结构工程师
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房建工程砌体结构裂缝成因及防治研究

  摘 要:在砖砌体结构房屋建设中,由温度、地基不均匀、承载力不足等等的原因而形成的裂缝,有的只是影响房屋外表美观,有些却是房屋结构破坏的先兆,如何正确识别和防止这类裂缝的发生,对维护在使用的房屋安全状态和正常使用功能均有着非常重要的意义。


  关键词:建筑物;砖砌体裂缝;原因;防治措施1 前言建筑砖砌体裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且较普遍,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,分析产生裂缝的原因并做好预防措施,是建筑工程技术人员的一项重要任务。下面就几种常见裂缝的形式、产生原因和采取的防治措施作些介绍。


  2 产生裂缝的原因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顶层两端内外纵墙上的斜裂缝,其形状呈“八”字型或“x” 型,且呈对称性,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1/2纵长范围内,并由顶层向下几层发展。此类型缝对那种刚性屋面平屋项、未设变形缝和隔热层的房屋,更易发生。产生的直接原因是混凝土结构屋面变形大,下部墙体变形小,墙体受剪、受拉的结果。具体的机理可认为是:在阳光照射下(特别是南方地区)屋面板温度可高达60~70摄氏度,而在其下的砖砌体仅为30~35摄氏度,如此大的温差,加上混凝土膨胀系数比砖砌体近似大一倍,则根据王铁梦《工程结构裂缝控制》一书中提出的计算理论和公式,可计算出砌体中的主拉应力。设有一平屋顶建筑,项板厚80ram,砖墙厚370mm,两纵墙的间距为6m,建筑物总长60m;则可以计算出沿灰缝截面破坏时的最大主拉应力为0.55MPa,而砖砌体本身的抗拉强度仅为0.25blPa,则温差引起的砌体主拉应力大于砌体本身抵抗力的2.2倍。由此可知墙体的主拉应力与温差成正比。当屋面向两端热胀时,致使下部砌体出现正“八” 字缝,当冷缩时,就出现倒“八”字缝,一胀一缩则易出现“X” 字缝。同理,温差裂缝尚有屋面板底部附近或顶层圈梁附近,出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝和包角裂缝,沿窗上下角水平裂缝,女儿墙根部水平裂缝等等。对于屋面板底部附近或顶层圈梁附近,出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝和包角裂缝,原因是屋面板或圈梁的伸缩比下部墙体的伸缩大,从而产生的推、拉力所致;包角裂缝实际上是水平裂缝的一种形式,是外横墙和纵墙的水平裂缝连接起来形成的。有时,外纵墙的水平裂缝也会出现在项层的窗台水平处。窗上角水平裂缝,原因是窗上过梁的温差变形和收缩在梁端达到最大值,而砌体在这些部位却没有适应梁端部变位的余地,变形达到一定数值后,引起局部承拉而开裂。女儿墙根部水平裂缝,原因是屋面板在高温下的温度变形比女儿墙的温度变形大,所以屋面板膨胀变形推挤女儿墙,使女儿墙根部的砌体外移或女儿墙外倾形成水平裂缝。


  2.2 基础不均匀沉降引起的裂缝(1)斜裂缝:建筑物地基局部软弱,造成局部沉降量过大而出现斜裂缝,相邻的建筑物问距过小,新建的高层建筑造成原有建筑不均匀沉降。


  (2)正八字形裂缝:建筑物中部的下沉值较大,建筑物形成正向弯曲而造成正八字形裂缝。


  (3)NA字形裂缝:建筑物中部的下沉值较两端小,建筑物形成反向弯曲而造成倒八字形裂缝。


  (4)水平裂缝:水平裂缝一般有2种。一种窗间墙上的水平裂缝,一般都在每处窗间墙的上、下两对角处成对出现,沉降量大的一边裂缝在下,沉降量小的一边裂缝存上;另一种是水平裂缝发生在地基局部塌陷处,这种裂缝较少见。


  (5)竖向裂缝:底层大窗台下的竖向裂缝,主要是因为窗间墙下基础的沉降量大于窗下基础的沉降量(因为大孔洞削弱墙重),使窗下墙产生反向弯曲变形而开裂。


  2.3 因承载力不足产生的裂缝由于砖砌体是脆性材料,其抗拉强度较低,因承载力不足而产生的裂缝,很可能是结构破坏的特征。因此,正确认识这类裂缝的形态特征是十分重要的,这类裂缝主要产生原因有:柱、窗间墙高厚比较人的中心受压和小偏心受压;承载大梁的墙局部受压;轴心受拉或偏心受拉;砖挑檐的竖向剪力:墙柱的大偏心受压;砖平拱的竖向弯矩:砖过粱的弯矩和剪力共同作用。


  2.4 其它裂缝这些裂缝包括:混凝土构件变形导致的砌体裂缝,如当挑梁上填充墙、梁相继同步施工致使挠度过大,其上砌体产生,内低外高斜裂及与外纵墙之间的竖缝等砌体构造要求不良如施工洞留置和拉结筋放置不当造成的洞边缝,施工质量差造成的缝,如砌体通缝,灰缝砂浆不饱满,含水率掌握不当,脚手眼设置不当,组砌不当等。这些裂缝形态各异,必须对症防治。


  3 裂缝防治措施3.1 防治温度变化引起墙体开裂的措施(1)当采用整体式或装配式的钢筋混凝土屋盖时,宜在屋盖上设置保温层或隔热层;(2)在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;(3)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,缝内用弹性油膏嵌缝;(4)建筑物温度伸缩缝的间距应满足现行《砌体结构设计规范》的规定,控制缝宜在建筑物墙体的适当部位设置,控制缝的间距不宜大于30m;(5)非地震地区,在房屋顶层宜设钢筋混凝土圈梁。若采用钢筋混凝土圈梁,圈梁不宜外露。若不设圈梁,可在屋盖四周檐口下的砌体内,配置适当转角钢筋。


  3.2 对于温度裂缝的防治措施(1)屋盖上设置良好的保温层或隔热层,采用种植屋面和储水屋面;(2)适当加大屋面层圈梁和房屋四角构造柱的配筋和提高项层砌体的砂浆标号;(3)温度伸缩缝严格控制在《砌体结构设计规范》允许范围内;(4)在女儿墙根部留一定空隙,使其能自由伸缩且有伸缩余地,或女儿墙设构造柱;(5)在建筑物的两端的1~2个开间内或总长1/4范围内的屋面板底设置滑动支座,让其自由伸缩;(6)严格控制施工质量和材料质量。


  3.3 对于基础不均匀沉降裂缝的防治措施(1)当房屋建于土质差别较大的地基上,或房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度、地基基础的处理方法等有显著差别时,应在差异部位设置沉降缝,将其划分成刚度较好、长度变化较小的几个单元;(2)尽量避免用软弱土层做持力层,若无法避免,可调整上部结构刚度,或采用筏式基础,以减少建筑的沉降;(3)对于地基持力层不均匀的建筑物,应根据实际情况,将局部基础适当加深或加宽,或局部设计成板带基础,降低基底应力,尽量达到地基均匀沉降;(4)在施工过程中应尽量避免对地基土的扰动,做好排水处理,完工后建筑物四周做好散水坡及排水地沟,避免地表水浸泡基础而引起局部下沉;(5)加强门窗洞口外的刚度,将门窗洞口上的钢筋混凝土过梁与内墙钢筋连接起来,形成一个连续过梁,以增强房屋整体刚度;(6)设计时严格按规范设置构造柱和圈梁,必要时可增加圈梁道数,以增加上部结构的刚度。


  4 结 语综上所述,在充分了解砖砌体裂缝产生的种种原因基础上,适当采取科学、合理、切实有效的防治措施。实践证明,只有从原材料、设计、施工等方面加强质量控制,才能最大限度的预防和控制砖砌体裂缝的产生,才能保证建筑物结构安全、适用、可靠和耐久的要求,才能保障人们的生命和财产安全。


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