对多层混合结构房屋墙体裂缝的分析 郑佳红（哈铁房建集团） 为了防止地基不均匀沉降引起墙体开裂，首先应处理好软土地 多层建筑所采用的建筑结构形式主要是砌体结构。砌体结构有就地取材，造 基和不均匀地基，但在拟定地基加固和处理方案时，又应将地基处理 价低廉等优点。但是砌体结构由于材料、设计和构造等原因，墙体容易产生裂 和上部结构处理结合起来考虑使其能共同工作；不能单纯从地基处 缝。本文重点对多层混合结构房屋墙体裂缝进行了分析。 理出发，否则，不仅费用大：而效果亦差。在上部结构处理上有：改变 关键词：混合结构房屋墙体裂缝分析 建筑物体型；简化建筑物平面：合理设沉降缝：加强房屋整体刚度 由于人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高，对建筑物墙 （如增加横墙、增设圈梁、采用筏式基础、箱形基础等）；采用轻型结 体裂缝控制的要求更为严格，建筑物的裂缝已成为住户评价建筑物 构、柔性结构等。 安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准。墙体裂缝是常见的房 ２温度应力引起墙体裂缝分析 屋质量问题之一，经常出现的墙体裂缝包括斜向裂缝、垂直裂缝、水 般材料均有热胀冷缩性质。房屋结构由于周围温度变化而引 摘要：从目前国 隋看，在我国的中小城市，大量的住宅建筑是多层建筑。 平裂缝、女儿墙裂缝和混合裂缝等。墙体裂缝的出现，轻微的会影Ⅱ向 起热胀冷缩变形。如果构件不受任何约束，在温度变化时能自由变 房屋的美观，造成房屋渗水漏水，严重时则会影响整个房屋结构的承 形，那么在构件受到约束而不能自由变形时，则将在构件中就不会产 载力，如果不能进行正确地处理的话，甚至会引起房屋倒塌等严重后 生附加应力。如果构件受到约束而不能自由变形时，则将在构件中产 果。在多层混合结构房屋中，墙体出现裂缝是常见的质量通病，引起 生附加应力或温度应力。由温度应力引起构件的伸缩值可由下式计 裂缝的原因有地基不均匀沉降、温度应力、地震力了、膨胀力、冻涨 算： 力、荷载和施工质量等。现就地基不均匀沉降和温度应力引起的墙体 △Ｌ＝（ｔｌ—ｔ２） ａ Ｌ 裂缝分析如下： 公式中（ｔ１一ｔ２）一温差，ａ一材料线膨胀系数，Ｌ一构件长度 １地基不均匀沉降引起的墙体裂缝分析 由于钢筋混凝土的线膨胀系数ａ＝１ ０ １０一ｂ／。Ｃ，而普通砖砌体的 房屋的全部荷载最终通过基础传给地基，而地基在荷载作用下， 线膨胀系数ａ＝Ｏ．５ １Ｏ一５／℃在相同温差下，钢筋混凝土构件的伸缩值 其应力是随深度而扩散，深度大，扩散愈大，应力愈小；在同一深处， 要比砖砌体大一倍左右。所以在混合结构中，当温度变化时，钢筋混 应力也总是中间最大，向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的 凝土屋盖、楼盖与砖墙伸缩不一，必然必然彼此牵制而产生温度应 扩散作用，即使地基非常均匀，房屋地基应力分布仍然是不均匀的， 力，可能使房屋结构开裂破坏。 从而使房屋地基产生不均匀沉降，即房屋中部沉降多，两端沉降少， 温度应力引起墙体开裂一般会有以下几种情况 形成微微向下凹的盆状曲面的沉降分布。在土质较好、较均匀，且房 ２．１八字形裂缝。当外界温度上升时，外墙本身沿长度方向有所 屋的长高比不大的情况下，房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的， 伸长，但屋盖部分（特别是直接暴露在大气中的钢筋混凝土屋盖）的 般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋的安全使用 仲长量大得多。相对而言，屋盖与墙体连接处，屋盖伸长对墙体产生 不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘土 附加水平推力。墙体受到此推力而产生剪应力，剪应力和拉应力又引 上时，由于土的强度低，压缩性大，房屋的绝对沉降量都可能比较大。 起主拉应力。当主拉应力过大时，将在墙体上产生八字形裂缝。由于 如果房屋的长高比较大，纵墙刚度又差，那么墙体就可能出现严重的 剪应力的分布大体是中间为零，两端最大，因此八字形裂缝多发生在 裂缝。裂缝向沉降较大的方向倾斜。沿着门窗洞口约成４５。，呈正八 墙体两端一般占二三个开间，且会发生在顶层墙面上。 字形。 ２＿２水平裂缝和包角裂缝。平屋顶房屋，有时在屋面板底部附近 当房屋地基土层分布不均匀，土质差别较大时，则往往在土层分 或顶层圈梁附近，出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝和包角裂缝，这是 布变化或土质差别处出现较明显的不均匀沉降造成开裂。 由于屋面伸长或缩短引起的向外或向内推拉力而产生的。包角裂缝 在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下，当未留设沉降缝时， 实际上是水平裂缝的一种形式，是外横墙和纵墙的水平裂缝连接起 也容易在高低和轻重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。此时， 来形成的，在这种情况下，下面一般不会再出现八字形裂缝。有时，外 裂缝位于层数低的荷载较轻的部位，并向上朝着层数高的荷载重的 纵墙的水平裂缝也会出现在顶屋的窗台水平处。 部分倾斜。 ２．３女儿墙根部和竖向裂缝。女儿墙根部由于受到屋面伸长或 当房屋两端土质压缩下大，中部小时，沉降分布曲线将成凸形， 缩短引起向外或向内的推、拉力，使女儿墙根部的砌体外凸或女儿墙 此时，往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外。也常在纵墙项部出 外倾现象，形成水平裂缝。有时，由于钢筋混凝土屋面收缩，也可能使 现竖向裂缝。 女儿墙处于偏心受压状态从而造成女儿墙上部沿竖向开裂。 在多层房屋中，当底层窗台过宽时，也往往容易因荷载由窗间墙 ２．４垂直裂缝。当房屋为现浇钢筋混凝土结构时，由于收缩和降 集中传递，使地基不均匀沉降，致使窗台在地基反力作用下产生反向 温引起的楼（屋）面缩短受到了墙体的，使楼（屋）面构件处于受拉 弯曲，引起窗台中部的竖向裂缝。 状态。如果房屋过长，或设计时按采暖考虑而实际上未采暖，则可能 此外，新建房屋的基础若位于原有房屋基础下，则要求新、ｆ耳基 在楼（屋）面上每隔一定距离发生贯通全宽的裂缝，在四个角发生八 础底面的高差Ｈ与净距Ｌ的比值应小于Ｏ．５～１。否则，由于新建房 字型裂缝。当房屋有错层时，错层处地墙体容易产生局部的垂直裂 屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋、墙体裂缝。同理，在施工 缝。 相邻的高层和低层房屋Ｂ寸，亦应本着先高、重，后低、轻的原则组织施 此外，在楼梯间两侧或有错层处的墙体将易产生局部的竖向裂 工：否则，若先施工了低层房屋后再施工高层房屋，则也会造成低层 缝，这是由于楼面收缩产生较大的拉力。 房屋墙体的开裂。 影响房屋伸缩出现裂缝的原因很多而且复杂，以上所述的仅是 从以上分析可以看出，裂缝的分布与墙体的长高比大于横墙，所 一些常见的情况。为了减小温度应力的影Ⅱ向，可采取合理地设伸缩 以大部缝发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切 缝，避免楼盖错层和伸缩缝错位：加强屋面的保温隔热；用油毡或铁 有关，当沉降分布曲线为凹形时，裂缝较多地发生在房屋的下部，裂 皮将屋面板和墙体隔离并在女儿墙根部留一定空隙，使其能自由伸 缝宽度下大上小。当沉降分布曲线为凸形时，裂缝较多地发生在房屋 缩且留有余地ｉ加强结构的薄弱环节，提高其抗拉强度等技术措施。 的上部，裂缝宽度上大下小。裂缝的分布与墙体的受力特点密切有 ３干缩裂缝 关，在门窗洞口处、平面转折处、层高变化处，由于应力集中，往往也 烧结粘土砖，包括其它材料的烧结制品，其干缩变形很小，且变 容易出现裂缝，又因墙体是受剪力破坏，其主应力为４５。，所以，裂 形完成比较快。只要不使用新出窑的砖，一般不考虑砌体本身的干缩 缝也成４５。倾斜。 变形引起的附加应力。但对这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿 ２８６ 论高层建筑防火工程中的设计 刘劲松（唐山铭嘉建筑设计咨询有限公司） 摘要：高层建筑数量在社会主义现代化建设过程中的不断增加，逐渐发 保主体结构的耐火稳定性，这样才能在火灾发生时争取更多的人员 展成为我国城市发展的重要标志。但在建筑设计及施工过程中，对于建筑防 疏散时间，避免火灾中火势蔓延。 火结构的设计并未引起设计者足够的重视。为保证高层建筑在使用过程中避 免受到火灾造成的破坏性损坏，本文分析了高层建筑防火设计过程存在的问 题，并从高层建筑的耐火性、安全通道、扑救措施等方面对高层建筑中防火工 ３防火分隔与安全通道设计 烟气在高层建筑火灾是导致人员死亡的根本原因，而建筑内部 中的楼梯间、电梯井等不同的竖向管井则是导致火灾垂直蔓延的主 程的设计提出了合理化建议。 要因素。但楼梯间、合用前室则是火灾中人员逃难的主要场地，也是 关键词：高层建筑防火设计问题优化 消防队员进入高层建筑灭火的主要通道。 社会经济、城市建设的发展为高层建筑的构建创造了良好的环 ３．１防火间距：筑物耐火等级为一、二级的，其防火间距控制在 境，目前各经济发达城市的高层建筑数量迅速增加，广泛遍布于各 ６ｍ以上，与筑物耐火等级为三、四级之间的防火距离分８或１１ｍ。 个城市区域…。但考虑到建高层建筑工地多数处在城市中心，建筑使 由于云梯车在使用时应具备足够的空间，因而高层主体同一、二级耐 用中出现火灾必将导致重大人员伤亡和经济损失，这就需要在设计 火等级建筑物的防火距离需控制在１４ｍ以上，同三、四级耐火等级 环节中对建筑防火给予重视。 建筑物的防火距离在１ ５或２Ｏｍ 。 １当前建筑防火存在的问题 ３＿２防火分区：因火灾发生时，在高层建筑内部会不断蔓延，为 受到多方面因素的影响，我国的高层建筑在设计过程中对于防 将火灾形式控制在最小范围，设计环节中必须要做好防火分区的设 火设计没有进行全面的考虑，使得建筑物在正式使用后存在着诸多 计，主要是通过分配防火墙将建筑规划为几个区域。一般情况下一、 安全隐患。对当前防火设计出现的问题进行总结，有助于设计者加 二级耐火等级建筑长度在１ ５０ｍ以上则需设置防火墙，分区面积控 强防火设计。 制在２６００ｍ 内：三、四级耐火等级建筑标准在１ＯＯｍ以上、１２００ｍ １．１消防设施不足。在高层建筑的内部设计中，对于火灾报警系 以内和６０ｍ以上、６００ｍ 以内。 统或装置没有考虑到位，更没有针对高层建筑内部结构添设报警装 ３．３安全通道：安全通道是高层建筑防火必不可少的部分，对于 置。外围报警设备的缺乏不仅发挥不了火灾报警，也会让建筑在火 公共建筑需保证两个以上的安全出口，而影院、体育馆等容纳人数众 灾中受到重大的损坏 ｌ。 多的建筑，可结合实际情况增加安全出口。楼梯是楼层主要安全出 １－２设计方案不严。建设单位为尽旱结束施工而忽略了标准规 口，开敞的楼梯问容易造成烟火蔓延，不利于火灾中的人员疏散，封 则，常常一边施工一般设计，遇到问题时随意改动建筑防火设计方 闭的楼梯问可控制烟气、火势蔓延，便于人员疏散工作。 案。还有部分施工单位没有得到部门审核则开始施工，没有严格的 ４高层建筑火灾扑救措施 设计方案就不会有高质量的施工。 除了内部结构设计外，在防火工程中同样需要重视扑救措施的 １．３装修材料不当。设计者仅仅重视了内部装修的美观效果，忽 运用。在对高层建筑内部结构综合分析后，结合建筑特点及火灾发 略了材料运用的科学性。建筑装修过多使用可燃、易燃物，将会因电 展形式进行设计，能够为消防人员的火灾扑救提供帮助，以及时扑救 源线路短路而导致燃烧，最终引发火灾的出现，材料燃烧引起的火 火灾，确保人员安全。急救人员到达火灾现场时，要对于建筑结构及 灾具有很大的破坏力。 火灾形式迅速做出判断，对于云梯车、手摇梯、挂钩梯等消防设备要 １．４内部结构不妥。对于高层建筑进行内部结构设计时，没有对 灵活运用起来；确保火场足够的供水量，尤其是高层建筑火灾的用水 相应的防火区域进行划分，随便划分防火分区使得火灾发生后留下 量更大。供水过程中应正确运用铺设水带：维持通讯网络畅通，由于 巨大的隐患。出现火灾后使其向水平和垂直方向不断延伸，扩大了 高层建筑结构复杂，进入内部救活后容易迷失方向，高层上的灭火阵 灾情的范围面积。 地与地面之间的通讯联络必须畅通无阻：制定科学的救援方式，如： ２建筑主体结构的耐火稳定性 缓降器救、消防梯救、梯子搭桥救等。必要时，可根据火灾蔓延情况 当前钢筋混凝土结构是高层建筑中的主要结构形式，尽管这种 做出适当的调整，一切以保证人员安全为目标展开火灾扑救。 结构具有很强的整体性及稳固性，但在耐火稳定性能方面却存在着 ５结论 很达到问题。在火灾发生过程中，钢材的抗拉和、承载等方面性能都 在高层建筑设计中，对于防火设计必须要给予足够的重视，这是 会因为受到高温的影响而大大降低，一般只要温度达到摄氏４００～ 保证建筑安全使用的重要前提。而设计者需要结合建筑的实际情况 ７００度则会丧失承载能力，出现严重变形，引起建筑倒塌等事故。 多方面制定防火设计方案，不仅要注重防火系统的设计，还需要对防 ２．１选择良好的耐火等级。建筑构件的耐火极限和燃烧性能是 火设备合理安排，这样才能真正保证高层建筑的安全性。 建筑耐火能力的决定性因素，在防火设计中需要对这方面进行足够 参考文献： 的重视，参照建筑设计标准进行等级分配与材料选择。构件的耐火 …徐胡珍．高层建筑消防安全探析【Ｊ】安徽建筑工业学院学报（自然科学 极限规定为自构件从受火的作用起，到被破坏为止这一过程的时间 版），２００８，１２（７】：３３—３５． 范围内。根据燃烧性能可以将构件材料划分为燃烧体、难燃烧体、非 【２１谢旭阳高层建筑火灾最佳疏散路线的确定【Ｊ】．自然灾害学报， 燃烧体等形式。 ２００９，２０（１１）７７—７８． ２＿２制定科学的构造方式。在设计中应该根据建筑的实际情况 【３】张培红．建筑物火灾时人员疏散群集流动规律【Ｊ１．东北大学学报（自然 对内部构造进行优化设计，通常情况下：一级耐火等级的承重墙、柱 科学版），２００９，４０（１ ７）．１４５—１４６ 【４】陈辉高层建筑火灾安全学发展的新概念“安全核”疏散体系设计初论 须设计为耐火极限３ｈ的非燃烧体，梁须为耐火极限２ｈ的非燃烧 Ｊ］．新建筑，２００８，１９（８）４１—４２ 体，而钢筋保护层的厚度控制在３Ｏｍｍ以上【３ｌ。在设计过程中务必确 【另外设计上的疏忽、无针对性防裂措施、材料质量不合格、施工 砌体强度达不到设计要求，以及缺乏经 砌体，随着含水量的降低，材料会产生较大的干缩变形。但是干缩后 质量差、违反设计施工规程、的材料受湿后仍会发生膨胀，脱水后材料会再次发生干缩变形，但 验也是造成墙体裂缝的重要原因。如对砼砌块、灰砂砖等新型墙体 其干缩率有所减小，约为第一次的８０％左右。这类干缩变形引起的 材料，没有针对材料的特殊性，采用适合的砌筑砂浆、注芯材料和相 裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。 ２８７ （上接第２８６页） 胀，而且这种湿胀是不可逆的变形。对于砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等 应的构造措施，仍沿用粘土砖使用的砂浆和相应的抗裂措施。
