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1、建筑工程裂缝机理与防治指南,高小旺2007.10,一 研究概况二 建筑工程裂缝防治指南 1 总则2 基本规定3 结构缝设置4 保温隔热措施5 控制地基不均匀沉降（裂缝）的措施 6 混凝土材料 7 控制混凝土结构裂缝的设计措施8 控制混凝土结构裂缝的施工措施 9 控制砌体结构裂缝的设计措施 10 控制砌体结构裂缝的施工措施 11 裂缝的处理,一、研究概况1、建筑工程裂缝机理的研究,对混凝土结构和砌体结构裂缝的类型、特点和原因进行了分析，通过总结建筑工程裂缝的类型，为正确判断裂缝的性质、裂缝产生的原因和探讨有效防治的措施等均有指导意义。,砌体结构裂缝机理,根据对砌体结构裂缝实例的分析，总结出了砌体
2、结构主要裂缝的特点和产生的原因，并提出了相应的控制准则。（1）干缩裂缝,（2）地基下沉裂缝,（3）温度裂缝,（4）应力集中裂缝,（5）荷载引起的裂缝,（6）冻融（涨）裂缝,（7）两种结构体系变形不协调裂缝,（8）沉降温度裂缝,（9）温度、应力集中裂缝,(10)地震作用裂缝,混凝土结构裂缝机理,混凝土的裂缝可分为“微观裂缝”和“宏观裂缝”两大类，这里主要探讨“宏观裂缝”问题，而对混凝土结构性能的影响也各不相同，归纳起来，根据混凝土裂缝的特点规律形成的原因大致可分为以下十二种类型。（1）塑性塌落裂缝（2）塑性收缩裂缝（3）干缩裂缝（4）温度裂缝（5）水化热裂缝（6）收缩、温度裂缝（7）地基沉陷裂缝
3、（8）应力集中裂缝（9）冻融裂缝（10）钢筋锈蚀裂缝（11）碱骨料反应裂缝（12）荷载作用裂缝,(1)收缩裂缝,（4）温度裂缝,（5）水化热裂缝,（7）地基沉陷裂缝,（8）应力集中裂缝,（10）钢筋锈蚀裂缝,（11）碱骨料反应裂缝,（12）荷载作用裂缝,（13）地震作用裂缝,（14）火灾裂缝,（15）构造裂缝,2、建筑工程裂缝防治的研究,对混凝土及原材料的抗裂性能、混凝土结构中构造缝的设计，现浇混凝土楼板裂缝防治、地基不均匀沉降裂缝防治、多层砌体房屋温度裂缝机理与防治措施，温度裂缝与外墙屋面保温等方面进行了研究。,二、建筑工程裂缝防治指南1 总 则,1 为了有效地控制与防治建筑工程的结构裂缝，
4、确保建筑工程的安全、使用功能及耐久性，制订本指南。2 本指南适用于为控制与防治建筑工程的结构裂缝而进行的结构设计、建筑材料适用性选择、施工质量控制以及结构裂缝处理等工作。3 本指南应在执行建筑工程结构设计规范、建筑材料标准以及施工技术标准等有关规范的基础上配套使用。,2 基 本 规 定21 一般规定,1 建筑工程裂缝的控制与防治应采取预防为主的原则 2建筑工程设计单位，非荷载作用效应引起裂缝的控制措施3 建筑工程施工单位应结合建筑结构的特点编制施工技术方案，对与控制裂缝有关的施工环节制订预防、控制裂缝的有效措施。4 建筑工程所用的建筑材料、构配件 5建筑物的使用荷载,22 建筑与结构设计,1
5、建筑工程基础和主体的结构设计，应采取加强结构整体性的方案。2 在抗震设防地区，建筑工程的场地选择、液化土和软土地基的处理；3 建筑基础的选型应考虑上部结构重力荷载引起的沉降及可能的不均匀沉降；4 地质勘察报告能满足设计和岩土工程勘察规范GB0021的要求；5 当新建工程附近存在已有建筑物时,22 建筑与结构设计,6 建筑工程的平、立面布置宜整齐、规则 7 建筑工程的伸缩缝的设置8 建筑工程楼（屋）盖设计时，应考虑温度变化、混凝土收缩对构件和结构变形、开裂的影响。9建筑工程屋盖宜进行热工性能计算 10 建筑工程中现浇钢筋混凝土楼板的混凝土强度不宜过高，提倡采用能满足结构设计要求的较小强度等级的混
6、凝土。,23 建筑材料,1 建筑工程所采用的建筑材料应符合国家有关标准的规定和设计文件的要求。2 建筑结构的水平构件（梁、板）和表面积较大的墙体等构件，宜选择体积稳定性好、抗裂性能高的建筑材料。3 由水泥、掺合料、外加剂组成水硬性胶凝材料，其品种和组成宜通过试验进行优选，选择相互适应性好，收缩较小的组分和组成，。,24 建筑工程施工,1 建筑工程施工应满足有关施工质量验收规范的要求。2 建筑工程施工单位的施工方案应制定有关裂缝控制的有效措施。3 建筑基础的施工技术方案，应制订防止地基基础不均匀下沉和影响周围建筑工程地基变形和结构开裂的技术措施。4 建筑工程的施工技术方案，应规定合理的施工工期，
7、避免由于施工速度不当造成建筑物的裂缝，并根据建筑工程所在地区的气候特点和施工季节，制订控制裂缝的季节性措施。,25 裂缝检测与处理,1 对出现可见裂缝的建筑工程，应及时进行检查并分析原因。当裂缝宽度较大或数量较多时，应进行检测鉴定，并采取有效措施，防止裂缝继续发展或恶化。2 对于已查明原因且较稳定的裂缝，应及时采取有效措施进行处理。,26 建筑装修和改造,1 建筑工程在使用过程中，应控制使用荷载不超过荷载的标准值。2 在建筑物增层和增加荷载的装修、改造前，应对已有建筑物的现状进行调查，并对建筑结构的质量和性能进行检测鉴定。3 建筑增层和增加荷载的装修、改造，应坚持先检测鉴定，再设计施工的原则。
8、在设计中应考虑地基基础或某些构件因荷载增加对变形或开裂的影响，制订相应的措施。4 建筑装修和改造应不损坏原有结构，否则应由原设计单位或具有相应资质等级的设计单位进行核算并提出装修、改造方案。,3 结构缝的设置,1 设置结构缝的目的：避免在结构中积累过大的约束应力（或应变）而引起间接裂缝。2 结构缝的类型（1）膨胀缝：能容纳超静定结构中膨胀变形的缝；（2）收缩缝：能容纳超静定结构中收缩变形的缝；（3）沉降缝：能减轻地基不均匀变形对建筑物影响的缝；（4）防震缝：能防止或减轻相邻结构单元由地震作用引起碰撞的缝；,（5）体型缝：结构形状或体量发生突变时，将结构在突变处分割为不同部分而设置的缝；（6）局
9、部缝：在结构形状突变的部位，为减轻应力集中影响而设置的局部缝；（7）控制缝：在结构容易产生裂缝的部位，通过预先设置薄弱截面或采取其它措施以主动引导裂缝出现所形成的缝；（8）施工缝：混凝土浇筑体量较大时，划分为不同的施工浇筑区域，在预定位置接槎所形成的缝。,结构缝设计原则,5 结构缝设计时，应综合考虑缝的各种功能要求，并应遵循以下原则：（1）应符合有关标准的规定；（2）根据结构体量、形状和受力的具体情况，合理设置结构缝的位置和间距，避免约束应力积累过大；（3）综合考虑各种缝的功能，合并不同类型的结构缝，做到一缝多能；（4）根据缝的功能要求，采取合理的形式和相应的细部构造措施；（5）缝的设计应有可
10、操作性，并做到构造简单、方便施工、保证质量。,保温隔热措施41 屋面保温隔热,1 屋顶传热系数和热惰性指标应符合有关规范规定。2 为避免屋面板变形过大，不应采用将保温层做在屋面板下面的构造做法。3 屋顶保温层宜延伸至挑檐板尽端。4 刚性防水屋面和保温层上面的水泥砂浆找平层应设置伸缩缝，并做好屋面防水。5 在炎热气候条件下，宜设置架空屋面或涂浅色隔热涂料等附加措施降低屋面温度，并宜选用防霉菌涂料。,41 屋面保温隔热,6 选用加气混凝土、膨胀珍珠岩和膨胀蛭石等易吸水的保温材料时，含水率应符合有关标准和设计要求，并应避免受潮。选用EPS板时和硬质聚氨酯泡沫塑料作保温材料时，其密度和压缩性能应符合有
11、关标准和设计要求，防止在施工和使用荷载作用下保温材料过量压缩。,屋面板温度 EPS板厚度（mm）屋顶外表面 20 50 100 温度14 屋面板下表面温度 13.1 15.6 16.7 屋面板上表面温度 7.8 12.9 15.3 屋面板上下表面温差 5.3 2.7 1.4 屋面板平均温度 10.4 14.2 16.0夏季屋顶外表面温度40 屋面板下表面温度 31.5 30.8 30.4（平均温度）屋面板上表面温度 33.2 31.6 30.8 屋 面板上下表面温差 1.7 0.8 0.4 屋面板平均温度 32.4 31.2 30.6屋顶外表面温度65 屋面板下表面温度 31.5 30.8 3
12、0.4 屋面板上表面温度 38.1 33.9 32.0 屋面板上下表面温差 6.6 3.1 1.6 屋面板平均温度 34.8 32.4 31.2,EPS板 夏季屋面板 冬季屋面板 屋面板冬夏厚度（mm）平均温度（）平均温度（）温差（）20 32.4（屋顶外 22 表面温度40）10.4 34.8（屋顶外 表面温度65）24.4 50 31.2（屋顶外表 面温度40）14.2 17 32.4（屋顶外 表面温度65）18.2 100 30.6（屋顶外 表面温度40）16.0 14.6 31.2（屋顶外表 面温度65）15.0,42 外墙保温,1 建筑外墙宜优先采用外保温。2 建筑外墙外保温层应包覆
13、门窗框洞口外侧、封闭阳台、女儿墙以及屋顶挑檐等热桥部位，以减小室外气候条件对这些部位的影响。在保温层截止部位材质变换处应采取防止保温层开裂的措施。3 建筑外墙不宜采用内保温。当建筑外墙不得不采用内保温时，应避免混凝土圈梁和构造柱外露。当不能避免时，宜在圈梁和构造柱外侧用高效保温材料做保温层。同,a外抹灰 b实心砖墙 c内抹灰 dEPS板图1 外墙保温构造冬、夏温度分布,43 竣工季节,墙体、屋面结构工程在夏季完工时结构处于尺寸最大状态。到冬季，砌体结构外墙混凝土圈梁有可能因收缩应力而产生裂缝。冬季完工时结构尺寸处于最小状态。到夏季，砌体结构外墙有可能因混凝土圈梁膨胀而使砌体产生裂缝。春、秋季完
14、工时结构尺寸处于中间状态，无论到冬季还是夏季，结构的温度变形量都不会太大，有利于裂缝控制。,5 控制地基不均匀沉降（裂缝）的措施51 一般规定,1 设计时，宜考虑上部结构和地基的共同作用。2 采用天然地基和人工处理地基的建筑，除应进行持力层承载力的验算外，尚应进行软弱下卧层及地基变形的验算。3 复合地基除应做复合地基静载荷试验外，尚应进行增强体强度的检验。4 采用天然地基和人工处理地基的建筑，以及按规范规定需进行变形观测的建筑，尚应进行沉降监测。,52 地基处理措施,1 地基处理应根据软弱地基的构成及特性，以及上部结构的设计要求，选用适宜的处理方法，达到提高地基承载力和减少变形、减少不均匀沉降
15、的目的。2 对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度3 对软弱地基进行处理时，可分别采用下列方法：（1）机械压密、强夯、加载预压、振冲挤密等方法，提高地基土的密实度；及地基的均匀性（2）换土地基、化学加固等；（3）高压旋喷、搅拌桩、砂桩和水泥粉煤灰碎石桩等复合地基的处理措施。,5.3 建筑措施,1 在满足使用和其他要求的前提下，建筑物的体型应力求简单。2 在满足使用和其他要求的前提下，对于砌体结构或内框架建筑，应采用较小的长高比。3 软弱地基上建筑物的下列部位，宜设置沉降缝：（1）建筑平面的转折部位；（2）高度差异或荷载差异处；（3）长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土
16、框架结构的适当部位；（4）地基土的压缩性有显著差异处；（5）建筑结构或基础类型不同处；（6）分期建造房屋的交界处。,4 相邻建筑物基础间的净距，应符合有关规范的规定。5 应根据可能产生的不均匀沉降，采取下列相应措施调整建筑物各组成部分的标高。（1）室内地坪和地下设施的标高，应根据预估沉降量予以提高。建筑物各部分（或设备之间）有联系时，可将沉降较大者标高予以提高；（2）建筑物与设备之间，应留有净空。当建筑物有管道穿过时，应预留孔洞，或采用柔性的管道接头。,5.4 结构措施,1 为减轻建筑物的沉降和不均匀沉降，可采用下列措施：（1）采用轻质高强、尺寸稳定性好、收缩值小的墙体材料；（2）选用结构重量
17、较轻，如预应力钢筋混凝土结构，轻型钢结构；屋盖板采用彩钢夹心板、玻璃钢等轻型屋面板；,2 对于砌体结构，宜内外纵墙贯通和采用较小的横墙间距，并采用下列措施。（1）当预估沉降量大于120mm时，应设置二道内纵墙。内纵墙应贯通设置，轴线上宜对齐，开洞率不应大于35%，且洞口处过梁（圈梁或底板肋梁）应加强；（2）首层外墙窗台下第一皮砖下，应设置46通长钢筋或做现浇配筋窗台板，其伸入墙内长度不应小于120mm；（3）顶层外墙窗台下，应设置配筋砌体带，钢筋应伸入构造柱内，长度不应小于120mm。（4）地圈梁和顶层圈，应沿每个轴线均设置，截面高度不应小于180mm。,55 施工措施,1 施工中，应采取下列
18、保持地基土的原状结构的措施：（1）雨季施工时，在基槽开挖后，严禁雨水浸泡基底；（2）冬季施工时，应做好基底土的防冻害措施；（3）基槽开挖时，应避免人为破坏地基持力层的原状结构。可在基底保留20cm左右厚的原状土，待基础施工开始时再挖除。（4）当地基土已被扰动时，可采用先铺一层中粗砂，再铺卵石或块石，予以压实处理。2 在施工中，应合理安排施工。当建筑物各部分荷载差异大时，施工顺序宜先建重、高部分，后建轻、低部分。,混凝土材料61 一般规定,1 为控制混凝土裂缝的产生，应妥善选择混凝土的组成材料和配合比，以使混凝土除符合设计和施工要求外，还具有良好的抗裂性能。2 对于抗裂性要求较高的混凝土，其组成
19、材料和配合比除应符合相应的标准要求外，还宜根据抗裂性试验和评价方法进行原材料的选择和配合比的优化。,6.2 混凝土原材料的选择,1 水泥的选择 2 掺合料的选择3 外加剂的选择4 细骨料的选择5 粗骨料的选择,6.3 混凝土配合比主要参数的选择,1 在满足混凝土强度要求的情况下，宜尽量降低水泥用量。普通强度等级的混凝土水泥用量宜为270450 kg/m3，高强混凝土中水泥及掺合料总量应不大于550kg/m3。2 混凝土的水胶比过小或过大，都会劣化混凝土的抗裂性能。混凝土的水胶比宜为。3 在满足混凝土工作性要求的前提下，宜降低砂率。特别是流动性和大流动性混凝土，应适当控制砂率，以防止混凝土抗裂性
20、能的劣化。4 混凝土中宜加入水泥用量20%-30%的级或级粉煤灰。当须掺入磨细矿渣时，宜与粉煤灰双掺。5 在满足施工要求的条件下，宜采用较小的混凝土坍落度，以防止混凝土的离析和泌水导致混凝土表面产生裂缝。,6.4 抗裂混凝土配合比优化设计方法,使混凝土在保证强度要求的同时具有良好的和易性和抗裂性。1 最小水泥（胶凝材料）用量原则 2 最大骨料堆积密度原则3 适当水胶比原则4 配合比的验证性试验,7控制混凝土结构裂缝的设计措施71 一般规定,1 混凝土结构应按设计规范的规定，根据荷载效应验算构件的抗裂性能及裂缝宽度，并符合有关裂缝控制的要求。2 混凝土结构应按设计规范的要求设置伸缩缝，其最大间距
21、应符合有关规定。处于不利条件下的混凝土结构应当减小伸缩缝间距。当采取可靠措施后，也可适当放宽伸缩缝间距。3 在设计时合理设置后浇带可适当增大伸缩缝间距，但后浇带不能代替伸缩缝。后浇带间距不大于30m，浇灌混凝土的间距时间2个月以上，且宜用膨胀混凝土浇筑。,4 采用预制构件(特别是预应力构件)的装配式结构及叠合结构，具有较好的裂缝控制性能，但应通过有效的构造措施消除拼接裂缝并增强结构的整体性。5 混凝土结构设计时应充分考虑下列偶然作用和非设计工况所引起的效应，并在相关部位采取合理的防裂构造措施。（1）按简支设计，但实际上具有一定程度嵌固受力的结构部位；（2）按自由边界考虑，但变形、位移较大时，仍
22、能起到约束作用的结构部位；,（3）曲率半径很小而容易引起应力集中的结构凹角部位；（4）混凝土结构长度较大，且中部有凹进峰腰的部位；（5）混凝土结构体积过大，水化热难以散失的结构部位；（6）采用泵送、免振等方法施工的现浇混凝土结构；（7）地质情况复杂，结构荷载分布不均衡，容易引起基础不均匀沉降的混凝土结构；,72 板的裂缝控制,1 板中受力钢筋间距2 在现浇简支板的支座部位，宜配适量的负弯矩板面钢筋 3 处于温度-收缩应力较大区域的混凝土连续板，其板底伸入支座正弯矩钢筋的锚固 4 当现浇板的受力钢筋与梁平行时，应沿梁长度方向配置间距不大于200mm且与梁垂直的上部构造钢筋。其直径不宜小于8mm，
23、,（8）施工周期较长的跨季节（尤其是冬、春季）施工或气候干燥，蒸发量大、温差大等环境下施工的混凝土结构；（9）现浇混凝土施工缝的接槎部位；装配式结构的拼缝部位；混凝土结构与其它结构或构件交界的部位。,5 对与支承结构整体浇筑或与混凝土墙整体浇注的混凝土板，应在板边上部设置垂直于板边的不少于8mm直径，间距200mm的构造钢筋 6嵌固在砌体墙内的现浇混凝土板，其上部与板边垂直的构造钢筋应不少于8mm直径，间距不大于200mm。7 现浇混凝土板的角部的上部构造钢筋可沿两个垂直方向布置，也可按方向斜向布置 8 单向板应沿垂直力方向布置分布钢筋,10 在温度、收缩应力较大的现浇板区域内，钢筋间距宜取为
24、150200mm，并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋。11 基础筏板当厚度大于2m时，除在板的顶面、底面应布置纵横钢筋以外，尚宜在板厚方向设置与板面平行的构造钢筋网片 12 挑檐板宜采用挑梁式而不宜采用悬臂板形式。,8、多层砌体房屋裂缝机理及防治措施,通过对多层砌体房屋裂缝机理进行了典型工程总结和模拟温度场的仔细分析及简化分析，探讨了影响房屋温度裂缝的主要因素，在分析总结的基础上提出了多层砌体房屋防治裂缝的措施。,2.5.1 影响房屋温度裂缝的因素(1)增大构造柱截面和圈梁截面尺寸能起到降低约束墙体温度应力的作用，但这一作用比较有限；（2）适当提高砌体砂浆强度等级，对抵抗温度裂缝的发生和发展
25、有着较明显的作用；（3）墙体增设水平配筋后，使墙体的抗拉强度提高，对抵抗温度裂缝的效果较为明显；（4）顶板与墙体相对温度影响，若属于屋面楼板由于有保温层使其上、下板面的温差不大；外墙如无外保温等导致墙体内外层温差比较大，当这种温度接近或大于20时，则墙体的温度应力增长很快，是产生温度裂缝很重要的原因。,2减少和防治温度裂缝的措施（1）建筑构造措施1）加强屋面的保温隔热性能，包括挑檐板的保温隔热，减少温度应力对屋盖和顶层墙体的影响，建议将多层砌体房屋保温层的厚度适当提高和具有较大刚度，并注意做好屋面的防水，防止因屋面漏水造成屋面保温层效果下降。对于炎热和寒冷地区，建议设置架空屋面板等有效的保温隔
26、热措施。同时，由于不论保温隔热措施如何，楼板仍然会产生温度变形这一实际情况，建议尽量采用柔性防水，以防刚性防水破坏造成保温层破坏这类情况的发生。,2）适当提高顶层圈梁的厚度和配筋，顶层圈梁对于增强房屋的整体性和减少楼板温度应力对墙体的影响起着重要作用，建议顶层在纵、横向每个轴线均设置圈梁。圈梁高度不宜小于180mm，配筋不应小于410。3）提高墙体的抗剪和抗拉强度，顶层墙体的砂浆强度等级应采用M7.5，并在山墙和两端一个单元的内外纵墙沿高度每隔500mm配置26（240mm厚墙）或36（370mm）厚墙的通长水平钢筋，并设置4的垂直钢筋，间距可为300mm；洞口砂浆面层应配置2根6的钢筋，并设4箍筋，间距可为300mm,4）除此之外，应在纵横墙交接处内纵墙沿墙高1/21/3范围内在墙体顶部设置抗裂构造钢筋，配筋范围沿墙长方向通长。5）控制内外纵墙的开洞率，横、纵墙的局部尺寸应满足要求，窗间墙的宽度不应小于1500mm；6）应尽量作外墙外保温，使外墙温度常年接近室温,（2）建筑施工措施1）多层砖房的施工，应按砌体施工规程的要求进行，砌筑前砖应浇水、砌筑砂浆应饱满等，并注意养护，这些对于提高墙体的抗剪和抗拉强度作用很大。2）注意选择屋面板的施工温度，在夏委施工注意降温，使屋面板的最高和最低温度差幅度缩小，这样有助于降低温度应力。,
