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摘要:长期以来,在房屋建筑的施工和使用过程中,常常会因为设计、施工环境、施工工艺、温度变化等原因,导致房屋建筑裂缝的出现。影响房屋建筑物的整体外与功能的发挥,降低房屋建筑的安全度,所以对房屋建筑裂缝的研究和分析是不容小觑的。本文结合工程实例及工程实践,分析房屋建筑裂缝产生的原因,壁并提出了具有针对性的防治策略以供参考。
关键词:房屋建筑;原因分析;对策
工程概况
某房屋建筑物主体为五层和六层的砖混结构。局部为二层(连廊)和三层的框架。某建筑完工5个月后部分端体出现裂缝。裂缝出现在主体部分的顶层墙体及教室的横梁上,框架部分未发现。横墙上的裂缝形状如图2所示,山墙上的裂缝开展较内横墙轻:图1照片为横墙裂缝:图2照片为梁端(近外墙处)裂缝;内纵墙在两端也出现斜裂缝,图3照片所示为纵墙在西山墙处的裂缝开展情况;内纵墙墙体中段范围内,板底与墙顶面间出现水平裂缝,该处粉刷层沿水平方向剥落。
经观侧,裂缝宽度在一口内如下变化:早上较窄,中午最宽1月中旬(最宽达lmm),下午5点后开始收缩。
二、裂缝属性判别
根据裂缝的自身特征,产生部位及该建筑屋面未设隔热层等情况,基本上可以判定这属于典型的温度裂缝。
三、温度裂缝产生的机理
现浇整体式或装配整体式钢筋砼楼盆及砖砌体,当气温超过其形成温度时就开始膨胀。由干钢筋砼的线膨胀系数大于砖砌体,顶板变形大。墙体变形小。摩擦阻力的存在使两者的变形相互约束,在顶板内引起压应力,墙体内产生水平拉应力和水平剪应力。一般情况下,墙体内拉应力数值较小,不致于引起竖向裂缝,但可和剪应力形成主拉应力。当顶板与墙体的自由变形差异较大,墙内主拉应力达到一定数量(抗拉强度)之后,便引起主拉应力斜裂缝或剪应力水平裂缝,裂缝多产生于竖向压力较小的顶层墙肩部位,称为“正八字”形裂缝。见图4。当气温低于其形成温度时,墙体处于压剪状态,由此产生的裂缝为“倒八字”形。本例中纵墙的正八字形裂缝较为明显,只是在西端男厕所门洞口处受到阻挡,没有延伸到墙边,见图3照片。
若板下是现浇梁,由于梁板间的强约束,会在梁中部(两端均可延伸时)或梁端部(另一端延伸受限制时)产生裂缝,后者见图2照片。
外墙由于受阳光直射,与屋盖的温差较小,裂缝开展程度较轻或不发生。本例中墙体裂缝较横墙要轻,而外纵墙上未发现裂缝。夏季,屋盖的温度往往高于气温,墙体不直接受阳光照射,加上表面粉刷层往往掺有灰膏或白水泥等浅色反光材料,其温度常低于气温,这无疑又加剧了温度裂缝的产生和开展。
本例中屋面未设隔热层是产生温度裂缝的直接原因,这与以往温度裂缝多出现在顶板无隔热层或隔热效果不佳的结构中情况相符。
四、墙体裂缝的应力状态分析
屋面做法如图5所示。
墙体材料:MU10机制黏土砖,M10混合砂浆。层高:3600mm;开间高:3600mm。
砼线膨胀系数,砖砌体线膨胀系数;
体顶层墙体及屋盖施工时间为11月下旬,日平均气温t=8℃。次年5月裂缝出现时,日最高气温为35℃,此时屋面温度℃,内墙表温度℃。
墙体及屋盖单元在产生温差时各自的应力及应变(即假定两者无联结时的情况)。
取墙体及其负担的屋盖单元验算如下。
屋盖单元。
自由伸长量:
拉应力:
拉力:
墙体。
自由伸长量:
拉应力:
拉力:
二者拉力差:
横墙内的水平剪应力:
故墙体内有可能产水平裂缝。
验证斜裂缝的产生:
斜裂缝上的拉力:
斜裂缝上的拉应力:
因此墻体斜裂缝有可能产生。
五、梁端裂缝处受力状态分析
以屋面梁为例;砼:C20;梁端范围内箍筋:@200。
抗剪强度验算。
梁上恒荷:R=[(1+0.34+0.36+2.57)3.6+0.25×0.7×25]=20.611(kN/m)
活荷:q=0.7×3.6=2.52(kN/m)
荷载设计值:1.2g+1.4q=28.2612(kN/m)
支座截面剪力:V=1/2×28.2612×7.84=110.78(kN)
梁抗剪切力:0.07
故梁端裂缝不属于常规设计荷载下的剪切破坏。
温差裂缝验算。
梁的自由伸长量:
梁内拉应力:
梁内拉力:N
两者的拉力差:
梁内温度应力:
故梁端裂缝是由温度变化引起的。
六、危害及处理措施
温度裂缝一旦出现,便会释放其能量,应力松弛,残留变形不大。它的存在会削弱结构的负荷能力及整体性,并可能诱发其它问题。建议业主增设隔热层,对裂缝作一般的修补。
七、启示
1)选择适当的施工温度(季节),以缩小计算温差。
2)设置通风良好的隔热层或反辐射热层(如带反光膜的油毡作防水层 ,外墙采用浅色涂料或瓷砖)。
3)提高墙体砂浆标号及砌筑质量。
4)设置檐口圈梁或在顶层墙体内配置钢筋。
5)在非地震区可在顶板与墙体间设置滑动层(沥青油毡、滑石粉、白铁皮等),圈梁置于滑动层下。
6)在檐口圈梁上设置构造柱,其间作女儿墙。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:房屋建筑;原因分析;对策
工程概况
某房屋建筑物主体为五层和六层的砖混结构。局部为二层(连廊)和三层的框架。某建筑完工5个月后部分端体出现裂缝。裂缝出现在主体部分的顶层墙体及教室的横梁上,框架部分未发现。横墙上的裂缝形状如图2所示,山墙上的裂缝开展较内横墙轻:图1照片为横墙裂缝:图2照片为梁端(近外墙处)裂缝;内纵墙在两端也出现斜裂缝,图3照片所示为纵墙在西山墙处的裂缝开展情况;内纵墙墙体中段范围内,板底与墙顶面间出现水平裂缝,该处粉刷层沿水平方向剥落。
经观侧,裂缝宽度在一口内如下变化:早上较窄,中午最宽1月中旬(最宽达lmm),下午5点后开始收缩。
二、裂缝属性判别
根据裂缝的自身特征,产生部位及该建筑屋面未设隔热层等情况,基本上可以判定这属于典型的温度裂缝。
三、温度裂缝产生的机理
现浇整体式或装配整体式钢筋砼楼盆及砖砌体,当气温超过其形成温度时就开始膨胀。由干钢筋砼的线膨胀系数大于砖砌体,顶板变形大。墙体变形小。摩擦阻力的存在使两者的变形相互约束,在顶板内引起压应力,墙体内产生水平拉应力和水平剪应力。一般情况下,墙体内拉应力数值较小,不致于引起竖向裂缝,但可和剪应力形成主拉应力。当顶板与墙体的自由变形差异较大,墙内主拉应力达到一定数量(抗拉强度)之后,便引起主拉应力斜裂缝或剪应力水平裂缝,裂缝多产生于竖向压力较小的顶层墙肩部位,称为“正八字”形裂缝。见图4。当气温低于其形成温度时,墙体处于压剪状态,由此产生的裂缝为“倒八字”形。本例中纵墙的正八字形裂缝较为明显,只是在西端男厕所门洞口处受到阻挡,没有延伸到墙边,见图3照片。
若板下是现浇梁,由于梁板间的强约束,会在梁中部(两端均可延伸时)或梁端部(另一端延伸受限制时)产生裂缝,后者见图2照片。
外墙由于受阳光直射,与屋盖的温差较小,裂缝开展程度较轻或不发生。本例中墙体裂缝较横墙要轻,而外纵墙上未发现裂缝。夏季,屋盖的温度往往高于气温,墙体不直接受阳光照射,加上表面粉刷层往往掺有灰膏或白水泥等浅色反光材料,其温度常低于气温,这无疑又加剧了温度裂缝的产生和开展。
本例中屋面未设隔热层是产生温度裂缝的直接原因,这与以往温度裂缝多出现在顶板无隔热层或隔热效果不佳的结构中情况相符。
四、墙体裂缝的应力状态分析
屋面做法如图5所示。
墙体材料:MU10机制黏土砖,M10混合砂浆。层高:3600mm;开间高:3600mm。
砼线膨胀系数,砖砌体线膨胀系数;
体顶层墙体及屋盖施工时间为11月下旬,日平均气温t=8℃。次年5月裂缝出现时,日最高气温为35℃,此时屋面温度℃,内墙表温度℃。
墙体及屋盖单元在产生温差时各自的应力及应变(即假定两者无联结时的情况)。
取墙体及其负担的屋盖单元验算如下。
屋盖单元。
自由伸长量:
拉应力:
拉力:
墙体。
自由伸长量:
拉应力:
拉力:
二者拉力差:
横墙内的水平剪应力:
故墙体内有可能产水平裂缝。
验证斜裂缝的产生:
斜裂缝上的拉力:
斜裂缝上的拉应力:
因此墻体斜裂缝有可能产生。
五、梁端裂缝处受力状态分析
以屋面梁为例;砼:C20;梁端范围内箍筋:@200。
抗剪强度验算。
梁上恒荷:R=[(1+0.34+0.36+2.57)3.6+0.25×0.7×25]=20.611(kN/m)
活荷:q=0.7×3.6=2.52(kN/m)
荷载设计值:1.2g+1.4q=28.2612(kN/m)
支座截面剪力:V=1/2×28.2612×7.84=110.78(kN)
梁抗剪切力:0.07
故梁端裂缝不属于常规设计荷载下的剪切破坏。
温差裂缝验算。
梁的自由伸长量:
梁内拉应力:
梁内拉力:N
两者的拉力差:
梁内温度应力:
故梁端裂缝是由温度变化引起的。
六、危害及处理措施
温度裂缝一旦出现,便会释放其能量,应力松弛,残留变形不大。它的存在会削弱结构的负荷能力及整体性,并可能诱发其它问题。建议业主增设隔热层,对裂缝作一般的修补。
七、启示
1)选择适当的施工温度(季节),以缩小计算温差。
2)设置通风良好的隔热层或反辐射热层(如带反光膜的油毡作防水层 ,外墙采用浅色涂料或瓷砖)。
3)提高墙体砂浆标号及砌筑质量。
4)设置檐口圈梁或在顶层墙体内配置钢筋。
5)在非地震区可在顶板与墙体间设置滑动层(沥青油毡、滑石粉、白铁皮等),圈梁置于滑动层下。
6)在檐口圈梁上设置构造柱,其间作女儿墙。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。