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摘要:本文分析了彻体结构裂缝的成因,讨论了影响砌体结构开裂的因素,并针对这些影响因素提出了与之相对应的防治措施。
关键词:彻体结构;裂缝;原因;控制
中图分类号:TV543+.6 文献标识码:A文章编号:
砌体属于脆性材料,裂缝的存在降低了墙体的质量,如整体性、耐久性和抗震性能,同时墙体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成不良影响。特别是随着我国墙改、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,对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严格。由于建筑物的质量低劣,如墙体裂缝、渗漏等涉及的纠纷或官司也越来越多,建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准。因此加强砌体结构,特别是新材料砌体结构的抗裂措施,已成为工程量、国家行政主管部门,以及房屋开发商共同关注的课题。
1 裂缝对砌体结构建筑物的危害
产生砌体结构裂缝的原因很多,如不均匀沉降、温度变化导致的热胀冷缩、干缩变形等,或是各种因素的综合作用结果。按裂缝的成因,墙体裂缝可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。各种直接荷载作用下,墙体产生的裂缝称为受力裂缝,而砌体因收缩、温度、湿度变化、地基沉陷不均匀等引起的裂缝是非受力裂缝,又称为变形裂缝。砌体结构出现裂缝和产生变形对建筑物的危害主意表现在结构安全性和房屋使用功能两个方面,砌体结构受力裂缝的出现预示着结构承载力可能不足,结构变形裂缝的出现虽然对砌体抗压承载力没有直接影响,但贯穿性裂缝的形成会降低结构的整体稳定性和抗震性能。外墙、楼板和屋面结构裂缝会影响结构防水,造成房屋渗漏,明显的结构裂缝或较大的变形会影响建筑物的美观。
2 砌体结构变形裂缝产生的原因
2.1. 温差变形引发的砖砌体裂缝
这类裂缝较典型和普遍的是建筑物(特别是那些纵向较长的)顶层两端内外纵墙上的斜裂缝,其形态呈“八”字或“X”型,且显对称性,但有时仅一端有,轻微者仅在两端1~2个开间内出现,严重者会发展至房屋两端1/3纵长范围内,井由顶层向下几层发展。此类型缝对那种刚性屋面平屋顶、未设变形缝、隔热层的房屋,更易发生。产生的直接原因是混凝土结构屋面的伸缩变形牵引其下砖彻体超过其材料抗拉强度的结果。对于砖砌体结构,混凝土线膨胀系数比砖砌体近似大一倍,当外界温度升高时,混凝土顶盖变形大,墙体变形相对较小,导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力,使屋盖受压,墙体受拉、受剪。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大時,墙体就会产生温度裂缝。
2.2. 基础不均匀沉降引起的裂缝
长条形建筑物的下部纵墙上常会产生八字形裂缝或单方向斜裂缝,下部缝宽较大,向上逐渐缩小,在房屋建成不久就会出现,它的数量和宽度随时间而发展。主要是由于地基承载力结构刚度上的差异使建筑物沉降不均匀引起的,当差异沉降积累到一定的数值时,基础及上部结构失去了支承,其重量只能由砖砌体承担,使得砖砌体上产生了附加的拉力和剪力。当这种附加的拉力和剪力超过了砖砌体的承载能力后,砖砌体上便出现了裂缝
窗间墙常会出现水平裂缝。一般在窗间墙的上下对角线处成队出现,沉降大的一边裂缝在下,沉降小的一边裂缝在上。主要是在不均匀沉降过程中,建筑物沉降单元上部受到阻力作用,使窗间墙受到较大的水平剪力,产生上下部位的水平裂缝
3 砌体结构裂缝的预防措施
大量工程实践表明,控制裂缝应该防患于未然,特别是在设计时就要考虑如何预防裂缝的产生。砖砌体由于本身的特点,对于不均匀沉降和温度应力都很敏感,一旦出现了裂缝就无法啮合,当危及到安全时还要采取加固措施,既影响美观又影响使用,有的即使进行了加固也不能恢复其本来面貌,因此对砖砌体的裂缝问题,应着眼于预防,把症害消除在发生之前。根据以上分析,提出以下几点预防措施:
3.1 温度变化引起的墙体开裂
防止主要由温度变化引起的砌体结构开裂,宜采取下列措施:
①减少混凝土构件的外露面,外纵墙厚度宜采取370mm,圈梁和构造柱厚度宜采取240mm,圈梁和构造柱外仍有一砖墙厚,使圈梁和构造柱不暴露在大气中,有利于控制温度应力引起的墙体裂缝;
②在现浇屋盖部分及现浇挑檐,每隔15米左右设后浇缝一道,缝宽600~800mm,缝内混凝土断开,钢筋不断,待主体结构完成需做保温层前,再灌注混凝土,混凝土强度提高一级,并加膨胀剂;
③当采用整体式或装配式的钢筋混凝上屋盖时,宜在屋盖上设置保温层或隔热层,屋面保温(隔热)层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝,分隔缝间距不宜大于6m,并与女儿墙隔开,其缝宽不小于30mm,缝内用弹性防水油膏填实;
④在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;
⑤当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性防水油膏填实;
⑥女儿墙应设置构造柱,构造柱间距不宜大于4m,构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起,女儿墙压顶应设伸缩缝,间距不宜大于12m,缝宽宜为20mm,缝内用弹性防水油膏填实;
⑦面积较大的墙体及顶层墙体内适当增设构造柱,适当配置水平钢筋或水平钢筋混凝土带,如墙体长度超过5m,可在中间设置钢筋混凝土构造柱;当墙体高度超过3m(120mm厚墙)或4m(180mm厚墙)时,须在墙中腰处增设水平钢筋或水平钢筋混凝土腰带;
⑧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设置温度缝,间距应满足现行《砌体结构设计规范》的规定外,还宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不宜大于30m;
⑨对房屋较长、平面形状较复杂、构造和刚度不同的房屋,可每隔一定的距离将屋盖、楼盖、墙体或其他有关构件断开,形成若干较小的单元,每个单元因温度变形和收缩产生的拉力大大减小,从而防止裂缝的出现。
3.2 地基沉降引起的开裂
防止主要由地基沉降引起的裂缝,可采用下列措施:
①增强基础刚度和强度,增大基础圈梁的刚度。
②建筑物的体型力求简单,控制建筑物的长高比及合理布置墙体、控制内横墙间距来增强整体的空间刚度和强度;
③合理设置沉降缝。在建筑物平面转折处、建筑高度荷载差异处、结构基础类型不同处以及地基土压缩性有显著差异处设置沉降缝;
④减轻结构自重,调整各部分的荷载分布,基础宽度或埋置深度,使建筑物受力均衡;
⑤增强建筑物的刚度和强度,提高墙体的抗剪强度。设置封闭圈梁和构造柱,特别是增强顶层和底层圈粱、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等。
⑥改变基础底面尺寸,减小或调整基底的附加应力,对沉降不均匀或地基土压缩性不均匀的建筑物可采用不同的基地附加应力来使不同荷载的基础沉降量接近。
4 加固处理方法
采取砌体灰缝中嵌筋法是将裂缝墙体灰缝剔除,用空压机吹扫干净灰缝,用结构胶将φ6钢筋嵌入灰缝中,外抹水泥砂浆保护层,可有效抑制墙体裂缝达2倍以上强度。此方法施工简单且有效提高了砖砌体抗裂缝能力。也可采用砌体墙外贴钢筋网片,喷射细石混凝土,增加砖砌体整体刚度,抑制裂缝发展,但此方法施工工艺复杂,施工作业面大,施工周期长。综上所述,施工中应采取多种方法结合的措施减少温度缝的产生,产生裂缝后可根据现场情况进行加固补强。
5 结束语
砌体裂缝因温差和砖的材质因素产生的较为普遍,而以沉降、超载致裂的危害较大,但其危害性和处理方法也不能一概而论,在具体处理时务须正确区分,对症防治,且以防为主的治理原则。砌体结构裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且较为普遍,轻微者影响建筑物美观,造成渗漏水,严重者降低建筑结构的承载力、刚度、稳定和整体性、耐久性,甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。因此,正确分析原因、切实加以防治十分必要。
参考文献:
[1] 肖亚明,砌体结构裂缝与控制问题研究综述,全国工程学术会议论文集,2006.
[2] 苑振芳,砌体结构的局部配筋对裂缝控制和伸缩缝间距影响的讨论,《工程建议标准化》2008,(10).
[3] 配置灰缝钢筋砌体的裂缝控制,国际砌体会议论文集,2007.
关键词:彻体结构;裂缝;原因;控制
中图分类号:TV543+.6 文献标识码:A文章编号:
砌体属于脆性材料,裂缝的存在降低了墙体的质量,如整体性、耐久性和抗震性能,同时墙体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成不良影响。特别是随着我国墙改、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,对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严格。由于建筑物的质量低劣,如墙体裂缝、渗漏等涉及的纠纷或官司也越来越多,建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准。因此加强砌体结构,特别是新材料砌体结构的抗裂措施,已成为工程量、国家行政主管部门,以及房屋开发商共同关注的课题。
1 裂缝对砌体结构建筑物的危害
产生砌体结构裂缝的原因很多,如不均匀沉降、温度变化导致的热胀冷缩、干缩变形等,或是各种因素的综合作用结果。按裂缝的成因,墙体裂缝可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。各种直接荷载作用下,墙体产生的裂缝称为受力裂缝,而砌体因收缩、温度、湿度变化、地基沉陷不均匀等引起的裂缝是非受力裂缝,又称为变形裂缝。砌体结构出现裂缝和产生变形对建筑物的危害主意表现在结构安全性和房屋使用功能两个方面,砌体结构受力裂缝的出现预示着结构承载力可能不足,结构变形裂缝的出现虽然对砌体抗压承载力没有直接影响,但贯穿性裂缝的形成会降低结构的整体稳定性和抗震性能。外墙、楼板和屋面结构裂缝会影响结构防水,造成房屋渗漏,明显的结构裂缝或较大的变形会影响建筑物的美观。
2 砌体结构变形裂缝产生的原因
2.1. 温差变形引发的砖砌体裂缝
这类裂缝较典型和普遍的是建筑物(特别是那些纵向较长的)顶层两端内外纵墙上的斜裂缝,其形态呈“八”字或“X”型,且显对称性,但有时仅一端有,轻微者仅在两端1~2个开间内出现,严重者会发展至房屋两端1/3纵长范围内,井由顶层向下几层发展。此类型缝对那种刚性屋面平屋顶、未设变形缝、隔热层的房屋,更易发生。产生的直接原因是混凝土结构屋面的伸缩变形牵引其下砖彻体超过其材料抗拉强度的结果。对于砖砌体结构,混凝土线膨胀系数比砖砌体近似大一倍,当外界温度升高时,混凝土顶盖变形大,墙体变形相对较小,导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力,使屋盖受压,墙体受拉、受剪。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大時,墙体就会产生温度裂缝。
2.2. 基础不均匀沉降引起的裂缝
长条形建筑物的下部纵墙上常会产生八字形裂缝或单方向斜裂缝,下部缝宽较大,向上逐渐缩小,在房屋建成不久就会出现,它的数量和宽度随时间而发展。主要是由于地基承载力结构刚度上的差异使建筑物沉降不均匀引起的,当差异沉降积累到一定的数值时,基础及上部结构失去了支承,其重量只能由砖砌体承担,使得砖砌体上产生了附加的拉力和剪力。当这种附加的拉力和剪力超过了砖砌体的承载能力后,砖砌体上便出现了裂缝
窗间墙常会出现水平裂缝。一般在窗间墙的上下对角线处成队出现,沉降大的一边裂缝在下,沉降小的一边裂缝在上。主要是在不均匀沉降过程中,建筑物沉降单元上部受到阻力作用,使窗间墙受到较大的水平剪力,产生上下部位的水平裂缝
3 砌体结构裂缝的预防措施
大量工程实践表明,控制裂缝应该防患于未然,特别是在设计时就要考虑如何预防裂缝的产生。砖砌体由于本身的特点,对于不均匀沉降和温度应力都很敏感,一旦出现了裂缝就无法啮合,当危及到安全时还要采取加固措施,既影响美观又影响使用,有的即使进行了加固也不能恢复其本来面貌,因此对砖砌体的裂缝问题,应着眼于预防,把症害消除在发生之前。根据以上分析,提出以下几点预防措施:
3.1 温度变化引起的墙体开裂
防止主要由温度变化引起的砌体结构开裂,宜采取下列措施:
①减少混凝土构件的外露面,外纵墙厚度宜采取370mm,圈梁和构造柱厚度宜采取240mm,圈梁和构造柱外仍有一砖墙厚,使圈梁和构造柱不暴露在大气中,有利于控制温度应力引起的墙体裂缝;
②在现浇屋盖部分及现浇挑檐,每隔15米左右设后浇缝一道,缝宽600~800mm,缝内混凝土断开,钢筋不断,待主体结构完成需做保温层前,再灌注混凝土,混凝土强度提高一级,并加膨胀剂;
③当采用整体式或装配式的钢筋混凝上屋盖时,宜在屋盖上设置保温层或隔热层,屋面保温(隔热)层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝,分隔缝间距不宜大于6m,并与女儿墙隔开,其缝宽不小于30mm,缝内用弹性防水油膏填实;
④在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;
⑤当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性防水油膏填实;
⑥女儿墙应设置构造柱,构造柱间距不宜大于4m,构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起,女儿墙压顶应设伸缩缝,间距不宜大于12m,缝宽宜为20mm,缝内用弹性防水油膏填实;
⑦面积较大的墙体及顶层墙体内适当增设构造柱,适当配置水平钢筋或水平钢筋混凝土带,如墙体长度超过5m,可在中间设置钢筋混凝土构造柱;当墙体高度超过3m(120mm厚墙)或4m(180mm厚墙)时,须在墙中腰处增设水平钢筋或水平钢筋混凝土腰带;
⑧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设置温度缝,间距应满足现行《砌体结构设计规范》的规定外,还宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不宜大于30m;
⑨对房屋较长、平面形状较复杂、构造和刚度不同的房屋,可每隔一定的距离将屋盖、楼盖、墙体或其他有关构件断开,形成若干较小的单元,每个单元因温度变形和收缩产生的拉力大大减小,从而防止裂缝的出现。
3.2 地基沉降引起的开裂
防止主要由地基沉降引起的裂缝,可采用下列措施:
①增强基础刚度和强度,增大基础圈梁的刚度。
②建筑物的体型力求简单,控制建筑物的长高比及合理布置墙体、控制内横墙间距来增强整体的空间刚度和强度;
③合理设置沉降缝。在建筑物平面转折处、建筑高度荷载差异处、结构基础类型不同处以及地基土压缩性有显著差异处设置沉降缝;
④减轻结构自重,调整各部分的荷载分布,基础宽度或埋置深度,使建筑物受力均衡;
⑤增强建筑物的刚度和强度,提高墙体的抗剪强度。设置封闭圈梁和构造柱,特别是增强顶层和底层圈粱、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等。
⑥改变基础底面尺寸,减小或调整基底的附加应力,对沉降不均匀或地基土压缩性不均匀的建筑物可采用不同的基地附加应力来使不同荷载的基础沉降量接近。
4 加固处理方法
采取砌体灰缝中嵌筋法是将裂缝墙体灰缝剔除,用空压机吹扫干净灰缝,用结构胶将φ6钢筋嵌入灰缝中,外抹水泥砂浆保护层,可有效抑制墙体裂缝达2倍以上强度。此方法施工简单且有效提高了砖砌体抗裂缝能力。也可采用砌体墙外贴钢筋网片,喷射细石混凝土,增加砖砌体整体刚度,抑制裂缝发展,但此方法施工工艺复杂,施工作业面大,施工周期长。综上所述,施工中应采取多种方法结合的措施减少温度缝的产生,产生裂缝后可根据现场情况进行加固补强。
5 结束语
砌体裂缝因温差和砖的材质因素产生的较为普遍,而以沉降、超载致裂的危害较大,但其危害性和处理方法也不能一概而论,在具体处理时务须正确区分,对症防治,且以防为主的治理原则。砌体结构裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且较为普遍,轻微者影响建筑物美观,造成渗漏水,严重者降低建筑结构的承载力、刚度、稳定和整体性、耐久性,甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。因此,正确分析原因、切实加以防治十分必要。
参考文献:
[1] 肖亚明,砌体结构裂缝与控制问题研究综述,全国工程学术会议论文集,2006.
[2] 苑振芳,砌体结构的局部配筋对裂缝控制和伸缩缝间距影响的讨论,《工程建议标准化》2008,(10).
[3] 配置灰缝钢筋砌体的裂缝控制,国际砌体会议论文集,2007.