某砖混结构房屋裂缝原因分析

陈奎，邓小波

（重庆市建筑科学研究院 重庆 400015）

1 前言

目前，民用建筑中，砖混结构房屋由于造价相对较低，具有较好的隔热、隔音性能，仍被广泛采用。由于其砌体强度低，结构自重大，砂浆和砖石之间的粘结力差，抗拉、抗弯和抗剪强度均较低，使得砌体易于开裂。

造成砖混结构砌体开裂的常规原因有两点：一是温度变化；二是地基不均匀沉降。但近年来，由于建设工程的快速发展，机施振动、爆破施工逐渐成为房屋墙体开裂的重要原因之一，并与温度裂缝等结合，成为房屋裂缝的主要原因。

2 房屋概况

图1 房屋及屋前道路

房屋修建于2001年，为三层砌体结构，纵墙厚180mm，横墙厚120mm，房屋为自建房，无设计资料。其底层现用作商业门面，二、三层为住房。2008年2月，中石油公司由于挖土机、压路机通行需要，对房屋的前原道路进行修葺并通行，该道路宽4.5m，与房屋紧临。路基材料主要为原状土岩及片石。道路通行一段时间后，房层墙体发现有许多明显裂缝。屋主认为该裂缝主要是由于机械长期振动产生，并要求进行鉴定。

3 外观检查

砌筑材料主要为灰砂砖，房屋前面墙体已贴磁砖，磁砖未发现有明显裂缝；房屋左右侧面及后面墙体上均为抹灰，其表面主要为细小的温度龟裂。房屋设有构造柱，楼板采用空心板，屋顶部分现浇。房屋地基为原状土，基础采用条石和地圈梁。基础的暴露部分未发现有缺损、开裂剥落、露筋等病害，也无倾斜或下沉脱空现象。房屋坐落于缓坡之上，边坡未发现有滑动、变形等情况。

4 房屋墙体裂缝检查

房屋结构见图2、图3，该房屋的二、三层墙体均发现裂缝，主要裂缝如下：

图2 房屋二层结构图

图3 房屋三层结构图

4.1 二层纵墙墙角斜裂缝

二层纵墙墙角斜裂缝是结构的主要裂缝，典型斜裂缝见图4。其特点表现为：

图4 二楼墙角倒八字形斜裂缝

图5 三楼墙顶八字形斜裂缝

分布于墙角位置，水位0.5m～1.5m，垂直2m范围内；形状上表现为倒八字形；裂缝延伸长度长，宽度大，最大裂缝宽度约2mm，剥开抹灰观察，部分墙体已贯穿；裂缝主要沿砖缝间延伸，部分灰砂砖开裂；纵墙(1)～(5)各轴线均有发现；剥开墙面抹灰检查，墙体砂浆砌筑不饱满，其间有较大空隙。

4.2 三层纵墙墙顶斜裂缝

三层纵墙墙顶斜裂缝是又一常见裂缝，典型斜裂缝见图5。其特点表现为：

分布于墙角位置，水位1.0m～2.0m，垂直2.0m范围内；形状上表现为八字形；裂缝延伸长度长，但宽度均较小，多为抹灰裂缝，最大裂缝宽度约1mm；纵墙(1)～(5)各轴线均有发现。

4.3 其它裂缝

除上述所列裂缝外，尚分布有一部分其它裂缝，但数量均较少，主要为：门洞附近附近斜裂缝；梯间过梁下部墙体裂缝；空心板间灰缝；悬挑梁裂缝（图6）。

5 裂缝分析说明

图6 悬挑梁裂缝

5.1 机载振动影响分析

（1）机械振动效应分析

机械运行时，产生的体波不断地传入土中并向四周发散，遇到地表界面后在地表的表面张力及质点的重力作用下叠加而成面波，面波是地面振动的传播形式。地面振动以振动轮为振源中心，振动能量的2/3由面波沿地表面在大约一个波长区域深度内，向四周传播引起地面振动，其余1/3由体积波向纵深传播。

振动能量的传播是按波动规律衰减的。机械振动通过地基土介质以体波和面波的形式将其能量不断地向外扩散，同时振动能量又部分被土介质吸收，从而形成与距离有关的几何阻尼衰减及与土介质有关的粘滞阻尼衰减，随着振动距离增大，振动将不断衰减直至消失。按相关的研究，该衰减规律符合负幂指数函数a=αR-β，其中R为距振动轮的距离，α、β均为系数。在衰减过程中振动轮的基频不会发生改变。

（2）机械振动对房屋破坏的判定规则

机械振动对建筑的影响主要表现为施于建筑物，使建筑物产生受迫振动，变形不断增大，基础龟裂，墙皮脱落和地基下沉等现象。其判断可参考《爆破安全规程》（GB 6722-86）及《工程爆破常用数据手册》中对安全振动速度的相关规定（表1）。

表1 一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物

（3）振速测试

根据前述分析，挖机、压路机振动对房屋的影响与挖机、压路机的振动能量和挖机、压路机距房屋的距离密切相关。本案中挖机、压路机通行的道路与房屋相邻，振动能量较大，其间未设减振措施。为了正确评价挖机、压路机运行产生的振动对房屋的影响，最好是通过在房屋内布置速度测点来了解实际振速。实测最大振速见图7、图8。

实测二楼最大振速为2.53cm/s，三楼最大振速为3.44cm/s。测试数据表明，实测振速大于安全震速（2.0cm/s），机械振动对房屋的结构有一定影响，但不至于对房屋墙体超成大的裂缝。机械振动对房屋结构的影响可表现如下：

图7 二楼最大振速图

图8 三楼最大振速图

裂缝诱发因素：砖混结构一般整体性较差，结构薄弱部位若处于开裂前的临界或亚临界状态，受机械振动影响产生裂隙；增加了房层既有裂缝的扩展变化；长期作用于建筑物，将引起结构的动力疲劳和应力集中，机械振动产行的频率一般在10 Hz～20Hz左右，与建筑物频率相近，会产生共振效应，增大房屋变形。

5.2 裂缝位置和形态分析

该房屋的裂缝分布很有规律，主要裂缝表现为二楼悬挑梁上部纵墙墙角的倒八字形裂缝以及三楼纵墙墙顶的八字形裂缝。根据裂缝分布位置和主要形态，对裂缝可判断如下：

（1）房屋二楼纵墙墙体裂缝和悬挑梁裂缝是由于墙体下面悬挑梁抗倾覆不够，悬挑梁下挠导致墙体横向不规则变形产生的开裂。

经检查，（A）-（1/A）/3轴处悬挑梁表面抹灰已开裂（图6），剥开抹灰后检查，底部钢筋已锈蚀，钢筋周边混凝土破碎，粘结差。根据实测数据对悬挑梁进行的验算见表2。根据该房屋结构，计算的悬挑梁周边墙体应力分布见图9。

表2 悬挑梁验算

由表2可知，该房屋悬挑梁的抗倾覆、承载力均不能满足相应规范要求。从图9可知，悬挑梁上部和下部附近墙体应力较大，为结构薄弱部位。

图9 悬挑梁周边墙体应力分布云图

理论计算表明，悬挑梁抗倾覆不够，受上部荷载下挠，使其上部墙体产生的横向不规则变形，当建筑物的主体刚度较差，便会使砖砌体的薄弱部位产生不同程度的拉应力和剪应力，当砌体的抗拉抗剪强度不足以抵抗变形应力时，墙体便会产生裂逢。该裂缝一般产生在墙角，呈倒“八”字斜裂缝。

（2）房屋三楼墙体裂缝主要为温度裂缝

该房屋为平屋顶，屋顶未设变形缝、隔热层，由于屋面混凝土部分现浇，与墙体的线膨胀系数不一致，当温度变化时，屋面变形较大，会使墙体受拉，当其剪应力和拉应力大于砌体的抗剪抗拉强度时，墙体便会被拉裂。

（3）窗间墙、门洞附近墙体、过梁下部墙体的不规则裂缝均属于由于墙体截面较小，承截力不足产生的应力裂缝。

5.3 房屋裂缝结论

（1）房屋墙体裂缝位置、形态分析和理论计算表明，产生裂缝的主要原因是由于悬挑梁承载力不足和温度应力引起的裂缝。

（2）机械振动对房屋墙体的裂缝也有影响，但不是主要因素，建议增加隔振沟等相应减振措施。

6 结语

由于建设工程的快速发展，机施振动、爆破施工等因素也逐渐成为房屋开裂的重要原因之一，房屋产生裂缝的原因需结合其位置和形态分析、理论计算和多种现场测试手段共同进行分析判断。

[1]张志峰，等.振动压路机对建筑物的振动影响及控制对策[J].长安大学学报，2007，27(1)：88-91.

[2]GB 6722－2003，爆破安全规程[S].

[3]杨文渊.工程爆破常用数据手册[M].北京：人民交通出版社，2002.