程永洪

中圖分類號:TU-0文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920109-01

施工項目質(zhì)量問題的分析,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,要求對質(zhì)量問題的分析力求全面、準(zhǔn)確、客觀;對事故的性質(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)識的目的。工作近十年來,發(fā)現(xiàn)建筑施工中,裂縫是常見的問題,尤其是墻體裂縫。

在混合結(jié)構(gòu)中墻體裂縫是常見的質(zhì)量問題,引起裂縫的原因有地基不均勻沉降、溫度應(yīng)力、地震力、膨脹力、凍脹力、荷載和施工質(zhì)量等?，F(xiàn)就常見的地基不均勻沉降和溫度應(yīng)力引起墻體裂縫特征分析如下:

一、地基不均勻沉降引起墻體裂縫分析

房屋的全部荷載最終通過基礎(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)力愈小;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,一般對房屋的安全使用不會產(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)的粘性土上時,由于土的強(qiáng)度低、壓縮性大,房屋的絕對沉降量和相對不均勻沉降量都可能比較大。如果房屋設(shè)計的長高比較大,整體剛度差,而對地基又末進(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,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,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,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,沉降分布曲線將成凸形,此時,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。

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。同理,在施工相鄰的高層和低層房屋時,亦應(yīng)本著先高、重,后低、輕的原則組織施工;否則,若先施工了低層房屋后再施工高層房屋,則也會造成低層房屋墻體的開裂。

從以上分析可知,裂縫的分布與墻體的長高比有密切關(guān)系,長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;因縱墻的長高比大于橫墻的長高比,所以大部分裂縫發(fā)生在縱墻上。裂縫的分布與地基沉降分布曲線密切有關(guān),當(dāng)沉降分布曲線為凹形時,裂縫較多的發(fā)生在房屋下部,裂縫寬度下大上小;當(dāng)沉降分布曲線為凸形,裂縫較多的發(fā)生在房屋的上部,裂縫寬度上大下小。裂縫分布與墻體的受力特點(diǎn)密切有關(guān),在門窗洞口處,平面轉(zhuǎn)折處、層高變化處,由于應(yīng)力集中,往往也就容易出現(xiàn)裂縫;又因墻體是受剪切破壞,其主拉應(yīng)力為45°,所以裂縫也成45°傾斜。

為了防止地基不均勻沉降引起墻體開裂,首先應(yīng)處理好軟土地基和不均勻地基,但在擬定地基加固和處理方案時,又應(yīng)將地基處理和上部結(jié)構(gòu)處理結(jié)合起來考慮使其能共同工作;不能單純從地基處理出發(fā),否則,不僅費(fèi)用大;而效果亦差。在上部結(jié)構(gòu)處理上有:改變建筑物體型;簡化建筑物平面;合理設(shè)沉降縫;加強(qiáng)房屋整體剛度(如增加橫墻、增設(shè)圈梁、采用筏式基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等);采用輕型結(jié)構(gòu)、柔性結(jié)構(gòu)等。

二、溫度應(yīng)力引起墻體裂縫分析

一般材料均有熱脹冷縮性質(zhì),房屋結(jié)構(gòu)由于周圍溫度變化引起熱脹冷縮變形,稱為溫度變形。如果結(jié)構(gòu)不受任何約束,在溫度變化時能自由變形,那么結(jié)構(gòu)中就不會產(chǎn)生附加應(yīng)力。如果結(jié)構(gòu)受到約束而不能自由變形時,則將在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力或稱溫度應(yīng)力。由溫度應(yīng)力引起結(jié)構(gòu)的伸縮值。由于鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)a=1.08X10/C,而普通磚砌體的線膨脹系數(shù)為0.5XlO/C,在相同溫差下,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的伸長值要比磚砌體大一倍左右。所以,在混合結(jié)構(gòu)中,當(dāng)溫度變化時,鋼筋混凝土屋蓋、樓蓋、圈梁等與磚墻伸縮不一,必然彼此相牽制而產(chǎn)生溫度應(yīng)力,使房屋結(jié)構(gòu)開裂破壞。

(一)溫差引起的溫度應(yīng)力是裂縫產(chǎn)生的主要原因

建筑物的基礎(chǔ)受冬夏正負(fù)溫差的影響較小,一般認(rèn)為這種溫差對基礎(chǔ)的收縮變形的影響可忽略不計,即認(rèn)為是不變形的,但對基礎(chǔ)本身來講,溫差雖然對基礎(chǔ)的變形影響較小,但其變形是不均勻的?；A(chǔ)上部變形大,下部除受溫差影響小,外部受地基的約束,所以下部變形小,由此可見,整個建筑物受溫差變化的影響,是隨其整體高度而變化的,上部結(jié)構(gòu)的變形受到基礎(chǔ)的約束,基礎(chǔ)的變形受到地基的約束,對于框架結(jié)構(gòu)來說,冬季負(fù)溫時框架的水平橫梁在溫差作用下要產(chǎn)生收縮變形,這種變形受到樁的約束,而柱又受到變形可忽略不計的基礎(chǔ)的約束,這種約束就使在建筑物縱向中部或框架縱向的中部附近拉應(yīng)力最大的部位產(chǎn)生裂隙。

(二)溫度應(yīng)力引起墻體裂縫一般有以下幾種情況

1.八字形裂縫

當(dāng)外界溫度上升時,外墻本身沿長度方向?qū)⒂兴扉L,但屋蓋部分(特別是直接暴露在大氣中的鋼筋混凝土屋蓋)的伸長值大得多。從屋蓋與墻體連接處切開來看,屋蓋伸長對墻體產(chǎn)生附加水平推力,使墻體受到屋蓋的推力而產(chǎn)生剪應(yīng)力,剪應(yīng)力和拉應(yīng)力又引起主拉應(yīng)力,當(dāng)主拉應(yīng)力過大時,將在墻體上產(chǎn)生八字形裂縫。由于剪應(yīng)力的分布大體是中間為零,兩端最大,因此八字形裂縫多發(fā)生在墻體兩端,一般占二、三個開間,且發(fā)生在頂層墻面上。

2.水平裂縫和包角裂縫

平屋頂房屋,有時在屋面板底部附近或頂層圈梁附近,出現(xiàn)沿外墻頂部的縱向水平裂縫和包角裂縫,這是由于屋面伸長或縮短引起的向外或向內(nèi)推拉力而產(chǎn)生的,包角裂縫實際上是水平裂縫的一種形式,是外橫墻和縱墻的水平裂縫連接起來形成的,在這種情況下,下面一般不會再出現(xiàn)八字形裂縫。有時,外縱墻的水平裂縫也會出現(xiàn)在頂層的窗臺水平處。

此外,在樓梯間兩側(cè)或有錯層處的墻體將易產(chǎn)生局部的豎向裂縫,這是由于樓面收縮產(chǎn)生較大的拉力所致。

影響房屋伸縮出現(xiàn)裂縫的原因很多而且復(fù)雜,以上所述的僅是一些常見的情況。為了減少溫度應(yīng)力的影響,可采取合理地設(shè)伸縮縫;避免樓面錯層和伸縮縫錯位;加強(qiáng)屋面保溫、隔熱;用油氈夾滑石粉或鐵皮將屋面板和墻體隔離,并在女兒墻根部留一定空隙,使其能自由伸縮且有伸縮余地;采用蓄水屋面域種植屋面;女兒墻設(shè)構(gòu)造柱;加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),提高其抗拉強(qiáng)度等技術(shù)措施。