有效分析建筑施工裂縫的成因及其預(yù)防
[摘要]施工項(xiàng)目質(zhì)量問(wèn)題的分析,是正確擬定質(zhì)量事故處理方案的前提,是明確質(zhì)量事故責(zé)任的依據(jù)。為此,要求對(duì)質(zhì)量問(wèn)題的分析力求全面、準(zhǔn)確、客觀;對(duì)事故的性質(zhì)、危害、原因、責(zé)任都不能遺漏。要有科學(xué)的論證和判斷;言之有理:論之有據(jù),方能達(dá)到統(tǒng)一認(rèn)識(shí)的目的。
[關(guān)鍵詞]裂縫 成因 分析
一、墻體裂縫分析
?。ㄒ唬┑鼗痪鶆虺两狄饓w裂縫分析
房屋的全部荷載最終通過(guò)基礎(chǔ)傳給地基,而地基在荷載作用下,其應(yīng)力是隨深度而擴(kuò)散,深度大,擴(kuò)散愈大,應(yīng)力愈??;在同一深處,也總是中間最大,向兩端逐漸減小。也正是由于土壤這種應(yīng)力的擴(kuò)散作用,即使地基地層非常均勻,房屋地基應(yīng)力分布仍然是不均勻的,從而使房屋地基產(chǎn)生不均勻沉降,即房屋中部沉降多,兩端沉降少,形成微向下凹的盆狀曲面的沉降分布。在地質(zhì)較好、較均勻,且房屋的長(zhǎng)高比不大的情況下,房屋地基不均勻沉降的差值是比較小的,一般對(duì)房屋的安全使用不會(huì)產(chǎn)生多大的影響。但當(dāng)房屋修建在淤泥土質(zhì)或軟塑狀態(tài)的黏性土上時(shí),由于土的強(qiáng)度低、壓縮性大,房屋的絕對(duì)沉降量和相對(duì)不均勻沉降量都可能比較大。如果房屋設(shè)計(jì)的長(zhǎng)高比較大,整體剛度差,而對(duì)地基又未進(jìn)行加固處理,那么墻體就可能出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。裂縫對(duì)稱的發(fā)生在縱墻的兩端,向沉降較大的方向傾斜,沿著門窗洞口約成45°呈正八字形,且房屋的上部裂縫小,下部裂縫大。這種裂縫,必然是地基附加應(yīng)力作用使地基產(chǎn)生不均勻沉降而形成的。
當(dāng)房屋地基土層分布不均勻,土質(zhì)差別較大時(shí),則往往在不同土層的交接處或同一土層厚薄不一處出現(xiàn)較明顯的不均勻沉降,造成墻體開(kāi)裂,其裂縫上大下小,向土質(zhì)較軟或土層較厚的方向傾斜。
在房屋高差較大或荷載差異較大的情況下,當(dāng)未留設(shè)沉降縫時(shí),也容易在高低和較重的交接部位產(chǎn)生較大的不均勻沉降裂縫。此時(shí),裂縫位于層數(shù)低的荷載輕的部分,并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。
當(dāng)房屋兩端土質(zhì)壓縮性大,中部小時(shí),沉降分布曲線將成凸形,此時(shí),往往除了在縱墻兩端出現(xiàn)向外傾斜裂縫外,也常在縱墻頂部出現(xiàn)豎向裂縫。
在多層房屋中,當(dāng)?shù)讓哟芭_(tái)過(guò)寬時(shí),也往往容易因荷載由窗間墻集中傳遞,使地基不均勻沉降,致使窗臺(tái)在地基反力作用下產(chǎn)生反向彎曲,引起窗臺(tái)中部的豎向裂縫。
此外,新建房屋的基礎(chǔ)若位于原有房屋基礎(chǔ)下,則要求新、舊基礎(chǔ)底面的高差H與凈距L的比值應(yīng)小于0.5~1。否則,由于新建房屋的荷載作用使地基沉降而引起原有房屋、墻體裂縫。
從以上分析可知,裂縫的分布與墻體的長(zhǎng)高比有密切關(guān)系,長(zhǎng)高比大的房屋因剛度差,抵抗變形能力差,故容易出現(xiàn)裂縫。
二、懸挑結(jié)構(gòu)坍塌分析
(一)穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩
懸挑結(jié)構(gòu)是靠壓重或外加拉力來(lái)保持穩(wěn)定,要求抗傾覆的安全因素不小于1.5,若穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩時(shí),必然失穩(wěn),傾覆坍塌。如雨蓬、挑梁,當(dāng)梁上壓重(砌磚的高度)不能滿足穩(wěn)定要求時(shí),就拆除支撐、模板,即會(huì)產(chǎn)生坍塌事故。
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懸挑結(jié)構(gòu)根部受力最大,當(dāng)混凝土澆筑后,尚未達(dá)到足夠強(qiáng)度時(shí),模板支撐產(chǎn)生沉降,根部混凝土隨即開(kāi)裂,拆模后將從根部產(chǎn)生斷裂坍塌;若懸挑結(jié)構(gòu)為變截面時(shí),施工時(shí)將模板做成等截面外形,而造成根部斷面減小,拆模后也會(huì)造成斷塌事故。
(三)鋼筋錯(cuò)位、變形
懸挑結(jié)構(gòu)根部負(fù)彎矩最大,主筋應(yīng)配在梁板的上部。若施工時(shí)將鋼筋放在下部,或被踩踏向下變形過(guò)大,或錨固長(zhǎng)度不夠等原因,拆模后,均會(huì)導(dǎo)致根部斷塌。 [Page]
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懸挑結(jié)構(gòu)的固端彎矩與作用荷載成正比,如施工荷載超過(guò)設(shè)計(jì)荷載,當(dāng)模板下沉?xí)r就在根部出現(xiàn)裂縫;尤其是當(dāng)由根部向外澆筑混凝土?xí)r,隨著荷載增加;模板變形,也極容易在根部產(chǎn)生裂縫,導(dǎo)致拆模后斷裂。
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不少懸挑結(jié)構(gòu)斷塌事故都是由于拆模過(guò)早,混凝土未達(dá)到足夠強(qiáng)度所造成。所以,規(guī)范規(guī)定,跨度小于2m的懸臂梁及板,混凝土拆模強(qiáng)度應(yīng)大于等于70%;跨度大于2m的懸臂梁及板,混凝土的拆模強(qiáng)度為100%。
三、鋼筋混凝土柱吊裝斷裂事故分析
?。ㄒ唬┑觞c(diǎn)選擇不符合吊裝彎矩MDm,最小的原則
柱子吊裝彎矩的大小與吊點(diǎn)位置密切有大而遭受破壞,其吊點(diǎn)選擇的原則:必須力求吊裝彎距最小。為此,對(duì)等截面柱,當(dāng)一點(diǎn)起吊時(shí),應(yīng)使|Mmx|=|一MD|,即跨中最大正彎距與吊點(diǎn)處負(fù)彎距的絕對(duì)值相等。據(jù)此求得吊點(diǎn)位置距柱頂為0.293L(L為柱長(zhǎng))處。當(dāng)L為12米時(shí),吊點(diǎn)距柱頂應(yīng)為0.293X12=3.5m。原吊點(diǎn)離柱頂為2m,故不符合吊裝彎矩最小的原則,吊裝時(shí)必然使跨中最大彎矩的絕對(duì)值大于吊點(diǎn)處負(fù)彎矩的絕對(duì)值,所以裂縫發(fā)生在跨中最大正彎矩的截面處。
?。ǘ┲拥跹b中抗彎強(qiáng)度不夠
現(xiàn)就按吊裝彎矩最小進(jìn)行驗(yàn)算,柱子平臥預(yù)制一點(diǎn)起吊,其抗彎強(qiáng)度也不能滿足要求。驗(yàn)算結(jié)果如下:
1.計(jì)算荷載g取鋼筋混凝土重力密度為25000N/m,則自重為0.4×0.6×25000=6000N/m;動(dòng)載系數(shù)為1.3~1.5,取1.5,則計(jì)算荷載q=1.5×6000=9000N/m。
2.計(jì)算簡(jiǎn)圖
按吊裝距最小的原則,吊點(diǎn)離柱頂為3.5m,吊裝時(shí)柱腳不離地,柱子剛吊離地面近似于一根懸臂的簡(jiǎn)支梁。
3.柱子吊裝中抗裂度不夠
按施工驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定,鋼筋混凝土構(gòu)件在吊裝中受拉區(qū)裂縫寬度不大于0.2~0.3mm,而裂縫寬度與鋼筋的受拉應(yīng)力有關(guān),鋼筋受拉應(yīng)力愈大,則裂縫寬度愈大。所以,在柱子吊裝中常用鋼筋的拉應(yīng)力來(lái)控制裂縫的寬度。只要鋼筋拉應(yīng)力滿足下式要求,說(shuō)明裂縫寬度在允許范圍內(nèi),能滿足抗裂度要求。說(shuō)明抗裂度不能滿足要求。
4.經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)從上述事故中,應(yīng)吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)如下
?。?)由于柱子吊裝受力與使用受力不一,故必須進(jìn)行吊裝驗(yàn)算。
?。?)當(dāng)?shù)跹b受力與使用受力不一時(shí),吊點(diǎn)選擇應(yīng)符合吊裝彎矩最小的原則,以免吊裝彎矩過(guò)大而過(guò)受破壞。如在本例中,按吊裝彎矩最小的原則,確定吊點(diǎn)距柱頂為3.5m時(shí),其跨中的正彎矩與吊點(diǎn)處的負(fù)彎矩的絕對(duì)值相等,均為55.125×lO.N.mm,而按原吊點(diǎn)距柱頂為2m時(shí),其跨中最大彎矩為103.68×1O.N.mm,最大彎矩截面距柱腳為4.8m處。由此可見(jiàn),原吊點(diǎn)跨中正彎矩要比按吊裝彎矩最小的原則確定吊點(diǎn)跨中正彎矩大1.88倍。該柱在離柱腳4.8m處出現(xiàn)較大裂縫,產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象,也證明了該截面處的吊裝彎矩最大。
(3)當(dāng)?shù)跹b受力與使用受力一致時(shí),吊點(diǎn)的選擇應(yīng)盡可能符合使用受力的要求,如簡(jiǎn)支梁的兩吊點(diǎn)應(yīng)靠近梁的兩端;懸臂梁的兩吊點(diǎn)應(yīng)在梁的兩支座處。
?。?)若經(jīng)吊裝驗(yàn)算,抗彎強(qiáng)度和抗裂度不能滿足時(shí),首先考慮翻身起吊。如本例采用翻超身吊時(shí),則抗彎強(qiáng)度和抗裂度均可滿足,若翻身起吊仍不能滿足時(shí),則可增加吊點(diǎn),改一點(diǎn)起吊為二點(diǎn)起吊,以減小吊裝彎矩,或采取臨時(shí)加圊措施。
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