浅谈建筑结构中填充墙裂缝的控制
【摘 要】混凝土框架结构和剪力墙结构是目前多高层建筑最常用的建筑形式，但填充墙常出现开裂现象。由于结构的破坏和倒塌都是从裂缝的扩展开始的，所以人们往往对裂缝产生一种破坏前兆的恐惧感。虽然有很多裂缝只是“表面性”的，对结构的承载能力或使用功能无任何影响，但可能有碍观瞻，或引起对工程质量的疑虑。本章拟就裂缝的解决办法作以阐述。
【关键词】填充墙；裂缝；柔性连接
1. 前言
随着我国墙改、住房商品化的进展，人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高，对建筑物墙体裂缝控制的要求也更为严格。因此，填充墙裂缝的控制已经成为整个建筑行业共同关注的课题。许多学者都开始针对建筑结构中填充墙的裂缝展开研究。要控制建筑物墙体的裂缝，除合理选择墙体材料（即应优先选用与框架结构混凝土的线膨胀系数相近、吸水率较小、材料强度较高、轻质、孔洞率较大的块材作为填充墙的砌体材料，如陶粒混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等）外，最主要的是优化施工设计及加强施工质量管理。
2. 优化施工设计
2.1 细心认真地设计施工图。对拟建房屋体形应力求简单，力学模型要做到尽量准确，传力清楚；荷载统计无误。合理设置沉降缝将房屋划分成若干个刚度较好的单元，或将沉降不同的部分隔开一定距离，其间可设置能自由沉降的悬挑结构。
2.2 避免地基不均匀沉降引起裂缝。避免地基不均匀沉降可加强对地基的检测，发现有不良地基应及时妥善处理；其次，在对建筑结构房屋基础形式的选择时要充分考虑其不均匀沉降，尤其是对进行地基人工处理的框架结构更应考虑不均匀沉降对框架变形的影响，合理选择地基处理方式，并应计算沉降量，预估框架变形程度。
2.3 防止收缩和温度变化引起裂缝。另外，要合理合理设计保温隔热层、伸缩缝和沉降缝，控制好框架的侧移变形。
（1）在墙体中设置伸缩缝。将过长的房屋伸缩缝应设在因温度和收缩变形可能引起应力集中、砌体产生裂缝可能性最大的地方。
（2）屋面设保温隔热层。屋面的保温隔热层或刚性面层及砂浆找平层应设分隔缝，分隔缝的间距不宜大于6m，并与女儿墙隔开，其缝宽不小于30mm。屋面施工宜避开高温季节。
（3）楼（屋）面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体宜适当设置水平钢筋。
（4）遇有较长的现浇屋面混凝土挑檐、圈梁时，可分段施工，预留伸缩缝，以避免砼伸缩对墙体的不良影响。
2.4 避免房屋设计上构造处理不当引起裂缝。
2.4.1 填充墙体中合理设置拉结钢筋、构造柱、水平系梁。
（1）唐教授5针对设置拉结钢筋、构造柱、水平系梁等不同构造措施的砌体填充墙框架结构进行了抗震性能试验研究，结果表明：设置水平系梁以及同时设置水平系梁和构造柱的砌体填充墙的开裂荷载要高于其他构造措施时填充墙的开裂荷载。说明在填充墙体中设置构造柱和水平系梁能有效抑制墙体中裂缝的产生。因此，在设计中，当填充墙长度超过5m或墙长大于2倍层高时，墙顶与框架梁宜有拉接措施，墙体中部应加设构造柱3；当墙厚不大于120mm且墙高不小于3m以及墙厚不小于180mm且墙高不小于4m时，在墙中部（或门窗洞口顶）设置与柱及钢筋砼墙连接的通长钢筋混凝土水平墙梁；沿墙全长设置2根直径6mm间距500mm的拉结钢筋。
（2）另外，根据孙教授6的研究结论，可用加设构造柱的方法来减小各楼层框架梁的最大挠度，从而减轻砌块填充墙的开裂；尤其是在“梁搭梁”交叉点处类似“弹性支座”，其挠度比刚性支座要大，支承于其上的墙体容易出现裂缝，所以，在Z形或十字形、T形、L形交叉梁下有砌块填充墙时，其交叉点处应设构造柱。
2.4.2 填充墙与框架的构造连接。
（1）在框架结构的设计计算中，一般也不考虑构造柱的受力作用，只能把墙体当作荷载处理，采用填充墙与框架脱开的方法与框架设计时的假设相符。唐教授4 通过试验研究了带竖向缝槽砌体填充墙框架结构的抗震性能，试验结果表明：柔性连接砌体填充墙框架结构模型（即在填充墙与框架之间设置缝宽25mm的竖向缝槽）的填充墙初裂荷载大于整体砌体填充墙框架结构模型，即填充墙与框架柱间设置的竖向缝槽减弱了填充墙与框架柱间的相互作用，延缓了砌体填充墙的开裂。
（2）《砌体结构设计规范》GB50003-2011第6.3.4条规定“填充墙与框架的连接，可根据设计要求采用脱开或不脱开的方法。有抗震设防要求时宜采用填充墙与框架脱开的方法”。 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.7条文说明中提到“建议填充墙与框架之间采用柔性连接或彼此脱开，可只考虑填充墙的重量而不计其刚度和强度的影响”。但是，采用填充墙与框架脱开的方法在有关规范及图集中均未明确具体构造做法，监理及施工技术人员也没有相关经验，以至于这种方法广泛应用受阻。
3. 加强施工管理
3.1 填充墙要等主体施工完后再砌筑，不可与主体同步施工。填充墙正好与其名称相一致，是梁施工后再填充的，从规范中找不出同步施工的条文。 承重梁的内力和截面设计是根据梁下是悬空的计算简图求得的，任意改变荷载，改变受力状态，例如在梁正弯区、挑梁下口进行砌体同步施工，导致支承模糊，受力不明确，致使构件受力状况完全或部分改变、下层结构超荷而出现裂缝甚至破坏。所以，填充墙要等主体施工完后再砌筑，主体施工时，预留构造柱插筋，砌完墙体之后再浇构造柱。
3.2 填充墙砌完后，砌体还将产生一定变形，施工不当，不仅会影响砌体与梁或板底的紧密结合，还会产生结合部位的水平裂缝。 因此，填充墙砌至接近梁、板底时，应留一定空隙，等填充墙砌筑完毕并应至少间隔7d后，再用斜砌法将其补砌挤紧2，对不能砌至梁、板底的砌体须在墙顶设置压顶圈梁。
3.3 构造柱顶与框架梁底采用柔性连接。 （1）《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.7.3条规定：“附着于楼、屋面结构上的非结构构件，以及楼梯间的非承重墙体，应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备” 。但孙教授6针对框架不设置构造柱时的竖向位移以及跨中弯距与设置构造柱时进行了建模对比分析，结论表明，框架结构在设置了构造柱后，框架梁受力发生了较大变化，刚度较小的楼层梁弯矩减幅较大，而刚度较大的楼层梁弯矩增幅也较大，存在着偏于不安全的情况。故设置构造柱可能会对框架梁的受力和配筋带来影响，与设计时的计算简图不符。所以在实际设计中，应适当增加底部楼层框架梁的跨中钢筋，并明确指示施工时先浇主体结构后砌填充墙，最后浇筑混凝土构造柱，尽量减少构造柱受力。
（2）构造柱顶与框架梁底采用刚性连接无疑是最可靠的连接，但根据孙教授的研究，会改变框架梁的受力状态，不但无法满足建筑抗震设计规范层间位移角的要求，而且对主体刚度的影响也难以准确考虑。若采用柔性连接，房屋交付使用后，由于使用荷载骤增，即使结构梁板产生一定的变形，也不会引起填充墙的开裂。
（3）构造柱顶与框架梁底采用柔性连接方法：构造柱竖向受力主筋与梁内预留钢筋搭接，但混凝土与填充墙均不砌到顶，留下约20mm空隙，墙顶采用立砖斜砌，柱顶填塞聚苯板。根据规范要求及相关资料综合分析，为了增加墙体的稳定性和结构的整体性，构造柱应与底梁和顶梁有效连接，构造柱的主筋应插入梁内并满足锚固长度。
4. 绪论
砌体填充墙虽为非结构构件，但其开裂带来的问题仍然随处可见。除了应严格按照规范施工，抓好施工管理，同时要从设计、施工阶段，针对结构、材料特点，采取相应的构造措施，基本可以保障填充墙体正常使用阶段的安全，从抗震角度也可以有效缓解地震引起的填充墙开裂或倒塌。只有舍得投入，才能真正解决墙体开裂的问题。
参考文献
[1] 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010.
[2] 《砌体工程施工质量验收规范》GB50203-2002.
[3] 《砌体结构设计规范》GB50003-2011.
[4] 《带竖缝砌体填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究》唐兴荣，刘利花，周振轶，杨亮。《建筑结构学报》第33卷第10期2012年10月.
[5] 《不同构造措施的砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究》唐兴荣，杨亮，刘利花，周振轶。《建筑结构学报》第33卷第10期2012年10月.
[6] 《设置框架结构构造柱的几个问题》孙伟民，张怀金。《建筑技术》第36卷（2005年）第2期.
