砖混房屋顶层墙体裂缝结构设计问题研究

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摘要：随着我国经济的飞速发展，以及人们生活质量的显著提高，人们对房屋的质量要求越来越高，本文对砖混结构房屋顶层墙体裂缝现象作了扼要分析,着重对控制温度应力引起墙体裂缝的结构设计问题作了探讨。

关键词：砖混房屋；顶层墙体裂缝；结构设计；防裂措施

中图分类号： TU8文献标识码： A

引言

砖混结构,顶层端单元的内、外纵墙门窗洞上口与外纵墙交接的横墙端部的上端常出现斜裂缝,有的内外墙与楼板交接处还出现水平裂缝。近年来,通过对裂缝的考察、分析,发现防治裂缝出现的构造措施很多,也产生了显著的效果,但是结构设计中存在的问题也是直接导致墙体裂缝产生的重要因素之一。

1、墙体产生裂缝的原因

砖混结构顶层墙体产生裂缝是由于屋面长时间受阳光辐射,其温度较墙体高,在夏季,屋面温度是墙体温度的两倍左右,且在相同温度条件下,钢筋混凝土的线膨胀系数是砖砌体线膨胀系数的两倍,这使屋盖变形要比墙体大很多。屋盖在变形过程中产生了很大推力,作用在墙体顶端的水平推力使墙体与屋盖的接触面受剪,剪力与屋盖、挑檐或女儿墙的垂直压力构成墙体双向受力。当主拉应力大于墙体的抗拉强度时,墙体会出现裂缝。沿墙体分布的剪应力大致为两端最大、中部为零。由于端部的正应力较小,其主拉应力接近于剪应力,则可能引起斜裂缝,在窗洞、门洞处由于应力集中易产生裂缝,由于屋盖对圈梁的推挤作用,圈梁下的砖砌体易出现水平裂缝。

2、结构设计中存在的问题

（1）建筑物顶层端部剪应力与温差成正比,与水平阻力系数、材料弹性模量、建筑物长度等呈非线性关系。控制裂缝应综合考虑有关因素,采取行之有效的措施。结构设计考虑强度计算、抗震构造措施多,控制温度应力的措施少,在住宅楼顶层端单元内、外纵墙出现裂缝较普遍,不可否认,结构设计未采取措施或采取措施不力是形成墙体裂缝的重要因素之一。

（2）砖混房屋长度过长。有些住宅五个单元联在一起,总长度超过温度变形允许长度,规范规定总长超过60m应设伸缩缝,有的房屋超过规定长度较多而未设,也未采取其他措施。

（3）构造柱是增强建筑物整体性、抵抗地震作用的重要构造措施。过去不少设计,构造柱的设置只考虑符合抗震规范,不考虑实际已存在的温度应力,认为温度应力在规范上未明确规定计算方法,不考虑也不能算是设计错误。因此,对六层以下住宅,设计人员基本上是隔间布置构造柱,未对建筑物端部裂缝多发区予以重点加强。构造柱的布置有的较稀,每隔两三道内横墙才设,靠近建筑物端部往往也是如此。

（4）不少砖混房屋热衷于采用屋顶钢筋混凝土大挑檐,有时挑檐还上翻很高,为平衡悬挑荷重,在室内屋盖部分也要现浇一部分屋盖板,在二者之间紧密连结的是外纵墙圈梁,圈梁往往与墙体同宽。这样,外挑檐、圈梁及现浇屋盖部分共同组成刚度较大的现浇连续板,遇温差变化产生的温度应力较高,导致墙体不能承受过高的温度应力而开裂。

（5）墙体越到顶层,采用砖、砂浆强度等级越低,有些建筑物底部几层采用MU10砖、M5砂浆,而到顶层则用MU7.5砖、M2.5砂浆。设计人员习惯于从强度上考虑,对温度应力引起的抗剪强度及变形则考虑较少。

3、预防措施

3.1 结构设计预防措施

（1）为控制裂缝出现,增强外纵墙及内纵墙的抗剪及抗拉能力,外纵墙厚度易采用370mm,内纵墙厚易采取240mm。外纵墙如无热工要求而为240mm时,易将楼房端部的两间设计为370mm厚,即局部加强。内纵墙无论是承重墙还是非承重墙,凡120mm厚者均宜取为240mm厚。增加墙的厚度后,圈梁和构造柱仍占一砖墙厚,使圈梁、构造柱不暴露在大气中,有利于控制温度应力引起的墙体裂缝。在房屋端部一个开间的内纵墙尽量不开高窗,若确实非设不可,亦宜使窗口的宽度尽量减小,外纵墙的窗洞口亦不宜过宽,否则造成过窄的窗间墙承受较大的剪力。房屋的长宽比不宜太大,一般控制在2.5~3.0之间,以保证房屋的整体刚度,并使长度控制在温度变形允许长度之内。为减少屋盖与墙体的温差,可在屋面上增设架空隔热板,其减小温度应力的效果十分明显。

（2）)除建筑物长度超过规定限值时一般应设伸缩缝外,我们又采取了在屋盖上增设温度缝的做法。

（3）鉴于建筑物端部两间是裂缝多发区,因此对这两间应进行重点加强。采取的预防措施是:外纵墙与内横承重墙交叉处设构造柱;山墙与内纵墙交叉处设构造柱;内纵墙与内横承重墙交叉处视具体情况增设抗裂柱,抗裂柱一般只在顶层增设,其上下端锚固于上下圈梁内,这样既解决了顶层墙体易裂的问题,也不至于由于顶层须设抗裂柱而将柱一直伸入建筑物一层地面以下。在房屋的四个大角或多个大角处,构造柱断面可适当加大,外墙为370mm时,可为370mm@370mm。加强端部构造柱的设置是为增强砌体整体性、抵消部分屋盖传来的水平推力或拉力。

（4）屋盖大挑檐由于刚度大,且一般在大挑檐上不做保温层,极易引起墙体裂缝。为了预防墙体裂缝,应尽量减少挑檐长度,使其断面减小,最好设置砖砌女儿墙,而不设外挑檐。圈梁一般以不外露为宜,即370mm宽的外墙设置240mm宽的圈梁,圈梁外面砌砖,从而可减少圈梁直接接受阳光的辐射。为了抗倾覆而在紧靠外纵墙以内设现浇混凝土屋盖板,满足计算要求即可,不宜过宽。

（5）为了增强顶层端部的砌体强度,在顶层端部从山墙起两个开间范围内,内外纵墙及承重横墙增设砖砌体水平缝钢筋;竖直方向也增设钢筋网片。为增强砌体抗剪强度,并为砖缝配筋考虑,顶层砂浆强度等级不宜低于M7.5。

3.2 施工中采取的措施

（1）在现浇屋盖及现浇挑檐部分,每隔15m左右设后浇温度缝一道,缝宽600~800mm,缝内混凝土断开、钢筋不断,待主体结构完成且需做保温层前,再灌注混凝土,混凝土强度提高一级,并加膨胀剂。

（2）温度应力除引起端部墙体裂缝外,有时还在内横墙与外纵墙交接处,在横墙端部上端引起斜裂缝,在外纵墙与内横墙未设构造柱处增设T字墙体拉结钢筋,配筋同构造柱与砖墙拉结筋。

（3）为确保屋面保温层厚度,可采用水泥蛭石板150mm@500mm@500mm,先预制,再铺设至屋盖上。

结语

砖混结构顶层墙体裂缝早已引起人们的关注,我们探索了几年,经过实践发现采取防范措施后建筑物不再出现裂缝。当然有的建筑物刚建成时间不长,还不能完全肯定今后不会再出现裂缝,但也有使用时间较长的,确实没有裂缝发生。只要针对裂缝情况,认真分析,采取对策,就一定能控制裂缝的发生。

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