壁，壁的壓應力較小，壁的剪應力近似等於主拉應力。根據公式(1-1)，墻體的剪應力與溫差、水平阻力系數Cx和建築長度有關。
從公式(1-1)可以看出，墻體的剪應力與溫差成正比。因此，采取隔熱措施減小溫差可以達到減小主拉應力的目的；壁的剪應力與成正比。若水平抗力系數Cx降低30%，則剪應力降低16%。因此，可在鋼筋混凝土屋面板與墻體圈梁的接觸面設置水平滑動層，以減少屋面板與墻體之間的約束，滑動層可由兩層油氈夾滑石粉或橡膠板制成[3]；剪應力與建築物的長度呈非線性關系，剪應力隨著長度的增加而增加。
1.1.4處溫度變形的估算
粘土和混凝土砌體都具有與溫度變化成正比的特性，溫度變形可以根據熱膨脹系數計算。當構件受到溫度變化△T時，長度變化△L可表示為
(1-4)
其中△L-溫度變形；
α-熱膨脹系數，磚砌體為5×10-6，混凝土砌塊為10×10-6；
L-受溫度變化影響的部件長度；
△T-溫度變化。
1.2砌體房屋的收縮變形
1.2.1收縮裂縫形態
砌塊收縮引起的墻體裂縫在混凝土砌塊房屋中很常見。它可能出現在內外墻和房子的所有地板上。收縮裂縫的形式壹般有:(1)墻體中部的臺階狀裂縫；(2)環塊周圍灰縫出現裂縫；(3)外墻窗下墻體出現豎向均勻裂縫；(4)山墻等大型墻體的縱橫裂縫。收縮裂縫壹般出現在低層，有的砌塊房屋在山墻中間有從底層延伸到三四層的豎向裂縫。
由於砌築砂漿強度不高，灰縫不飽滿，幹燥收縮產生的裂縫往往呈絲狀散布在灰縫縫隙中，在幹砌墻抹灰時不易被發現。幹縮引起的裂縫寬度不大，裂縫寬度比較均勻。
1.2.2收縮裂縫的機理
粘土砌體和混凝土砌體對含水量的變化反應不同。粘土塊隨著含水量的增加而膨脹。當含水量減少時，磚不會收縮。也就是說，這種膨脹不會收縮，因為它在大氣溫度下幹燥[4]。磚中的水分含量取決於原料的種類和燒制溫度範圍。磚出窯時尺寸最小，隨後隨著含水率的增加而膨脹。當磚塊暴露在潮濕的空氣中時，它開始膨脹，最初幾周膨脹最大。膨脹會以很低的速率持續幾年，磚的長期濕膨脹在0.0002 ~ 0.0009之間[5]。
混凝土砌塊是由混凝土拌合物經澆註、振搗、養護而成。在硬化過程中，混凝土會逐漸失水並幹涸。砌體的幹縮隨材料和成型質量的不同而不同，並隨時間逐漸減小。在自然條件下，混凝土砌塊的收縮在成型28天後趨於穩定。其幹燥收縮率為0.03% ~ 0.035%，含水率約為50% ~ 60%。砌體建成後，在正常使用條件下，含水率繼續降低，達到10%左右，其收縮率為0.018% ~ 0.07% [6]。對於幹燥收縮已經穩定的混凝土試塊，如果再次浸泡，就會再次幹燥，通常稱為二次幹燥收縮。混凝土試塊飽水後的第二次幹縮時間比成型硬化過程的第壹次幹縮時間短，壹般為15天左右。第二次收縮的收縮率約為第壹次收縮的80%。當混凝土砌塊的收縮受到約束，收縮引起的拉應力超過砌塊的抗拉強度或砌塊與砂漿之間的抗彎強度時，就會產生收縮裂縫。收縮裂縫不是結構性裂縫，但會破壞墻體的外觀。
1.2.3收縮變形的估算
粘土和混凝土砌體對含水量的變化反應不同。失水時，混凝土塊會收縮，而粘土塊會隨著含水量的增加而膨脹。水分變化引起的變形可以根據與熱膨脹相同的原理進行估算[6]:
(1-4)
式中，k——粘土砌體采用濕膨脹系數ke，混凝土砌體采用收縮系數km；
L-砌體長度；
-收縮變形。
MasonryStandardsJointCommittee(MSJC)規範[6]規定粘土砌體的濕膨脹系數值ke為0.0003。有濕度控制的混凝土砌塊砌築的砌體為km=0.15sl，無濕度控制的混凝土砌塊砌築的砌體為km=0.5sl，sl為混凝土砌塊的母線線性收縮值，其值不超過0.00065。
1.3地基變形
當結構建在軟土、填土、沖溝、古河道、涵洞及各種不均勻地基上，或地基相當均勻，但荷載差異過大，結構剛度差異很大時，要特別註意地基不均勻沈降引起的裂縫。
1.3.1基礎不均勻沈降裂縫形式
地基不均勻沈降裂縫的形式多種多樣，有些裂縫在很長時間內仍隨時間變化，裂縫寬度較寬，有時寬達幾厘米。裂縫主要分為剪切裂縫和彎曲裂縫。地基不均勻沈降中常見的裂縫有:規則八字形裂縫和斜裂縫。沈降裂縫多出現在房屋中下部，房屋中下部裂縫比上部寬。
1.3.2地基不均勻沈降裂縫的機理
(1)墻體中下部的正八字裂縫。
壹般情況下，地基承受上部傳來的壓力，使地基沈降變形呈凹形，常稱為“盆形沈降面”。這是由於中間的壓力高於邊緣的壓力，邊緣非荷載區地基對荷載區沈降的抗剪能力相互作用，導致邊緣區地基反力較高。這種沈降使建築形成中間沈降大，末端沈降小的彎曲，產生正的彎曲距離。結構中下部受拉，兩端受剪。特別是由於端部地基反力梯度大，端部剪應力大，墻體主拉應力因剪力而斷裂，裂縫呈規則圖形。
由於墻體中上部受壓，形成“拱”效應，墻體裂縫越靠近地基和門窗，裂縫越嚴重。而且中下部開裂區墻體有自重作用，引起豎向拉應力，可能形成水平裂縫。
⑵墻上的斜裂縫
當基礎中間有回填砂石，或中間基礎較硬，端部較弱，或由於荷載差異較大，建築物端部沈降大於中間時，就會形成負彎曲距離。主拉應力將導致墻體出現斜裂縫或倒八字形裂縫。局部不均勻沈降不僅會引起斜裂縫，還會因豎向沈降引起砌體水平裂縫。
1.3.3影響基礎沈降裂縫的因素
地基、基礎、建築形成壹個整體，共同作用。其內力和變形形式與土的性質、建築物和地基的剛度、地基和建築物的尺寸和形狀、材料的彈塑性和蠕變有關。
(1)基礎與建築物之間的相對剛度。
為了考慮基礎和建築物的* * *功，基礎和建築物的相對剛度可根據Golbunov方法確定，其中彈性基礎的柔度指標為:
(1-5)
其中E0-地基土的變形模量；
μ0——地基土的泊松比；
EJ-地基上梁、板或箱的剛度；
a、b——基礎半長半寬。
柔性指數代表建築物和基礎的相對剛度。從公式中可以看出(1)建築物和基礎的抗彎剛度越大，基礎的長度和寬度越小，柔度指數越小，結構或基礎的相對剛度越大。此時，在外荷載作用下，地基背壓越集中在兩端，中間的彎矩越大，這就要求結構有足夠的強度來滿足結構最大彎矩的要求；⑵在好的地基上，地基的變形模量較高，而地基上地基的抗彎剛度較小，結構的幾何尺寸較長，因此柔度指數相應增大。此時基礎結構靠近柔性板，基礎的沈降與荷載的分布有關。地基承受較大荷載的地方，沈降和變形較大，地基承受的彎矩較小。
⑵蠕變
建築物的沈降、水平位移、溫濕度變化，除了絕對量外，變形率是壹個重要因素。只要變形緩慢，大部分建築物都能發生大變形而不損壞。主要原因是建築材料具有蠕變特性，在變形過程中其內應力會隨著變形速度的降低而松弛。
(3)建築物的形狀
平面形狀復雜的建築，如“I”、“T”、“L”、“E”等，豎向和水平單元交叉處基礎密集，基礎附加應力重疊，增加了基礎的沈降。同時，這類建築整體性差，剛度不對稱，地基不均勻沈降時容易使墻體開裂[8]。因此，在基礎較差的情況下，在滿足使用的條件下，盡量采用平面形狀簡單的建築形式。
2裂縫的預防措施
在目前的技術和經濟水平下，鋼筋混凝土屋面溫度變形和砌體收縮變形引起的墻體局部裂縫還不能完全預防和消除。只有通過壹些合理的構造措施，才能使砌體墻裂縫的產生和發展達到可以接受的程度[3]。
從上壹節的分析可以看出，建築物的長度，即伸縮縫、沈降縫或控制縫之間的距離，與溫度裂縫、收縮裂縫、沈降裂縫的發生有很大的關系。根據英國規範等歐美規範，粘土磚砌體的控制間距為10 ~ 15m，混凝土砌塊砌體的控制間距壹般不大於6m。美國混凝土協會(ACI)規定無筋砌體的最大控制縫間距為12 ~ 18m，有筋砌體的控制縫間距不大於30m，均遠小於中國砌體規範的規定。這也是溫度裂縫及相關抗裂構造措施不能按中國砌體規範消除墻體裂縫的重要原因。
2.1溫度變化引起的墻體開裂
防止主要由溫度變化引起的砌體結構開裂，應采取以下措施:(1)當采用整體式或裝配式鋼筋混凝土屋面時，宜在屋面上設置保溫層或隔熱層；⑵在屋面適當部位設置控制縫，控制縫間距不大於30m(3)現澆混凝土挑檐長度大於12m時，應設置分隔縫，分隔縫寬度不小於20mm，並用彈性油膏嵌縫；(4)建築物的溫度伸縮縫間距應符合現行《砌體結構設計規範》的規定，控制縫應設置在建築物墻體的適當部位，控制縫間距不應大於30m。⑸在非地震區，應在建築頂層設置鋼筋混凝土圈梁。如果采用鋼筋混凝土圈梁，圈梁不應外露。如果沒有圈梁，可在屋面四周屋檐下的砌體中布置適當的轉角鋼筋。
2.2墻體材料幹縮引起的開裂
防止主要由墻體材料幹縮引起的裂縫，可采取以下措施:(1)選擇幹縮值低的墻體材料。砌築時控制材料的含水量(砌墻前讓材料幹透)。使用低強度砂漿和小長度的磚，可以避免磚的斷裂，將小裂縫均勻分散成豎向砂漿裂縫，避免變形和應力集中，積累大裂縫。⑵大面積墻體采用在墻體內增加結構梁柱的構造措施。如果墻長超過5m，中間可設置鋼筋混凝土構造柱；當墻體高度超過3m(120mm厚墻體)或4m 4m(≥180mm厚墻體)時，需在墻體中部增設鋼筋混凝土腰梁或設置伸縮縫。(3)嚴格控制膠凝材料砌塊的齡期，小於28d的不得進入施工現場。對於混凝土制品，如果以90天的幹燥收縮值為基準，28天只能完成80%左右的收縮。而且這種砌塊28天前含水率大，物理化學變形不穩定，幹燥收縮值大，尤其是蒸壓加氣混凝土，其出廠含水率有時高達60%以上。(4)使用時正確掌握各種砌塊的含水率。輕骨料混凝土空心砌塊、蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊的含水率應分別控制在5% ~ 8%和65±05%和20%以內。砌體在生產儲存、運輸和現場堆放過程中應防止被水浸泡，雨季應做好砌塊和砌體的覆蓋。施工時，壹般提前1 ~ 2d灑水微濕。塊體含水深度在表層應為8 mm ~ 10 mm。
2.3基礎沈降引起的開裂
為防止主要由地基沈降引起的裂縫，可采取以下措施:建築物的形狀應簡單；⑵沈降縫的合理設置。沈降縫設置在建築的平面轉折處、建築高度荷載突變處、不同結構類型處和地基土軟硬結合處；(3)減輕結構重量。(4)增強建築物的剛度和強度。設置封閉圈梁和構造柱，特別是加強上下圈梁，合理布置縱橫墻，采用整體性好、剛度高的基礎形式；⑸減少或調整基底的附加應力。改變地基的大小，使不同荷載下地基的沈降接近。
3個工程實例
某房地產開發公司住宅樓竣工兩個月後，西單元山墻及內外縱墻開裂，最大開口12 mm，經查，夏季屋面板陽光直射，板截面最高平均溫度50℃，而磚砌體外墻最高平均溫度30℃，現澆屋面板h=8cm， 磚墻厚24 cm，MU5和M2.5混合砂漿，建築總長度L=50m，求外縱墻頂部磚墻因溫差產生的剪應力。
= 0.887兆帕
砌體的蠕變剪應力
MU5和M2.5砌體的抗剪強度= 0.1mpa
4結論
(1)墻體溫度應力與溫差成正比，隨水平阻力系數和建築長度(或伸縮縫間距)非線性增大。
⑵墻體的收縮變形與墻體材料、砌塊含水率、建築長度有關。粘土和混凝土砌體對含水量的變化反應不同。當失去含水量時，混凝土砌塊會收縮，而粘土砌塊會隨著含水量的增加而膨脹。
⑶基礎沈降裂縫的內力和變形形式與土的性質、建築物和基礎的剛度、基礎和建築物的尺寸和形狀、材料的彈塑性和蠕變有關。
(4)影響砌體結構裂縫的因素很多，有些裂縫是多種因素引起的混合裂縫。在設計中，可以采取構造措施來預防和減少砌體結構裂縫的危害。
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