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淺析磚混結(jié)構(gòu)墻體開裂的原因及其預(yù)防

2008-05-26 11:11    【  【打印】【我要糾錯】

  目前,在一般民用建筑中,磚混結(jié)構(gòu)房屋因其造價相對較低,且具有較好的隔熱、隔音性能,仍被廣泛采用。但其砌體強度較小,結(jié)構(gòu)自重大,砂漿和磚石之間的粘結(jié)力較差,抗拉、抗彎和抗剪強度較低,砌體易于開裂。砌體裂縫不僅種類繁多,形態(tài)各異,而且較普遍,輕微者影響建筑物美觀,造成滲漏水,嚴重者降低建筑結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、穩(wěn)定和整體性、耐久性,甚至還會導(dǎo)致整體倒塌的重大質(zhì)量事故。因此,正確分析原因、切實加以防治十分必要,十分迫切。造成磚混結(jié)構(gòu)砌體開裂的原因很多,但其主要原因有兩點:一是溫度變化;二是地基不均勻沉降。本文就如何防止磚混結(jié)構(gòu)墻體開裂談一些看法。

  一、溫度變化引起墻體開裂的原因剖析

  當(dāng)溫度變化時,由于材料熱脹冷縮,房屋各部分構(gòu)件將產(chǎn)生各自不同的變形,引起彼此制約而產(chǎn)生應(yīng)力。因屋面混凝土與墻體的線膨脹系數(shù)不一致,屋面變形較大;當(dāng)屋蓋和墻體之間構(gòu)造處理不當(dāng),會使墻體受拉,當(dāng)其剪力和拉應(yīng)力大于砌體的抗剪抗拉強度時,墻體便被拉裂。這類裂縫普遍是在建筑物的(特別是那些縱向較長的)頂層兩端內(nèi)外縱墻上,其形態(tài)呈“八”字或“X”型,且顯對稱性,但有時僅一端有,輕微者僅在兩端1~2個開間內(nèi)出現(xiàn),嚴重者會發(fā)展至房屋兩端1/3縱長范圍內(nèi),并由頂層向下幾層發(fā)展。此類型縫對那種剛性屋面平屋頂、未設(shè)變形縫、隔熱層的房屋,更易發(fā)生。溫差裂縫的輕重程度與屋頂保溫情況、室內(nèi)外溫差和施工質(zhì)量有關(guān),如砌體砂漿標號太低,在以往的設(shè)計中只考慮砌體的抗壓強度,砂漿標號越到上層越低。另外,當(dāng)房屋越高,溫度變化時變形越大,墻體開裂情況越嚴重。

  二、溫度變化引起墻體開裂的預(yù)防

  為了防止溫度變化引起墻體開裂,可根據(jù)具體情況采取下列措施:

  1.適當(dāng)調(diào)整溫度伸縮縫間距。設(shè)計規(guī)范《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50003-2001中對有保溫層或隔熱層的屋樓蓋規(guī)定每50米設(shè)一道伸縮縫,無保溫層或隔熱層的屋蓋規(guī)定每40米設(shè)一道伸縮縫,這個規(guī)定是從整體結(jié)構(gòu)考慮的,但對溫差較大且溫度變化頻繁地區(qū)和嚴寒地區(qū)的房屋及構(gòu)筑物不適用,特別對于冬天有嚴寒,夏天有酷暑的地區(qū),伸縮縫的最大間距除應(yīng)滿足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50003-2001中的規(guī)定外,伸縮縫的間距不宜大于30m.

  2.當(dāng)房屋的屋蓋和樓板不在同一標高時,如錯層房屋,應(yīng)在錯層處縱橫墻相交點設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱并設(shè)雙道圈梁與構(gòu)造柱相連,以幫助墻體抵抗拉剪應(yīng)力。

  3.適當(dāng)加大屋面層圈梁和房屋四角構(gòu)造柱的配筋和提高頂層砌體的砂漿標號。

  4.當(dāng)有女兒墻時,女兒墻的抗風(fēng)構(gòu)造柱應(yīng)與樓層的構(gòu)造柱上下連通。

  5.在建筑物的兩端的1~2個開間內(nèi)或總長1/4范圍內(nèi)的屋面板底設(shè)置滑動支座,讓其自由伸縮。

  6.做好屋面保溫隔熱層,這是最關(guān)鍵的一點。傳統(tǒng)的做法是設(shè)一道架空隔熱板,但效果不理想,筆者建議采用種植屋面和儲水屋面,或者使屋面做成太陽能集熱器,把太陽能轉(zhuǎn)化為電能或其他能量,這樣既符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,又能取得非常理想的隔熱效果。

  三、基礎(chǔ)不均勻沉降引起墻體開裂的原因剖析

  磚混結(jié)構(gòu)房屋墻體開裂的另一個主要原因是建筑工程基礎(chǔ)不均勻沉降引起建筑物橫向不規(guī)則變形,當(dāng)建筑物的主體剛度較差,基礎(chǔ)不足以調(diào)整因沉降差而產(chǎn)生應(yīng)力時,便會使磚砌體的薄弱部位產(chǎn)生不同程度的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力,當(dāng)砌體的抗拉抗剪強度不足以抵抗變形應(yīng)力時,墻體便會產(chǎn)生裂逢,基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫一般在建筑物下部,由下往上發(fā)展,呈“八”字、倒“八”字、水平及豎縫。當(dāng)長條形的建筑物中部沉降過大,則在房屋兩端由下往上形成正“八”字縫,且首先在窗對角突破。反之,當(dāng)兩端沉降過大,則形成的兩端由下往上的倒“八”字縫,也首先在窗對角突破,還可在底層中部窗臺處突破形成由上至下豎縫。當(dāng)某一端下沉過大時,則在某端形成沉降端高的斜裂縫。當(dāng)縱橫墻交點處沉降過大,則在窗臺下角形成上寬下窄的豎縫,有時還有沿窗臺下角的水平縫。當(dāng)外縱墻呈凹凸形時,由于一側(cè)的不均勻沉降,還可導(dǎo)致在此處產(chǎn)生水平推力而組成力偶,從而導(dǎo)致此交接處的豎縫。引起基礎(chǔ)不均勻沉降的原因主要有如下幾點:

  1.房屋建于土質(zhì)差別較大的地基上;

  2.建筑物基礎(chǔ)深淺不一;

  3.房屋相鄰部分的高度、荷重、結(jié)構(gòu)剛度差別較大及基礎(chǔ)處理不當(dāng)造成不均勻沉降;

  4.建于軟弱土質(zhì)上,如在淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土上,即使上部結(jié)構(gòu)均勻,但由于壓縮模量較小,強度較低,變形較大,因荷載差異也會引起不均勻沉降;

  5.建筑物平面形狀復(fù)雜,立面變化過大,長度過大等,也會產(chǎn)生不均勻沉降。

  四、基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫預(yù)防

  根據(jù)以上原因,在建筑設(shè)計和施工過程中,應(yīng)結(jié)合地基基礎(chǔ)的具體情況,做好以下預(yù)防措施:

  1.當(dāng)房屋建于土質(zhì)差別較大的地基上,或房屋相鄰部分的高度、荷重、結(jié)構(gòu)剛度、地基基礎(chǔ)的處理方法等有顯著差別時,應(yīng)在差異部位設(shè)置沉降縫,將其劃分成剛度較好、長度變化較小的幾個單元,可以減少因基礎(chǔ)不均勻沉降在樣體內(nèi)引起的應(yīng)力,避免墻體裂縫。規(guī)范規(guī)定《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002的沉降縫寬度一般應(yīng)大于5厘米,為避免上部結(jié)構(gòu)在地基沉降后相互頂撞,房屋較高時應(yīng)加寬,最大可達12厘米以上。

  2.加強門窗洞口外的剛度,將門窗洞口上的鋼筋混凝土過梁與內(nèi)墻鋼筋連接起來,形成一個連續(xù)過梁,以增強房屋整體剛度。

  3.盡量避免用軟弱土層做持力層,若無法避免,可調(diào)整上部結(jié)構(gòu)剛度,或采用筏式基礎(chǔ),以減少建筑的沉降。

  4.房屋的縱墻宜貫通,橫墻的間距不宜過大,一般小于建筑寬度的1.5倍左右。

  5.對于地基持力層不均勻的建筑物,應(yīng)根據(jù)實際情況,將局部基礎(chǔ)適當(dāng)加深或加寬,或局部設(shè)計成板帶基礎(chǔ),降低基底應(yīng)力,盡量達到地基均勻沉降。

  6.在施工過程中應(yīng)盡量避免對地基土的擾動,做好排水處理,完工后建筑物四周做好散水坡及排水地溝,避免地表水浸泡基礎(chǔ)而引起局部下沉。

  7.設(shè)計時嚴格按規(guī)范設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁,必要時可增加圈梁道數(shù),以增加上部結(jié)構(gòu)的剛度,當(dāng)建筑物屋層較高且大時,在窗頂增設(shè)一道圈梁,效果更好。

  總之,在房屋建設(shè)中,除施工時嚴格按設(shè)計和規(guī)范操作外,設(shè)計人員還應(yīng)根據(jù)建筑物的特點、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和氣候特征等做好設(shè)計工作,嚴把設(shè)計關(guān),就一定能夠降低和防止磚混結(jié)構(gòu)墻體開裂的現(xiàn)象發(fā)生。

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