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基于空调效应下的砌体温度裂缝理论分析

范文

何潇鑫

摘要：本文以韶山市某商住楼项目为研究对象，对温度裂缝产生的原因进行了分析。

Abstract： This article takes a commercial and residential building project in Shaoshan City as the research object， and analyzes the causes of temperature cracks.

关键词：空调效应;温度裂缝;剪应力法

Key words： air conditioning effect;temperature crack;shear stress method

中图分类号：TU364 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）19-0157-02

1 ?韶山市某商住楼项目墙体检测

1.1 工程概况

韶山市某商住楼建于2009年，砖混结构，混凝土强度等级为C20，墙体厚240mm，为M10，M5.0组合砖砌体，局部为底框结构（地下车库区域）。据该楼西面六楼业主反映，其六楼厕所墙体在使用过程中逐渐出现了一条较长的裂缝（图1）。

1.2 现场检测内容

1.2.1 西面六楼主卫墙体裂缝检测

根据现场检测，测试裂缝从墙右下角到左上角大致呈45°分布，如图3所示;对裂缝上的5个位置进行测宽，结果如表1所示。

1.2.2 西面2楼（底框上楼层）对应位置墙体裂缝检测

由于底框架位于1楼，所以为了检测是否因为沉降缝导致的6楼裂缝，因此，在2楼相同位置进行了观测，未见有明显可见裂缝分布。

1.2.3 西墙面倾斜测量

通过TS30全站仪对西墙面的1楼和4楼进行观测。根据现场检测结果表明，测量墙体局部倾斜值均小于《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）中0.002的要求，因此可以基本排除地基沉降造成的裂缝。

1.2.4 西墙底部圈梁检测

对西墙面上1楼和4楼的观测点以及西墙底部梁的观测，均未发现明显裂缝和变形，因此，基本可以排除承载力不足因素导致6楼厕所墙体出现的裂缝。

1.3 现场检测结果分析

根据现场检测发现，该裂缝所在的西面外墙未见明显倾斜，满足现行规范要求;二层对应墙体亦未见明显可见裂缝分布，表明因地基沉降引起的原因可基本排除;该裂缝所在的底层局部圈梁未见明显裂缝及变形，挠度测量结果满足现行规范要求;同时经图纸复核，该墙体位于顶层，其所受荷载相对较小，且楼下对应位置墙体亦未见有相应裂缝出现，故而承载力不足引起的开裂亦可排除。

综上所述，韶山市某商住楼西面六楼主卫墙体裂缝的产生原因为温度变形导致，与墙体自身承载力及地基沉降变形关系不大，因为裂缝开展的时间为7、8月份，在湖南地区7，8月是夏季最高温度所在季节（户外温度可以高达60°C以上），又因为户主在夏季主动采取降温措施，使得室内温度保持在恒温20°C左右，因此判断该室内墙体裂缝开裂原因为空调效应导致的室内外温差引起的温度应力，从而导致墙体发生裂缝。

2 ?砌体结构温度应力理论分析

2.1 剪应力法计算砌体结构温度应力

王铁梦教授在《工程结构裂缝控制》一书详细介绍了剪应力法计算温度应力公式推导过程[1]，其最终计算公式如下：

2.2 材料参数取值

2.2.1 室内外温度取值

本文工程实例计算分析对象为韶山市某商住楼6层浴室东面墙体。计算时仅考虑结构外墙、屋面板及室内空调恒温情况下的夏季日照温差。由于该层6层为顶层，湖南日照温差比较高，为简化计算，假定西面外墙溫差、东面外墙温差与屋面板温差相同，皆为60°C，室内温度因为空调效应缘故，假定室内温度为20°C。

2.2.2 混凝土的弹性模量

根据混凝土结构设计规范（GB50010-2011）可知，C20混凝土的弹性模量为2.55×104MPa。

2.2.3 线膨胀系数及水平阻力系数

根据王铁梦教授的剪应力法可知，由于四面墙体皆为砖砌体结构，墙的线膨胀系数=5×10-6;由于屋面板为混凝土结构，屋面板的线膨胀系数=10×10-6;因此水平阻力系数，参考混凝土板与砖墙=0.3～0.6N/mm3，考虑其最不利因素，取其最大值=0.6N/mm3。

2.3 剪应力法计算过程

2.4 计算结果分析

根据表2砌体沿灰缝截面破坏时强度设计值[3]可知，该砌体的剪应力0.574已经远远大于外墙所能承受的温度应力数值，因此该墙体无法抵抗该温度应力值。证明空调效应导致的室内外温差是可以导致墙体产生裂缝的。

3 ?结论与展望

3.1 结论

①本文通过现场检测发现，该裂缝所在的西面外墙未见明显倾斜、二层对应墙体亦未见明显可见裂缝分布，表明因地基沉降引起的原因可基本排除;该裂缝所在的底层局部圈梁未见明显裂缝及变形，挠度测量结果满足现行规范要求;同时经图纸复核，该墙体位于顶层，其所受荷载相对较小，且楼下对应位置墙体亦未见有相应裂缝出现，承载力不足引起的开裂亦可排除。因此，其结果表明该裂缝的形成原因有别于以往砌体结构季节温差、沉降及受力裂缝。

②本文通过剪应力法理论计算，计算结果表明：室外墙体所受的应力已经大于墙体所能承受的最大温差应力，表明夏季因空调效应原因产生的室内外温差是可以导致砖砌体开裂的。

3.2 展望

剪应力法计算结果虽然证明空调效应能够导致砖砌体开裂，但是其研究对象为结构外墙，结合韶山市某商住楼项目实际情况，该墙体外墙完好，而开裂墙体为室内隔墙，故该项目墙体裂缝开展机理还有待进一步研究。

参考文献：

[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[2]李庆红，董杰，马玉洁，王华英.砌体结构温度裂缝的防控及处理措施[J].工业建筑，2008.

[3]闫一江.混凝土小型空心砌块墙体数值模拟及刚度研究[D].湖南：湖南大学硕士学位论文，2007.

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