磚混結(jié)構(gòu)墻體裂縫的成因分析與防治措施
2008-10-30 00:00
關(guān)鍵詞：磚混結(jié)構(gòu)； 墻體裂縫； 分析； 防治
1. 前言
近年來(lái)，磚混結(jié)構(gòu)多層住宅工程屢屢發(fā)生墻體裂縫。裂縫位置走向不一。有的裂縫由小變大，發(fā)展很快；有的裂縫，發(fā)展到一定程度后就不再增大，給住戶心理造成很大壓力。因此分析產(chǎn)生裂縫的原因并做好預(yù)防措施，是工程技術(shù)人員的一項(xiàng)重要任務(wù)。近幾年來(lái)通過(guò)對(duì)一些住宅樓的裂縫進(jìn)行考察、分析、研究，對(duì)如何防止墻體裂縫，主要從以下幾方面論述，并采取相應(yīng)措施。
2. 產(chǎn)生裂縫的原因分析
(1) 由于基礎(chǔ)不均勻沉降造成墻體裂縫
對(duì)于不均勻的地基，設(shè)計(jì)中沒(méi)有把剛度不同的地基進(jìn)行調(diào)整，造成基礎(chǔ)不均勻沉降，墻身受較大的剪力作用，主拉應(yīng)力大于墻體抗拉應(yīng)力，造成了砌體受主拉應(yīng)力而破壞。這種裂縫往往是由沉降較小的一邊向沉降較大的一邊逐漸向上發(fā)展。
(2) 由于溫度的變化
因屋面長(zhǎng)時(shí)間受陽(yáng)光幅射，其溫度較墻體高出許多，在炎熱的夏季，屋面溫度是墻體溫度的2倍左右，且在相同溫度條件下，鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)是磚砌體線膨脹系數(shù)的2倍，它使屋面變形比墻體變形大得多。在屋面變形過(guò)程中，產(chǎn)生了很大的推力，作用在墻體頂端的水平推力使墻體與屋面的接觸面受剪，剪力與屋蓋、挑檐或女兒墻的垂直壓力，構(gòu)成墻體雙向應(yīng)力，當(dāng)主拉應(yīng)力大于墻體的抗拉強(qiáng)度時(shí)，墻體就會(huì)出現(xiàn)裂縫。
在建筑物的端部，垂直壓應(yīng)力很小，則此區(qū)域的主拉應(yīng)力等于最大剪應(yīng)力，一般砌體的抗拉強(qiáng)度最低，所以在端部容易出現(xiàn)斜裂縫，對(duì)于灰縫強(qiáng)度不良的砌體則出現(xiàn)水平裂縫。
(3) 由于塊石基礎(chǔ)施工質(zhì)量差，造成墻體裂縫。對(duì)于塊石基礎(chǔ)，在施工過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格按《施工規(guī)范》施工，砌筑塊石的砂漿不飽滿，或采用堆砌的方法施工，造成塊石基礎(chǔ)工程質(zhì)量低劣。樓房交付使用后由于豎向荷載的作用或水平振動(dòng)荷載的作用，造成塊石移位，使整個(gè)基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，造成砌體受主拉應(yīng)力作用而破壞。
(4) 對(duì)于寒冷地區(qū)，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋置深度的過(guò)程中，只考慮了結(jié)構(gòu)要求而忽視了基礎(chǔ)的冰凍線要求?；A(chǔ)的埋置深度小于該地區(qū)的冰凍線，造成基底地基土受凍后膨脹，給基礎(chǔ)施加了向上的作用力，當(dāng)這種作用產(chǎn)生的主拉應(yīng)力大于墻體的抗拉應(yīng)力時(shí)，導(dǎo)致了墻體裂縫，尤其經(jīng)過(guò)多次凍融循環(huán)后，裂縫更加嚴(yán)重。
(5) 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在的問(wèn)題
① 建筑物頂層端部剪應(yīng)力與溫度成正比，與水平阻力系數(shù)、材料彈性模量、建筑物長(zhǎng)度呈非線性關(guān)系，控制溫度應(yīng)力引起墻體裂縫的主要因素有多種，而不是建筑物長(zhǎng)度單一因素，因此用伸縮縫作為控制裂縫的唯一方法是不全面的。
?、?nbsp;磚混房屋長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，如有的住宅，5個(gè)單元連在一起，總長(zhǎng)度超過(guò)溫度變形允許長(zhǎng)度，規(guī)范規(guī)定總長(zhǎng)超過(guò)60ｍ應(yīng)設(shè)伸縮縫，有的房屋超過(guò)較多而未設(shè)，也未采取其他措施。
?、?nbsp;構(gòu)造柱是增強(qiáng)建筑物整體性，抵抗地震作用的重要構(gòu)造措施，過(guò)去不少設(shè)計(jì)，構(gòu)造柱的設(shè)置只考慮符合抗震規(guī)范，不考慮實(shí)際已存在的溫度應(yīng)力，認(rèn)為溫度應(yīng)力在規(guī)范上未明確規(guī)定計(jì)算的方法，不考慮不能算是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。因此，設(shè)計(jì)人員對(duì)6層以下住宅，基本上是隔問(wèn)布置構(gòu)造柱，未對(duì)建筑物端部裂縫多發(fā)區(qū)予以重點(diǎn)加強(qiáng)。構(gòu)造柱的布置有的較稀，每隔2～3道內(nèi)橫墻才設(shè)，靠近建筑物端部往往也是一視同仁。
[Page] ?、?nbsp;不少磚混房屋熱衷于采用屋頂鋼筋混凝土大挑檐，有時(shí)為平衡懸挑荷重，在室內(nèi)屋蓋部分也要現(xiàn)澆一部分屋蓋板，在二者之間緊密連結(jié)的是外縱墻圈梁，圈梁往往與墻同寬。這樣桃檐、圈梁及現(xiàn)澆屋蓋部分共同組成剛度較大的現(xiàn)澆連續(xù)板如遇溫差變化，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力較高，導(dǎo)致墻體不能承受而開(kāi)裂。
?、?nbsp;采用的磚、砂漿強(qiáng)度等級(jí)，越到頂層越低，有些建筑物底部幾層采用MU1O級(jí)磚，M5級(jí)砂漿，而到頂層則為MU7.5級(jí)磚，M2.5級(jí)砂漿。設(shè)計(jì)人員習(xí)慣于從強(qiáng)度上考慮，對(duì)溫度應(yīng)力引起的抗剪強(qiáng)度及變形則考慮較少。
2. 裂縫寬度的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題
實(shí)際上建筑物的裂縫是不可避免的。此處提到的墻體裂縫寬度的標(biāo)準(zhǔn)(限值)是一個(gè)宏觀的標(biāo)準(zhǔn)，即肉眼明顯可見(jiàn)的裂縫，砌體結(jié)構(gòu)尚無(wú)這種標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)其最大裂縫寬度限值主要是考慮結(jié)構(gòu)的耐久性，如裂縫寬度對(duì)鋼筋腐蝕，以及外部構(gòu)件在濕度和抗凍融方面的耐久性影響。我國(guó)到現(xiàn)在為止對(duì)外部構(gòu)件(墻體)最危險(xiǎn)的裂縫寬度尚未做過(guò)調(diào)查和評(píng)定。對(duì)砌體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，墻體的裂縫寬度多大是無(wú)害呢?這是個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。因?yàn)樗€涉及到可接受的美學(xué)方面的問(wèn)題。對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)，裂縫寬>0-3 mm，通常在美學(xué)上是不能接受的，這個(gè)概念也可用于配筋砌體。而對(duì)無(wú)筋砌體似乎應(yīng)比配筋砌體的裂縫寬度標(biāo)準(zhǔn)放寬一些。但是對(duì)于客戶來(lái)講二者是完全一樣的。這實(shí)際上是直觀判別裂縫寬度的安全標(biāo)準(zhǔn)。
3. 防止墻體開(kāi)裂的具體構(gòu)造措施
3.1 防止混凝土屋蓋的溫度變化與砌體干縮變形引起的墻體開(kāi)裂措施
1) 屋蓋上設(shè)置保溫層或隔熱層；2) 在屋蓋的適當(dāng)部位設(shè)置控制縫，控制縫的間距不大于30 m；3) 當(dāng)采用現(xiàn)澆混凝土挑檐的長(zhǎng)度大于12m時(shí)，宜設(shè)置分隔縫，分隔縫的寬度不應(yīng)小于20 mm，縫內(nèi)用彈性油膏嵌縫；4) 建筑物溫度伸縮縫的間距除應(yīng)滿足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定外，宜在建筑物墻體的適當(dāng)部位設(shè)置控制縫，控制縫的間距不宜大于30m。
3.2 防止主要由墻體材料干縮引起裂縫的措施
3.2.1 設(shè)置控制縫
1) 控制縫的設(shè)置位置：a．在墻的高度突然變化處設(shè)置豎向控制縫；b．在墻的厚度突然變化處設(shè)置豎向控制縫；C．在不大于離相交墻或轉(zhuǎn)角墻允許接縫距離之半設(shè)置豎向控制縫；d．在門(mén)、窗洞口的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置豎向控制縫；e．豎向控制縫，對(duì)3層以下的房屋，應(yīng)沿房屋墻體的全高設(shè)置；對(duì)大于3層的房屋，可僅在建筑物1層-2層和頂層墻體的上述位置設(shè)置；f．控制縫在樓、屋蓋處可不貫通，但在該部位宜做成假縫，以控制可預(yù)料的裂縫；g．控制縫做成隱式，與墻體的灰縫相一致，控制縫的寬度不大于12 mm，控制縫內(nèi)應(yīng)用彈性密封材料，如聚硫化物、聚氨酯或硅樹(shù)脂等填縫。
[Page] 2) 控制縫的間距：a．對(duì)有規(guī)則洞口外墻不大于6mm；b．對(duì)無(wú)洞墻體不大于8m及墻高的3倍；c．在轉(zhuǎn)角部位，控制縫至墻轉(zhuǎn)角的距離不大于4.5 m。
3.2.2 設(shè)置灰縫鋼筋
1) 在墻洞口上、下的第一道和第二道灰縫，鋼筋伸入洞口每側(cè)長(zhǎng)度不應(yīng)小于600 mm；2) 在樓蓋標(biāo)高以上，屋蓋標(biāo)高以下的第二或第三道灰縫，和靠近墻頂?shù)牟课唬?) 灰縫鋼筋的間距不大于600 mm；4) 灰縫鋼筋距樓、屋蓋混凝土圈梁或配筋帶的距離不小于600 mm；5) 灰縫鋼筋宜采用鋼筋焊接網(wǎng)片，橫筋間距不宜大于200 mm；6) 對(duì)均勻配筋時(shí)含鋼率不少于0．05％；7) 灰縫鋼筋宜通長(zhǎng)設(shè)置，當(dāng)不便通長(zhǎng)設(shè)置時(shí)，允許搭接，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于55d；8) 灰縫鋼筋兩端應(yīng)錨入相交墻或轉(zhuǎn)角墻中，錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于1 m；9) 灰縫鋼筋應(yīng)埋入砂漿中，灰縫鋼筋砂漿保護(hù)層，上下不小于3 mm，外側(cè)小于15 mm，灰縫鋼筋宜進(jìn)行防腐處理；10) 當(dāng)利用灰縫鋼筋作砌體抗剪鋼筋時(shí)，其配筋量應(yīng)按計(jì)算確定，其搭接和錨固長(zhǎng)度尚不應(yīng)小于75d和300 mm；11) 不配筋的外葉墻應(yīng)設(shè)控制縫，控制縫間距不宜大于6 m；12) 設(shè)置灰縫鋼筋的房屋的控制縫的間距不宜大于30 m。
3.3 設(shè)計(jì)者重視抗裂構(gòu)造的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中，除對(duì)強(qiáng)度做必要計(jì)算的同時(shí)，應(yīng)針對(duì)建筑墻體的具體情況，進(jìn)行必要的抗裂驗(yàn)算，提出防裂的具體要求和措施，從源頭上防止裂縫的產(chǎn)生。也可根據(jù)建筑物的具體情況，如場(chǎng)地土及地震設(shè)防烈度、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置型式、建筑物平面、外形等，綜合采用上述抗裂措施。
3. 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)建筑物常見(jiàn)裂縫的分析研究和實(shí)踐證實(shí)，磚混結(jié)構(gòu)的墻體裂縫雖然不可避免，但只要設(shè)計(jì)合理，確保施工質(zhì)量，選用材料得當(dāng)，建筑物的裂縫是可以從根本上得到控制的。
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