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砖混结构多层房屋裂缝的分析与控制

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摘要:对砖混结构多层房屋出现裂缝的现象进行分析研究。根据裂缝的形状和出现的位置,大致归纳为温度裂缝、不均匀沉降裂缝和其它原因裂缝,并结合具体的工程实例对上述几种裂缝产生的原因从建筑结构和施工质量等几个方面进行分析以及如何避免裂缝的产生和裂缝出现以后如何采取有效的补救措施,制止裂缝的发展,从而提高建筑物的安全度和使用年限。

关键词:砖混结构;裂缝分析;构造措施

引言

砖混结构由于地基不均匀沉降和温度变化的影响,使砖砌墙体产生不同性质的裂缝,由于一般性裂缝不危及结构安全和使用,往往被人们忽视,形成隐患,当在地震和其它荷载作用下,引起提前破坏,故应引起重视,采取措施以减少和防止裂缝的产生。

砖混结构墙体裂缝按其发生原因,大致分为温度裂缝、不均匀沉降裂缝、其它原因裂缝。

1温度裂缝

温度裂缝主要发生在钢筋混凝土屋盖的砖混结构中,裂缝的部位多出现在外纵墙端部窗角和内纵墙端部的门洞处。众所周知,钢筋混凝土的线膨胀系数约为1×10-5,而砖砌体的线膨胀系数约为0.5×10-5,两者约为二倍的关系。在最炎热的夏季,日照时间长,屋面温度可达60~70℃,圈梁及屋面板一起产生变形,而墙体的温度只有约40℃。由于上述两个原因,使屋面与墙体变形不一致,屋面板与圈梁一起变形,对墙体产生一个水平推力,这样在墙体内便产生了拉、剪应力,这种应力越靠近房屋的两端越大,并在门窗洞口的角部产生应力集中。由于砖砌体的抗拉强度较低,一但温度变形产生的主拉应力超过墙体的抗拉极限强度,将在结构顶层两端墙体及门窗洞口上、下角处产生裂缝。

温度裂缝的形式有正八字缝、倒八字缝、水平和斜向裂缝等。

正八字缝一般在房屋纵向两端产生,纵墙上有窗洞口者,裂缝一般均透过窗口对角,靠窗口的一端,裂缝宽度大。有的八字缝上端常有水平缝相连,当墙体一端伸胀受到限制的情况下,八字缝转变成斜裂缝。斜裂缝多发生在山墙,缝宽上大下小。

水平缝多发生在顶层圈梁的下皮标高处沿内外纵横墙上,常在建筑物四角形成水平包角缝。当纵墙上窗洞口较多时,水平缝出现在洞口的标高处。当纵墙上洞口不多,墙体砌筑质量较高,抗拉、抗剪较强时,在正八字缝处,因热胀使顶板伸长,从而使顶板有鼓起趋势而出现水平缝,水平缝一旦产生,热胀冷缩作用便获得了自由,八字缝的机率便减少。

少数房屋会因屋顶冷缩作用在纵墙两端顶层产生倒八字缝。

下面通过一工程实例进一步加以说明,此工程为多层住宅,砖混结构,纵向长度67m,宽14m,高17.4m,建筑中间部位未设伸缩缝,采用毛石基础,水泥砂浆砌筑,墙体采用MU10烧结砖M5混合砂浆砌筑,楼板为现浇,楼屋盖处设钢筋混凝土圈梁一道,圈梁封闭。保温层为满铺70mm厚保温板,未设保护层。该工程竣工1年半左右发现顶层西北端住户墙面有斜纹裂缝,裂缝呈上宽下窄,顶棚南、西、北三面阴角处出现水平裂缝。

根据裂缝的形状和位置,又对该工程的结构设计、施工质量等进行分析判断,确定这种裂缝主要是由于结构设计不尽合理及温度变化太大引起的裂缝。

温度裂缝固然与建筑物平面组合、体型、结构尺寸、材料性能、施工质量等多种因素有关,但从温度裂缝的特点出发,对症下药,从减小温度应力,或增加墙体抗裂能力两方面入手。根据大量的工程调查和有关资料,总结以下行之有效的措施来控制温度应力的产生。

适当增加屋面伸缩缝。屋面板设置伸缩缝的目的是使温度变形在一定范围内得到调节、释放,控制温差产生的推力,减少屋面板的总变形值。按照规范设置伸缩缝,整体结构一般不会出现异常情况,但屋面温差产生的裂缝仍然会发生。所以,为防止墙体端部温差裂缝,须在屋面增设伸缩缝,其间距须考虑到屋面结构施工过程中,结构层完成后,保温层或隔热层往往不能及时做完,使屋面处于状态,故间距宜控制在30m左右,这不仅符合现行规范要求,也与建筑物住宅单元基本一致,屋面伸缩缝只需将屋面板部分隔开,具体做法是:将板缝拉开20~30mm,用防水塑料油膏或沥青麻丝等松软防水材料填实。

充分发挥架空隔热板的隔热性能,减小屋盖与顶层墙体间的温差。适当提高顶层砌体砌筑砂浆强度,提高砌筑砂浆强度的目的是提高砌体的抗剪强度。砌体受剪切破坏有两种形式:一种是沿灰缝破坏,一种是沿灰缝及砌体破坏。从实际工程中可以发现,砌体温度裂缝多是由砌体沿水平灰缝或阶梯形灰缝破坏引起的,而断砖现象不多,因为一般砌块的强度比灰缝的强度较高。所以顶层砌体的砌筑砂浆强度等级不应低于M5,对于完全暴露于室外的女儿墙砌筑砂浆不宜低于M7.5。

在裂缝易发部位的墙体中采取抗裂设防,即按构造措施设置抗裂柱和抗裂墙,一般在顶层内纵墙端部和门洞口一侧设置抗裂柱,在外纵墙端部窗洞口一侧设置抗裂墙。以上抗裂措施,经过实践,效果显著,其原因在于抗震柱、抗裂柱及两柱之间的砖砌体三者组成了纵向配筋的组合砌体,其作用与钢筋混凝土柱的工作原理相似,纵向钢筋可以承担外力在柱内引起的拉应力和压应力。这种组合砌体不但能够有效地提高砌体的强度,同时也大大增加了砌体的抗剪和抗弯刚度,所以此组合砌体具有较强的抗裂性能,但在施工过程中必须先砌砖墙后浇抗裂柱和抗震柱,抗裂柱纵筋必须伸入上下两端的圈梁内,并满足锚固要求。

女儿墙中考虑抗震设置的配筋压顶及构造短柱同样也能起到抗裂的作用。女儿墙的裂缝多发生在女儿墙的根部,裂缝直接影响泛水的安全。因此,应该对女儿墙下部砌体进行加筋处理,增强抗裂能力。建议在女儿墙泛水高范围内,设置1~2层钢筋网片。

切实保证施工质量。砌体砌筑质量是出现裂缝的内因,施工人员要严格执行施工规范和操作规程,砌材要认真湿润,不干砖上墙,搞好内外墙接槎,不留直槎,提高砌体砂浆饱满程度,保证设计标号及砌筑质量。选择适当的施工温度可缩小温差。屋面结构完成后,要及时做好保温隔热层。温度裂缝一般属于稳定性裂缝,一旦裂缝出现,能量得到释放后,结构内应力得到松驰,使残留变形不大。一般情况,一冬一夏便可稳定,待裂缝稳定后,必须做好裂缝修补工作。

根据本文提到的工程墙体裂缝的特点采取如下办法进行修补:

(1)采用重力或压力灌浆方法,把水泥灌入裂缝,然后按原有建筑物的装饰风格重新修补。

(2)在原先的屋面保温层基础上,加铺高密度苯板50mm厚,满足保温层的热工要求。苯板错缝铺贴,由南至北形成排水坡度,苯板与原防水层之间用沥青胶粘结,再利用水泥钢钉钉镀锌铁皮作垫,钉在原找平层水泥砂浆上加以固定,并在高密度苯板上直接做沥青防水层和保护层。采用了以上措施后,屋面墙体没有再出现裂缝,保证了楼房的安全使用。

2建筑物不均匀沉降裂缝

建筑不均匀沉降会引起建筑物纵横向不规则弯曲变形,建筑物整体在砖砌体的某部位产生拉应力和剪应力,当建筑物整体刚度较差,基础不足以调整因沉降差而产生的应力时,便在砖砌体的某些部位产生拉应力和剪应力。而当砌体抗拉、抗剪不足以抵抗变形压力时,便产生裂缝。因不均匀沉降而产生的砌体裂缝常见的有八字缝、斜裂缝以及房屋包角缝、垂直缝。这些裂缝大多发生在建筑物底层,通常伴随地面开裂与房屋倾斜。

引起建筑物不均匀沉降的原因,大致有以下几种:

地基不均匀,特别是建筑物地点有深浅不一的土层、坑、塘、暗沟,如果没有摸清位置或采取措施不当,建筑物难免发生不均匀沉降,有些较软弱地基如淤泥、淤泥质土、杂填土等压缩性的土层,即使土层均匀,但由于压缩模量较小,强度较低,在荷载作用下变形较大。由荷载差异也会引起沉降不均。为了防止地基的不均匀沉降,必须对不均匀地基的软弱地基采取有效措施。

地基含水量的不正常变化,如上下水管道渗漏。在项目改造工程中就发生地沟跑水,造成北墙有一道竖向裂缝。建筑物散水宽度达不到要求,未做垫层。近处施工,其施工间距不按规范进行或未采取有效的措施等,都直接影响地基土的力学性能,引起建筑物不均匀沉降,这些因素应尽量避免。

由于建筑物不均匀沉降而引起的墙体裂缝属于不稳定裂缝,一般均有继续发展的趋势,从不稳定到稳定往往持续较长时间,严重者会一直发展下去使建筑物呈危险状态甚至破坏。一旦发现及时做好观测分析,采取切实有效的措施控制裂缝发展。

3其它原因裂缝

引起砖混结构墙体裂缝除了温度裂缝、不均匀沉降引起的裂缝外还有一些其它因素。如某些荷载(悬臂构件)直接由砖砌体承受时,如果支承点构造外理不当,或使用超荷也会引起裂缝,以及地震产生的裂缝。这类裂缝特点显著,易于鉴别,应采取针对性措施预以防治。

4结语

总之,引起砖混结构墙体裂缝的原因可能是单一因素,也可能是几种因素共同作用,还可能有其它未预料因素。裂缝发生后,要通过调查研究,作出正确判断,采取有效措施制止裂缝的发展,做好修补工作,以提高建筑物的安全度和使用年限。