1、女儿墙开裂的原因分析及改进措施摘要：开裂是女儿墙砌体结构常见的质量通病，若没有得到有效的处理，则会严重影响到建筑物的质量安全。为此，本文笔者多年实践经验，在介绍女儿墙墙体构造的基础上，分析了女儿墙产生开裂的原因，并提出了一些切实有效的改进措施，以供类似工程研究借鉴。 关键词：女儿墙；砌体结构；开裂；改进措施 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 随着我国社会经济建设步伐的加快，城市建筑行业得到充分的发展，工业及民用建筑物数量日益增加，这对建筑物的质量安全也提出了更高的要求。女儿墙作为钢筋混凝土框架结构重要的组成部分，是建筑物屋顶外围的矮墙，具有保温、隔热和防水的作用，能够保护人员的
2、安全，并且它增加了建筑物的高度，起到了良好的装饰效果。但是，许多建筑物受到使用年限长、施工质量差和温度变化等因素的影响，致使女儿墙出现开裂、渗漏等现象，若建设单位不及时进行处理，不仅会影响到建筑物整体结构的质量安全，而且也会给人们的日常生活带来诸多的不便。因此，建设单位需要重视女儿墙开裂情况的处理工作，通过分析女儿墙开裂产生的原因，采取有效的处理措施，最大限度避免开裂、渗漏等质量通病的出现，从而确保建筑物的整体质量安全。 1 构造 图 1 为平屋顶框架结构普遍采用的一种屋面女儿墙的构造大样。这种构造结构简单，易于施工，但同时为女儿墙水平裂缝的产生创造了条件。 图 1 屋顶女儿墙构造大样 2 开
3、裂的原因 该类建筑在某些工程中出现了位于砌体结构女儿墙上的裂缝，经仔细观察发现，这些裂缝主要为水平裂缝，位于砌体结构的女儿墙与混凝土结构的屋面楼板交接处并伴有女儿墙外移现象，它的产生涉及温度、收缩等多种原因，在这里将对其进行系统性的讨论。 2.1 屋面结构做法的影响 平屋顶框架结构混凝土结构梁板以上无特殊要求的一般自下而上分别为找坡层、保温层、找平层、防水层。其中防水层为柔性结构，保温层、找坡层为松散、多孔结构且强度相对较低。找平层的作用是为防水层的粘贴施工预留一个平整、顺滑的基层，施工一般采用水泥砂浆或细石混凝土，强度较高，表面压光，厚度为 2530mm。屋面找平层的面积较大具有一定的强度，
4、属大面积薄板混凝土结构，在激烈的季节温差、日温差和太阳辐射作用下，面层的温度很高并有温度梯度，在温升的作用下找平层产生的温度应力对女儿墙产生挤压作用，日复一日，女儿墙砌体结构势必会产生水平裂缝。 1)找平层膨胀温度应力的计算。找平层与基层保温层粘接薄弱，找平层承受均匀的约束压应力，则结构内的压应力为： 式中：E 为混凝土的弹性模量，取 C20 混凝土，2.55104MPa；H(t,)为考虑徐变的应力松弛系数，在激烈温差条件下H(t,)=1.0；T 为考虑太阳辐射作用下的日温差，考虑实际问题的经验取值 50； 为泊松比，结构为双向受力时取 0.15； 为混凝土线膨胀系数，约 110-5（1/)。
5、 2)与砌体结构沿灰缝的抗剪强度设计值的对比。按照 GB500032011砌体结构设计规范的数值，沿砌体灰缝的抗剪强度设计值 fv 见表 1。 表 1 沿砌体灰缝的抗剪强度设计值 fvMPa 在温升作用下屋面找平层结构内产生的压应力对女儿墙产生向外的推力。一般情况下，女儿墙的砌筑采用实心砖，M5 或 M7.5 砂浆砌筑，沿砌体灰缝的抗剪强度设计值 fv=0.110.14MPa。若找平层厚度为 25mm，女儿墙厚度为 240mm。 1m 长度找平层的推力 F=15251000=375（kN） 。 1m 长度女儿墙可承受的剪力 V=0.142401000=33.6（kN） 。 V 远小于 F，女儿
6、墙产生水平裂缝并向外漂移难以避免。 2.2 砌体结构与主体混凝土结构共同作用的影响 这里主要是指在夏季激烈的日温差和太阳辐射的作用下，屋顶混凝土楼板与女儿墙受热后均会产生膨胀的趋势，但不同的材质膨胀率不同。由于顶板和墙体的变形是协调的，顶板受到压缩，墙体受到拉伸。 在计算模型里，将墙体当做地基，而把混凝土顶板视作地基上的弹性板，相对墙体，剪应力方向与位移方向一致。从建筑物的中部至端部，应力逐步加大，在建筑物的端部主拉应力等于最大剪应力，即顶板与墙体间的最大剪应力为： 因顶板与墙体的材料不同，式（2）中： T=2T2-1T1 式中：max 为顶板与墙体间的最大剪应力，MPa；Cx 为水平阻力系数
7、，混凝土板与砖墙 Cx=0.30.6N/mm3，混凝土板与钢筋混凝土圈梁Cx=1.0N/mm3；t 为墙厚，mm；b 为一面墙负担的楼板宽度，mm；h 为顶板厚度，mm；Es 为混凝土的弹性模量，MPa；1 为墙的线膨胀系数，砖砌体 510-6；T1 为墙的温差，；2 为顶板的线膨胀系数，混凝土1010-6；T2 为顶板的温差，；L 为计算的建筑物或墙体的全长，mm。 在太阳辐射作用下，温升较快，取应力松弛系数 H（t）=0.70.8，则砖砌体的徐变剪应力： 通过一个实例来具体分析一下屋顶混凝土楼板与女儿墙在温度应力共同作用下，女儿墙产生裂缝的形成机理。 某框架结构平屋顶女儿墙屋顶结构边梁表面
8、除抹灰装饰外无特殊保护。在炎热季节，屋面长时间承受太阳辐射，板截面的最大温差为 30，女儿墙的最大温差为 20，顶板厚 100mm，C30 混凝土。顶层室内纵墙的间距为 8m，女儿墙厚 240mm，建筑物全长 L=50m。 由式（2）得 max=0.7790.959=0.75（N/mm2） *max=（0.7-0.8）max=0.750.75=0.56（N/mm2） 沿砌体灰缝的抗剪强度设计值 fv=0.110.14（N/mm2）*maxfv，开裂。 2.3 以上两者的共同作用 在屋面防水找平层温度膨胀应力与砌体结构和主体混凝土结构共同作用应力的组合作用下，组合剪应力为： 远超女儿墙灰缝的抗剪
9、强度设计值，女儿墙必然产生水平裂缝并向外漂移。 3 对应的改进措施 3.1 设计上的改进 1)积极推进倒置屋面做法。倒置屋面做法以其防水层不受太阳辐射和剧烈气候变化的影响，全年温差小，不易受外来损伤等优点备受推崇。但保温层必须选用吸湿性低、耐候性强的保温材料且须进行耐日晒、雨雪、风力、温度变化和冻融循环的试验。由于满足要求的保温材料价格昂贵，市场供应量相对较少等原因限制了倒置屋面做法的应用。 从图 2 可以看出，屋面防水层的找平层位于保温层下部，因温差较小，几乎不会产生影响女儿墙稳定的膨胀温度应力。 2)优化外檐设计。外檐设计应充分考虑女儿墙砌体结构与主体混凝土结构共同作用的影响，避免屋面板边
10、梁直接暴露，边梁外部用砌体覆盖或根据节能设计标准用外墙保温材料覆盖或共同作用。 3)优先选用坡屋面设计。无特殊要求的前提下建议优选坡屋面设计，从设计构造上就避免问题的产生，同时有利于建筑物节能。 4)充分考虑屋面做法的厚度，避免女儿墙的设计高度过矮。以一栋平面尺寸 50m30m 的平屋顶建筑为例，屋面设计为普通做法的不上人屋面，按 GB503452004屋面工程技术规范的要求，不考虑屋面泛水坡度情况下屋面做法厚度150mm，沿横向按 i=2%找坡，找坡厚度 600mm，防水收口位置距屋面的高度至少 250mm，压顶圈梁厚度 60mm，则女儿墙的高度至少为 1.1m。但很多工程的不上人屋面女儿墙
11、设计高度不足，甚至相差很多。为保证屋面防水功能和最后的屋面工程验收合格，被迫减少屋面做法厚度，直接造成或加剧了女儿墙砌体结构与主体混凝土结构的共同作用，同时不利于建筑节能。 3.2 施工做法上的改进 3.2.1 施工方法 (1)表面修补法 表面修补法是一种简单、常见的修补方法, 它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在墙体表面涂刷油漆、沥青等防腐材料, 在防护的同时为了防止墙体受各种作用的影响继续开裂, 通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。 (2)灌浆、嵌缝封堵法 灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或对
12、防渗有要求的墙体裂缝的修补, 它是利用压力设备将胶结材料压入墙体的裂缝中, 胶结材料硬化后与墙体形成一个整体, 从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。 嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法, 它通常是沿裂缝凿槽, 在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等; 常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。 (3)结构加固法 当裂缝影响到墙体结构的性能时, 就要考虑采取加固法对墙体结构进行处理。结构加固中常用的主要有: 在墙体局部两侧增设钢筋网片, 采用高标号水泥砂浆层补强加固。 (4)墙体置换
13、法 墙体置换法是处理严重损坏墙体的一种有效方法, 此方法是先将损坏的墙体拆除, 然后再置换入新的墙体或其他材料。 3.2.2 找平层断块处理及设置排气道 (1) 找平层断块处理 为从根本上杜绝屋面找平层温度膨胀应力对女儿墙的影响，必须从施工做法上进行改进，消除温度应力。找平层施工完毕硬化后，纵横方向均开设分隔缝，间隔6m，距女儿墙 500mm 设置转圈闭合的分隔缝，缝宽 50mm。找平层分隔缝内填充弹性密封材料。 （2）设置排气道。 找平层开设分隔缝后，清空内部的填充物，再填充中等粒径的碎石形成纵横交错的屋面排气道，在排气道相交处设置屋面排气管。 设置屋面排气道和排气管后，可保证屋面做法内部随
14、时与外界气压一致，避免屋面做法内部在封闭环境的温度变化下因气压差产生的应力对女儿墙和屋面结构的不利影响。同时有利于屋面渗漏维修后滞留在屋面内的雨水在太阳辐射热的作用下尽快排除。 4 结语 综上所述，女儿墙在工程建设中往往得不到足够的重视，而许多房屋常见的质量通病都是因它而起的，对建筑物的质量安全影响比较大。因此，建设单位必须加强对女儿墙常见质量通病的认识，通过设计人员深入调查女儿墙开裂的原因，制定出符合工程实际要求的改进措施，并加强施工过程中的质量监控工作，从而有效解决好女儿墙开裂的问题。 参考文献 1 王连辉.浅谈建筑工程女儿墙裂缝事故分析J.科技创新导报.2011 年第 24 期 2 郭诚.女儿墙裂缝成因及其防治措施浅析J.城市建设理论研究.2012 年第 25 期
