磚混結構墻體裂縫的成因分析與防治措施
2008-10-30 00:00
關鍵詞：磚混結構； 墻體裂縫； 分析； 防治
1. 前言
近年來，磚混結構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防措施，是工程技術人員的一項重要任務。近幾年來通過對一些住宅樓的裂縫進行考察、分析、研究，對如何防止墻體裂縫，主要從以下幾方面論述，并采取相應措施。
2. 產(chǎn)生裂縫的原因分析
(1) 由于基礎不均勻沉降造成墻體裂縫
對于不均勻的地基，設計中沒有把剛度不同的地基進行調(diào)整，造成基礎不均勻沉降，墻身受較大的剪力作用，主拉應力大于墻體抗拉應力，造成了砌體受主拉應力而破壞。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
因屋面長時間受陽光幅射，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，構成墻體雙向應力，當主拉應力大于墻體的抗拉強度時，墻體就會出現(xiàn)裂縫。
在建筑物的端部，垂直壓應力很小，則此區(qū)域的主拉應力等于最大剪應力，一般砌體的抗拉強度最低，所以在端部容易出現(xiàn)斜裂縫，對于灰縫強度不良的砌體則出現(xiàn)水平裂縫。
(3) 由于塊石基礎施工質(zhì)量差，造成墻體裂縫。對于塊石基礎，在施工過程中沒有嚴格按《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荷載的作用，造成塊石移位，使整個基礎產(chǎn)生不均勻沉降，造成砌體受主拉應力作用而破壞。
(4) 對于寒冷地區(qū)，在設計基礎埋置深度的過程中，只考慮了結構要求而忽視了基礎的冰凍線要求?；A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，給基礎施加了向上的作用力，當這種作用產(chǎn)生的主拉應力大于墻體的抗拉應力時，導致了墻體裂縫，尤其經(jīng)過多次凍融循環(huán)后，裂縫更加嚴重。
(5) 在結構設計上存在的問題
?、?nbsp;建筑物頂層端部剪應力與溫度成正比，與水平阻力系數(shù)、材料彈性模量、建筑物長度呈非線性關系，控制溫度應力引起墻體裂縫的主要因素有多種，而不是建筑物長度單一因素，因此用伸縮縫作為控制裂縫的唯一方法是不全面的。
② 磚混房屋長度過長，如有的住宅，5個單元連在一起，總長度超過溫度變形允許長度，規(guī)范規(guī)定總長超過60ｍ應設伸縮縫，有的房屋超過較多而未設，也未采取其他措施。
③ 構造柱是增強建筑物整體性，抵抗地震作用的重要構造措施，過去不少設計，構造柱的設置只考慮符合抗震規(guī)范，不考慮實際已存在的溫度應力，認為溫度應力在規(guī)范上未明確規(guī)定計算的方法，不考慮不能算是設計錯誤。因此，設計人員對6層以下住宅，基本上是隔問布置構造柱，未對建筑物端部裂縫多發(fā)區(qū)予以重點加強。構造柱的布置有的較稀，每隔2～3道內(nèi)橫墻才設，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)生的溫度應力較高，導致墻體不能承受而開裂。
?、?nbsp;采用的磚、砂漿強度等級，越到頂層越低，有些建筑物底部幾層采用MU1O級磚，M5級砂漿，而到頂層則為MU7.5級磚，M2.5級砂漿。設計人員習慣于從強度上考慮，對溫度應力引起的抗剪強度及變形則考慮較少。
2. 裂縫寬度的標準問題
實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準(限值)是一個宏觀的標準，即肉眼明顯可見的裂縫，砌體結構尚無這種標準。但對鋼筋砼結構其最大裂縫寬度限值主要是考慮結構的耐久性，如裂縫寬度對鋼筋腐蝕，以及外部構件在濕度和抗凍融方面的耐久性影響。我國到現(xiàn)在為止對外部構件(墻體)最危險的裂縫寬度尚未做過調(diào)查和評定。對砌體結構來說，墻體的裂縫寬度多大是無害呢?這是個比較復雜的問題。因為它還涉及到可接受的美學方面的問題。對鋼筋砼結構，裂縫寬>0-3 mm，通常在美學上是不能接受的，這個概念也可用于配筋砌體。而對無筋砌體似乎應比配筋砌體的裂縫寬度標準放寬一些。但是對于客戶來講二者是完全一樣的。這實際上是直觀判別裂縫寬度的安全標準。
3. 防止墻體開裂的具體構造措施
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裂措施
1) 屋蓋上設置保溫層或隔熱層；2) 在屋蓋的適當部位設置控制縫，控制縫的間距不大于30 m；3) 當采用現(xiàn)澆混凝土挑檐的長度大于12m時，宜設置分隔縫，分隔縫的寬度不應小于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滿足《砌體結構設計規(guī)范》的規(guī)定外，宜在建筑物墻體的適當部位設置控制縫，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 設置控制縫
1) 控制縫的設置位置：a．在墻的高度突然變化處設置豎向控制縫；b．在墻的厚度突然變化處設置豎向控制縫；C．在不大于離相交墻或轉(zhuǎn)角墻允許接縫距離之半設置豎向控制縫；d．在門、窗洞口的一側(cè)或兩側(cè)設置豎向控制縫；e．豎向控制縫，對3層以下的房屋，應沿房屋墻體的全高設置；對大于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)應用彈性密封材料，如聚硫化物、聚氨酯或硅樹脂等填縫。
[Page] 2) 控制縫的間距：a．對有規(guī)則洞口外墻不大于6mm；b．對無洞墻體不大于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)長度不應小于600 mm；2) 在樓蓋標高以上，屋蓋標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) 對均勻配筋時含鋼率不少于0．05％；7) 灰縫鋼筋宜通長設置，當不便通長設置時，允許搭接，搭接長度不應小于55d；8) 灰縫鋼筋兩端應錨入相交墻或轉(zhuǎn)角墻中，錨固長度不應小于1 m；9) 灰縫鋼筋應埋入砂漿中，灰縫鋼筋砂漿保護層，上下不小于3 mm，外側(cè)小于15 mm，灰縫鋼筋宜進行防腐處理；10) 當利用灰縫鋼筋作砌體抗剪鋼筋時，其配筋量應按計算確定，其搭接和錨固長度尚不應小于75d和300 mm；11) 不配筋的外葉墻應設控制縫，控制縫間距不宜大于6 m；12) 設置灰縫鋼筋的房屋的控制縫的間距不宜大于30 m。
3.3 設計者重視抗裂構造的設計
設計者在設計過程中，除對強度做必要計算的同時，應針對建筑墻體的具體情況，進行必要的抗裂驗算，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，如場地土及地震設防烈度、基礎結構布置型式、建筑物平面、外形等，綜合采用上述抗裂措施。
3. 結束語
通過對建筑物常見裂縫的分析研究和實踐證實，磚混結構的墻體裂縫雖然不可避免，但只要設計合理，確保施工質(zhì)量，選用材料得當，建筑物的裂縫是可以從根本上得到控制的。
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