1.1 从著名混凝土建筑的裂缝谈起

混凝土裂缝是普遍现象，但不是必然现象。绝大多数混凝土裂缝是可以避免的。

一些混凝土建筑由于技术和管理原因出现了各种裂缝。我们先看几个著名建筑的裂缝实例，从而对裂缝危害有一个直观的认识。

1.上海喜马拉雅中心

矶崎新是享誉世界的日本建筑师，2019年普利兹克奖获得者，上海喜马拉雅中心是他的得意作品，于2011年建成（图1-1)。

图1-1 上海喜马拉雅中心

这个项目由两座高层建筑和高层建筑之间的裙楼组成。高层建筑下部用了玻璃纤维增强水泥（GRC）格栅表现中国文化元素；裙楼结构及外墙采用丛林似的非线性现浇清水混凝土（图1-2)。矶崎新对GRC格栅和非线性清水混凝土的艺术构思引以为自豪，但这两部分都出现了许多裂缝。

图1-2 GRC格栅和非线性清水混凝土

（1）清水混凝土裂缝 清水混凝土裂缝包括：

1）龟裂（图1-3，彩插图C-9）。所有龟裂都与混凝土材质有关，由非荷载效应导致。或因干燥收缩，或因温度收缩；或因碳化收缩，或因碱-骨料反应膨胀所致。喜马拉雅中心的龟裂与碱-骨料反应有关，分析详见第4章。

2）墙根处水平与竖向裂缝（图1-4）。此处裂缝有修补痕迹，修补的应当是龟裂。水平与竖向裂缝应属于碱-骨料反应膨胀裂缝，碱-骨料反应裂缝在钢筋部位会沿着钢筋开裂，分析详见第4章。

图1-3 现浇清水混凝土墙体表面龟裂

图1-4 现浇清水混凝土墙根水平与竖向裂缝

左右两侧的竖向裂缝，特别是右侧较宽的裂缝，应当是混凝土墙体干燥或温度收缩变形受到约束所致，分析详见第8章。

3）洞口上部竖向裂缝（图1-5）。洞口上部的竖向裂缝应当是墙体形体突变形成对温度收缩变形的刚性约束所致，分析详见第8章。

图1-5 现浇清水混凝土墙洞口顶部的竖向裂缝

4）洞口上部斜裂缝（图1-6）。斜裂缝或与剪切有关，或与沉降有关，此斜裂缝应当是剪切与温度收缩变形受到刚性约束形成的拉力共同作用产生的，分析详见第8章。

图1-6 剪切与拉力作用产生的斜裂缝

5）水平裂缝（图1-7）。墙体水平裂缝有4种可能：或由水平施工缝所致；或由碱-骨料反应所致；或由墙体平面外弯矩所致；或由钢筋保护层过薄导致钢筋锈蚀胀裂所致。

此裂缝处可见铁锈及钢筋，属于曲面墙体局部钢筋保护层过薄导致钢筋锈蚀胀裂，分析详见第6章。

（2）GRC格栅裂缝 GRC格栅裂缝包括：

1）竖柱横裂缝与阴角处裂缝（图1-8）。竖柱横裂缝或因龙骨变形传递给GRC构件所致，或因柱纵向干湿变形受到约束所致，裂缝处可能是壁厚较薄处。阴角处裂缝应属于应力集中裂缝，因GRC构件的干湿变形受到转角形体约束所致。具体分析详见第11章。

图1-7 曲面墙体局部钢筋保护层过薄导致钢筋锈蚀胀裂

图1-8 GRC构件横裂缝与阴角处裂缝

2）构件交叉处的横、竖裂缝（图1-9）。竖向裂缝应为平面外收缩，即转角处平面外方向GRC构件的收缩，受到约束形成弯矩所致。阴角处裂缝是平面内构件收缩受到转角约束所致，并与竖向裂缝连通。具体分析详见第11章。

图1-9 GRC构件交叉处横、竖裂缝

3)构件交叉处斜裂缝（图1-10)。斜裂缝多与剪切有关。GRC构件安装节点对主体结构或二次结构位移没有适应性，主体结构或二次结构稍有变形，薄壁型构件就可能被拉裂或剪裂。具体分析详见第11章。

图1-10 GRC构件交叉部位斜裂缝

4）穿过3个构件的斜裂缝（彩插图C-46）。穿过3个构件的斜裂缝似与主体结构沉降或安装GRC构件的二次结构位移有关，应当是二次结构（钢结构）刚度不足、变形过大而GRC构件安装节点没有自由度所致。具体分析详见第11章。

喜马拉雅中心的这些裂缝不仅对安全性和耐久性不利，也大大影响了建筑大师作品的艺术效果。

2.纽约公园大道432号超高层公寓

美籍乌拉圭裔建筑师拉斐尔·维诺里设计的纽约公园大道432号公寓（彩插图C-1）建成于2015年，是当时纽约最贵的公寓。这座高426m 96层的超高层钢筋混凝土建筑是极简主义风格，清水混凝土结构柱梁与玻璃构成了外围护系统，清水混凝土是其重要的美学元素之一。

这样一座标志性超高层公寓，建成不久就出现了裂缝。

（1）底层柱子有明显的横裂缝与隐约的竖裂缝（图1-11）柱子的横裂缝或为偏心荷载形成的弯矩所致，或为钢筋保护层厚度不足的原因所致。该项目的裂缝应当与钢筋保护层厚度有关，横向裂缝是箍筋部位，竖向裂缝是纵向筋部位。横向箍筋在外，保护层更小，所以横向裂缝更明显一些。具体分析详见第6章。

（2）梁柱结合部位出现网状裂缝（图1-12）梁柱结合部位的网状裂缝应当与碱-骨料反应有关，具体分析详见第4章。

图1-11 公园大道432号的底部柱裂缝

图1-12 公园大道432号柱梁结合部位的裂缝

3.智利天主教大学UC创新中心

智利首都圣地亚哥的天主教大学UC创新中心是智利著名建筑师亚历杭德罗·阿拉维纳的作品。亚历杭德罗是2016年普利兹克奖获得者。UC创新中心是现浇钢筋混凝土墙围合起来的建筑（图1-13)，地上11层，地下3层，于2014年建成。

这座建筑钢筋混凝土墙体裂缝包括：

（1）墙体竖向裂缝（图1-14）墙体竖向裂缝是干燥收缩变形与温度收缩变形被端部转角刚性约束所致，具体分析详见第8章。

图1-13 智利天主教大学UC创新中心

图1-14 UC创新中心墙体竖向裂缝

（2）墙体斜裂缝（彩插图C-27）墙体平面内刚度很大，荷载效应形成的剪力产生斜裂缝的可能性不大，应当是由基础沉降所致。具体分析详见第8章。

（3）墙体竖向偏斜裂缝（图1-15）墙体竖向偏斜裂缝是收缩变形受到刚性约束与基础沉降共同作用所致。具体分析详见第8章。

（4）墙体孔洞处裂缝（图1-16）墙体孔洞处裂缝属于收缩变形引起的应力集中裂缝。具体分析详见第7章。

图1-15 剪力墙竖向偏斜裂缝

图1-16 墙体孔眼处应力集中裂缝

4.长沙梅溪湖文化中心

2017年建成的长沙梅溪湖文化中心是著名建筑师扎哈·哈迪德生前设计的作品，扎哈是2004年普利兹克奖获得者。文化中心包括三座非线性建筑，形体随意，建筑表皮使用了白色GRC幕墙（图1-17)。

图1-17 长沙梅溪湖文化中心

长沙梅溪湖文化中心裂缝控制得比较好，只在个别地方出现了裂缝，包括：

（1）GRC构件局部贯通性裂缝（彩插图C-43）GRC构件局部贯通性裂缝可能是由构件造型形成的刚性约束所致，也可能是由于GRC构件厚度不均匀，而导致在断面薄弱处产生开裂。

（2）GRC构件边缘裂缝（图1-18）GRC构件边缘处裂缝或因构件制作内角过薄，或因安装时碰撞所致。

（3）GRC构件表面龟裂（图1-19和图1-20）所有的龟裂都与材质问题有关，GRC龟裂也一样，主要原因或是水灰比较大，或因养护不好而导致，早期干燥所引起。

图1-18 GRC构件边缘裂缝

图1-19 GRC构件表面龟裂1

图1-20 GRC构件表面龟裂2

以上GRC裂缝的具体分析详见第11章。

5.山东荣成市青少年文化中心

山东荣成市青少年中心是2020年竣工的工程（图1-21)，是世界上少见的大型非线性连续现浇清水混凝土项目，艺术上获得广泛关注，被评为中国第5届装饰混凝土设计大赛金奖。

图1-21 山东荣成青少年中心

但该项目竣工前就出现了较多的墙体裂缝（图1-22)。

图1-22 山东荣成青少年中心入口两侧墙体的裂缝

（1）非线性墙体竖向裂缝（图1-23）非线性墙体的竖向裂缝多为干燥或温度裂缝，是受到基础、形体等刚性约束后不能自由变形而产生的。

图1-23 非线性连续清水混凝土墙体的裂缝

（2）墙体斜裂缝（图1-24）墙体的斜裂缝一般是由基础沉降、荷载不均匀与收缩变形刚性约束共同作用所导致的剪拉裂缝。

这些裂缝虽然对结构危害不大，但会影响耐久性、心理安全和建筑艺术效果。工程交付前，虽然施工企业对裂缝做了修补处理，以保证耐久性和心理安全不受影响，有的裂缝修补后在几米远的地方看痕迹不是很明显（图1-25)，但有的裂缝修补后不到半年又清晰可见（图1-26)。

图1-24 混凝土墙体45°斜裂缝（修补状态）

图1-25 裂缝修补后的效果

图1-26 混凝土裂缝修补半年后的情况

对荣成青少年中心混凝土裂缝成因的讨论详见第8章。