剪力墻豎直裂縫分析
一、工程概況
13#樓地下室長62.75m，寬51m,層高3.95m。地下室柱間距為3.9m至6.3m，地下室外剪力墻厚300mm。結構采用的是連續(xù)剪力墻，采用C40P6的商品砼。施工工藝上采用剪力墻、底板和頂板分開澆筑，地下室外剪力墻砼澆筑量約200m3，混凝土于2010年11月

二、地下室外剪力墻裂縫的特征和性質
外模于11月開始拆模，于第三天切割止水螺栓頭的木工發(fā)現裂縫，我們就出現的裂縫的部位、長度、寬度、裂縫的形式進行觀察，通過觀察：裂縫由上而下，走向與底板成垂直狀態(tài)，裂縫到頂板暗梁底至，到底板暗梁頂至，裂縫寬度在0.2mm左右，分布比較有規(guī)律，三條均分布在柱邊0.3~0.5m的位置，且是在4.8m與6.3m跨間的柱邊，而裂縫在較大跨一邊。
分析：綜合目前對裂縫的研究現狀，鋼筋混凝土剪力墻的裂縫一般可分為表面不規(guī)則裂縫、貫穿性裂縫。表面不規(guī)則裂縫一般出現在混凝土澆注后不久，分布于墻體表面，此種裂縫既寬又密，但深度一般不大，多因養(yǎng)護不足而產生，對結構構件影響一般不大，且易于治理。豎向貫穿性裂縫一般發(fā)生在混凝土澆注后若干天后（一般拆模后不久），由下而上，走向與樓面接近垂直，有的通至樓面板底但不穿過樓層，縫寬一般為0.1～0.3mm，個別可達0.4～0.5mm甚至更深，縫深一般較大，最深者可貫穿墻體。
由此分析可知13#樓裂縫屬于豎向貫穿性裂縫。

三、裂縫產生的原因分析
一般情況下，工程中構件裂縫產生的主要原因可分為兩大類：一是動、靜荷載和其他各種外荷載引起的裂縫；二是由混凝土內外溫差、收縮或地基不均勻沉降等變形荷載引起的裂縫。此外，設計體型和結構布置也是產生裂縫的一個重要原因。
分析：根據力學原理來說，產生裂縫的原因不同，所產生裂縫的分布、裂縫的形狀也不同。若由主應力與次應力的原因產生的裂縫大多與構件的長邊方向是呈45°分布，也就是工程、力學上常提起的45°斜裂縫。通過我們拆除外模后所觀察到的，還沒有施加外荷載時，已經產生了早期裂縫，且裂縫幾乎垂直于底板，分布比較有規(guī)律，大多分布在柱邊的位置，這與大多數相似工程的地下室剪力墻產生的裂縫分布及形狀一致。因此，不難分析，該剪力墻裂縫的成因不是由應力產生的，而是由變形變化引起的。
綜上分析13#樓裂縫成因最有可能是：砼收縮裂縫；強約束裂縫，建筑體形引起裂縫；表層素混凝土厚度的影響的裂縫。
1、 砼收縮的三種情況

　　1.1、干縮。砼在制備過程中，水泥和摻合料與水拌合后體積膨脹，但在入模成型后，隨著砼水化作用的發(fā)生，砼中的部分水份被吸收部分水份被蒸發(fā)，體積有一定的縮小。干縮量與水泥用量、水灰比的大小有關。水泥用量多、水灰比小的砼其收縮亦大。同時砼收縮量與氣候有關，夏季氣溫高，氣候干燥，砼中水份蒸發(fā)快，收縮也快。 砼體積收縮，使砼產生內應力，當收縮快和收縮大時砼就會產生裂縫，干縮裂縫一般都是表面的，不規(guī)則和不連續(xù)的。干縮裂縫在施工中發(fā)生，也能在施工中處理好。 外界溫度的變化產生砼收縮。
1.2、砼內部溫度變化產生收縮裂縫。根據實際測定，砼從攪拌機出斗就有水化熱產生，溫度由低到高，到砼成型以后第3-4天，水化熱到達高峰，其溫度較自然溫度升高30-40℃，以后逐步下降，半個月以后接近自然界溫度。 與地下室墻連體的部分框架柱，斷面邊長都大于1m，屬大體積砼，水化熱高，表面暴露在空氣中，散熱快，內部砼熱量散發(fā)不出來，內外溫差大，若采取措施不當，表面砼就會產生裂縫。對于框架柱與外墻連體的節(jié)間來講，大體積砼的框架柱可視為一個較大的熱源體，而與之連體的墻體薄，且與外界空氣接觸面較大，散熱快。當框架柱砼內大量發(fā)熱膨脹時，墻體已開始降溫收縮，由于連結在一起的兩個構件之間產生溫差，變形不同步協調，在柱子附近和墻中間出現裂縫是符合規(guī)律的。
由此可知商品砼中水泥品種、水泥用量、骨料粗細及外加劑是導致裂縫的主要原因之一。
當然由于剪力墻養(yǎng)護不足，墻體表面積大水分散失快，體積收縮大，而內部濕度變化相對較小，體積收縮較小，表面收縮變形受到內部混凝土的約束而產生拉應力，引起混凝土表面開裂。墻體模板的拆除時間過早，混凝土表面溫度急劇變化，產生較大的降溫收縮，表面受到內部混凝土的約束，將產生很大的拉應力（內部混凝土溫度變化相對較小，受自約束而產生壓應力），而混凝土早期抗拉強度和彈性模量較低，因而出現墻體表面較淺范圍內的裂縫。
2、強約束引起裂縫 約束是對結構構件活動和變形的制約，約束分為內部約束和外部約束。①地下室屬連續(xù)超靜定結構，它的內部約束主要有：砼墻內配筋對砼收縮變形的約束；墻體內收縮變形小的部分對收縮變形大的部分的約束；墻體內暗柱、暗梁對墻板收縮變形的約束；長度大的砼墻，墻端與墻中收縮變形的相互約束。②外部約束主要是超靜定結構的多余聯系，如墻體以下的基礎和底板，墻體頂上的樓板或梁，墻體兩端的附墻柱或電梯井筒等。當墻體砼收縮變形產生內應力，若外約束很強，產生的內應力不能造成約束變形時，則墻體砼出現開裂，尤其是早期砼容易開裂，因為砼早期抗拉強度較低。墻體的最大外約束應力一般都產生在外約束的邊緣，即墻體與柱、筒體、基礎、底板、梁等交接處。但實際裂縫并非在墻與約束體的交接處，而是離開0.3～0.5m，其理由是裂縫由約束產生，反過來約束又能推遲裂縫的出現和限制裂縫的擴展，這就是人們常說的“模箍作用”。
 3、建筑物的形體及結構構件斷面對墻體裂縫的影響。①墻、柱連體的影響。地下室墻與部分框架柱連體，框架柱斷面大，墻板厚度小，柱墻連接斷面變化大，不利于防止墻體裂縫，其原因除了柱墻砼水化熱產生溫差收縮變化和大柱子給墻板增加約束造成墻體裂縫以外。②建筑物平面形狀的影響。經觀察，凡矩形、方形、梯形等直線段比較的平面形狀，墻體產生裂縫的較多，而曲線、弧線和折線較多的建筑物墻體裂縫卻極少。因為直線是兩點的最短距離，直線墻收縮變形的內約束較大，直線方向無伸展的余地。而曲線、弧線、折線有一定的伸展余地，內約束力比直線墻小。③建筑物體形的影響。因為追求建筑藝術造型的美觀，現代建筑造型越來越復雜，豎向高低錯落，橫向凸出凹進，大大增加了結構設計的難度，亦增加了結構出現裂縫的機會。有些是使用功能的要求，如高層建筑大都在負一層樓設車庫，車道外墻與大樓地下室外墻相交處如若處理不好，亦較容易產生裂縫。為了達到在有限的土地上建較大面積的建筑物，因此常常在一個裙房或一個地下室上建兩幢高層塔樓，因為荷重不同，地基和基礎壓縮的差異，在兩幢塔樓與裙房連聯結處的墻板和梁上都較容易產生裂縫。
由2、3點的分析就不難得出13#樓外剪力墻裂縫部位、形式。
　4、表層素混凝土厚度的影響
   施工中，由于構造方面的原因，混凝土表層厚度偏大，加上溫州的混凝土粗骨料的質量不是很可觀（細砂及含泥量），導致混凝土開裂，原因常見有以下幾種。
   (1)規(guī)范要求防水混凝土迎水面保護層為5 cm，如此厚的紊混凝土很難不開裂。
   (2)墻內豎向鋼筋需穿進地梁內和梁頂暗梁內，水平鋼筋需穿暗柱豎筋，由此會造成整片墻的鋼筋網片內縮，墻外側紊混凝土厚度偏大，也會造成裂縫。
綜合以上所述，產生墻體裂縫的原因很多，但砼內部水化熱的變化所引起的墻體伸縮變形是產生裂縫的主要原因。 墻體砼降溫出現溫差及砼收縮當量溫差產生內應力，當水平拉應力σx(y)超過砼抗拉強度時便會引起豎向裂縫。砼初期抗拉強度很低，因此這種現象會經常發(fā)生。事實上，在豎直方向也有應力σz的作用，但因墻體高度不大，溫度變形極小，且上部無約束作用，又配有豎鋼筋抗拉，故不會出現水平裂縫。 由于墻體兩端與框架柱連接，框架柱是一個較強的約束體，當水化熱降溫墻體收縮時，約束了墻體沿水平方向的收縮變形，致使墻柱連結處及墻中出現裂縫。
四、裂縫的預防和治理措施
（1）調整混凝土各組分。如采用高標號水泥，減小水泥用量；盡量使用低水化熱的水泥；嚴格控制外加劑的品種及用量；砂宜采用中砂，保證石子級配良
好，并嚴格控制砂石含泥量。
（2）拆模及養(yǎng)護。適當延長剪力墻混凝土的拆模時間，并且拆模時不要馬上移走模板，而是先讓模板拆開一條縫隙作澆水養(yǎng)護用，從而改善混凝土的養(yǎng)護環(huán)境以達到控制墻體裂縫的目的。特別是預拌混凝土早期水化快，水化熱發(fā)展快，拌合物保水性強，泌水小，為此，施工過程中應特別注意加強養(yǎng)護環(huán)節(jié)的管理及防護措施的應用。施工中當混凝土密實后，應盡可能早地覆蓋養(yǎng)護，及時噴水，適當延長養(yǎng)護時間，這樣，既可以減少內外部溫差，又可以保證早期濕養(yǎng)護和后
期養(yǎng)護的最佳效果。
（3）混凝土中摻加膨脹劑。微膨脹劑由于在一定程度上補償了收縮應力，
能有效減少混凝土收縮裂縫。
（4）剪力墻上增開"結構小洞"。這可能是最有效的方法，通過開洞把長墻變成短墻，減少混凝土收縮變形的約束，使混凝土收縮應力得到釋放，從而達到控制墻體裂縫的目的，但必需重新對結構進行計算，確保結構的安全及正常的使
用功能。
（5）留置后澆帶。即先澆注后澆帶兩側混凝土，約兩個月后當混凝土收縮變形趨于穩(wěn)定時，再澆筑留縫部位，從而避免因收縮應力而出現裂縫。
（6）在剪力墻中部設置暗梁（或設置頂部暗圈梁）。這樣貫穿性裂縫只能裂到梁底，而不至裂到樓面板底，可有效減小有害裂縫的長度。
（7）調整水平鋼筋配筋方案。將剪力墻水平鋼筋置于豎向鋼筋外側，有效
減小了混凝土保護層厚度，增強了剪力墻表層混凝土的抗裂性。
（8）增加抗收縮鋼筋。遵循配筋細而密可抵抗收縮應力的原則，適當增加水平鋼筋的配筋率、減小鋼筋直徑而縮小配筋間距。另外在對剪力墻造成約束的
結構構件與其連接處增設鋼筋對裂縫亦能起到一定的抑制作用。
（9）裂縫補強治理措施。當裂縫不能自我愈合，且長期存在會給結構構件帶來耐久性、安全性和建筑使用功能等方面的影響而必須給予治理時，可待裂縫發(fā)展穩(wěn)定后，針對不同大小的裂縫采取相應的有關治理措施。a、沿剪力墻兩側裂縫分別切出15-20mm深的V形槽，槽中灌入環(huán)氧樹脂嵌平補強。b、在裂縫
處增加兩層粘裹聚氨脂的玻璃纖維網，每邊寬300mm，然后，再做防水。