摘 要：磚混結(jié)構(gòu)房屋由于混凝土和砌體材料的線膨脹系數(shù)不同，在外界溫度作用下容易產(chǎn)生墻體裂縫。根據(jù)溫度應(yīng)力的近似計(jì)算方法，通過(guò)算例分析不同預(yù)壓應(yīng)力下墻體的開(kāi)裂情況。結(jié)果表明：由溫度應(yīng)力引起的墻體裂縫位于房屋的兩端，且以斜裂縫為主，施加預(yù)壓應(yīng)力后墻體的裂縫得到有效的控制。 

　　關(guān)鍵詞：磚混結(jié)構(gòu) 溫度應(yīng)力 墻體裂縫 預(yù)壓應(yīng)力 

　　中圖分類號(hào)：TU398.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）012-010-02 

　　磚混結(jié)構(gòu)房屋是目前我國(guó)民用建筑中的主要結(jié)構(gòu)形式之一，在中小城鎮(zhèn)和農(nóng)村較為普遍，它是由混凝土屋蓋和磚砌體墻組合而成，具有造價(jià)低廉、施工方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。由于混凝土和磚砌體的線膨脹系數(shù)相差較大，當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時(shí)，兩種材料之間存在明顯的變形差。加上磚墻與混凝土板之間相互約束，使得墻體內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)墻體的溫度應(yīng)力大于磚砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生斜裂縫，從而影響建筑的整體外觀和使用功能。墻體不僅是磚混結(jié)構(gòu)房屋的主要圍護(hù)構(gòu)件，同樣也是重要的豎向承重構(gòu)件，控制其裂縫的產(chǎn)生對(duì)提高磚混結(jié)構(gòu)房屋的安全性、耐久性和抗震性具有重要的顯示意義。 

　　1 磚混結(jié)構(gòu)房屋墻體溫度裂縫形態(tài)及成因 

　　對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)房屋，通常由溫度應(yīng)力產(chǎn)生的墻體斜裂縫按照其形態(tài)不同可分為正八字形、倒八字形和X形三種。其中正八字形斜裂縫最為常見(jiàn)，通常出現(xiàn)在頂層墻體兩端的第一至第二開(kāi)間內(nèi)。而當(dāng)這部分墻體存在窗洞時(shí)，裂縫一般對(duì)稱分布于窗洞口的兩邊，且裂縫較長(zhǎng)、較寬，如圖1所示。有時(shí)裂縫甚至?xí)�延生至房屋長(zhǎng)度的1/3處，并由頂層向下發(fā)展，給人們的心里造成了一定的不安全感。 

　　產(chǎn)生裂縫的主要原因是由于混凝土的線膨脹系數(shù)比磚砌體大，當(dāng)外界溫度升高以后，屋面板沿長(zhǎng)度方向的伸長(zhǎng)量要比磚墻大，使得頂層處的磚墻受拉、受剪。同時(shí)，由于沿墻長(zhǎng)方向的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力一般是中間小、大端大，因而斜裂縫大多發(fā)生在墻體的兩端第一至第二開(kāi)間。房屋越長(zhǎng)，屋面板與墻體的相對(duì)變形就越大，裂縫也就越明顯。一般可通過(guò)在墻體中設(shè)置伸縮縫的辦法來(lái)防止墻體的溫度裂縫。溫度裂縫在平屋頂?shù)拇u混結(jié)構(gòu)房屋中較為常見(jiàn)。本文以平屋頂?shù)拇u混結(jié)構(gòu)房屋為例進(jìn)行墻體的溫度應(yīng)力分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷墻體的開(kāi)裂位置和方向。 

　　2 溫度應(yīng)力的近似計(jì)算 

　　對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)中混凝土和磚砌體材料的性能差異，在相同的溫度變化下，不同種材料會(huì)產(chǎn)生不同的變形，如果構(gòu)件之間相互約束，則會(huì)產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。 

　　本文選取砌體外縱墻和與其相連的混凝土板為計(jì)算單元。計(jì)算模型中板的寬度為b，由于板厚h與外縱墻的長(zhǎng)度L相比很小，可以近似將板看做是彈性地基板進(jìn)行處理，認(rèn)為板的受力是均勻的。取頂板截面的一小段dx為研究對(duì)象，其平衡方程為： 

　　由此可計(jì)算出墻體各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的主拉應(yīng)力及其作用方向，根據(jù)主拉應(yīng)力與砌體抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的大小關(guān)系，可以判斷出溫度裂縫出現(xiàn)的位置，主拉應(yīng)力的作用方向即為墻體裂縫的擴(kuò)展方向。 

　　3 預(yù)壓應(yīng)力對(duì)溫度裂縫控制的影響 

　　針對(duì)磚混結(jié)構(gòu)中墻體的裂縫控制，《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003-2011）中的第6.5節(jié)給出了一系列防止或減輕墻體裂縫的具體構(gòu)造措施，如設(shè)置伸縮縫、保溫隔熱層、現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁等。文獻(xiàn)[6]在現(xiàn)有裂縫控制措施的基礎(chǔ)上，提出了一種控制砌塊砌體房屋溫度裂縫的新方法―預(yù)壓應(yīng)力法。本文根據(jù)上述溫度應(yīng)力的近似計(jì)算公式，通過(guò)一個(gè)具體算例對(duì)該方法的可行性進(jìn)行理論計(jì)算和分析研究。 

　　墻體每隔5m為一個(gè)計(jì)算點(diǎn)，按照本文的計(jì)算模型求解得到的不同坐標(biāo)位置處的應(yīng)力結(jié)果如表1所示。 

　　由表1中計(jì)算結(jié)果可知，在坐標(biāo)為20～25m的位置，由溫差引起的墻體主拉應(yīng)力大于磚砌體的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，故該段內(nèi)存在溫度裂縫。并由主拉應(yīng)力的作用方向可知，所產(chǎn)生的裂縫為斜裂縫，該斜裂縫并非是一直線，而是一條變化的曲線。通過(guò)理論計(jì)算確定的裂縫位置及方向與實(shí)際情況相符。 

　　圖3為在不同預(yù)壓應(yīng)力下由溫差引起的墻體各點(diǎn)的主拉應(yīng)力變化曲線。預(yù)壓應(yīng)力大小從0MPa增加到0.8MPa，每一級(jí)加載0.2MPa。圖3中虛線表示該砌體對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，即墻體開(kāi)裂的臨界值0.16MPa。 

　　由圖3可以看出，隨著預(yù)壓應(yīng)力的逐漸增大，墻體各點(diǎn)的主拉應(yīng)力依次減小，墻體的開(kāi)裂位置逐漸由中部向兩端靠近，裂縫逐漸減小，說(shuō)明預(yù)壓應(yīng)力對(duì)砌體房屋墻體的溫度裂縫起到了明顯的控制作用。對(duì)于本計(jì)算模型，當(dāng)施加的預(yù)壓應(yīng)力增加到0.8MPa時(shí)，由溫度應(yīng)力引起的墻體斜裂縫隨之消失。 

　　4 結(jié)語(yǔ) 

　　通過(guò)對(duì)不同預(yù)壓應(yīng)力下的磚混結(jié)構(gòu)房屋墻體進(jìn)行溫度應(yīng)力分析，計(jì)算結(jié)果表明，施加一定的預(yù)壓應(yīng)力可以起到減小溫度裂縫的作用。一般可通過(guò)在墻頂砌筑女兒墻或設(shè)置混凝土壓頂?shù)葮?gòu)造措施來(lái)增加墻體頂部的預(yù)壓應(yīng)力，從而防止或減輕磚混結(jié)構(gòu)中墻體溫度裂縫的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮荷載和抗震方面的問(wèn)題外，對(duì)由溫度應(yīng)力引起的裂縫同樣需要予以重視。除此以外，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，同樣需要保證施工質(zhì)量，防止墻體因?yàn)槭┕べ|(zhì)量問(wèn)題而產(chǎn)生“人為裂縫”。 

　　參考文獻(xiàn)： 

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