朱同照
(安徽省銅陵市重點(diǎn)工程建設(shè)局,安徽 銅陵 244000)
由于磚混結(jié)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)整體剛度不強(qiáng)、抗震性能差、砌體強(qiáng)度較低、結(jié)構(gòu)自重大、砂漿和磚石之間的粘結(jié)力較差、抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度較低、延性差、抗側(cè)力性能差等缺點(diǎn),再外圍條件的影響下,結(jié)構(gòu)墻體很容易出現(xiàn)裂縫,這也是磚混結(jié)構(gòu)中的難點(diǎn)和“頑癥”,也是當(dāng)前投訴最多的工程質(zhì)量問題之一。
砌體裂縫輕微者影響建筑物美觀,造成滲漏水,嚴(yán)重者降低建筑結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、穩(wěn)定和整體性、耐久性,甚至還會(huì)導(dǎo)致整體倒塌的重大質(zhì)量事故。造成磚混結(jié)構(gòu)砌體開裂的原因很多,本文主要就溫度變化、地基不均勻沉降、應(yīng)力破壞三個(gè)方面,談?wù)劥u混結(jié)構(gòu)開裂的特點(diǎn)、原因以及如何防止磚混結(jié)構(gòu)墻體開裂的一些看法。
2.1 溫度變化引起墻體裂縫
2.1.1 裂縫特點(diǎn)
這類裂縫普遍存在于建筑物(長寬比較大)的頂層兩端內(nèi)外縱墻上和女兒墻上,呈現(xiàn)出正“八”字、“X”型、水平形態(tài),且大多呈對(duì)稱性出現(xiàn)。正“八”字、“X”型裂縫一般出現(xiàn)再建筑物的兩端,但有時(shí)僅一端有,輕微者僅在兩端1-2個(gè)開間內(nèi)出現(xiàn),嚴(yán)重者會(huì)發(fā)展至房屋兩端1/3縱長范圍內(nèi),并由頂層向下層發(fā)展。水平裂縫主要出現(xiàn)于屋面梁與下層墻體之間、屋面梁與女兒墻之間、壓頂圈梁與女兒墻之間的位置,如圖1(a)所示。
2.1.2 裂縫成因
首先,當(dāng)溫度變化時(shí),因?yàn)椴牧蠝囟扔绊懴禂?shù)不同,彼此間應(yīng)變不一致,引起各材料的相互制約而產(chǎn)生溫度應(yīng)力,當(dāng)其剪力和拉應(yīng)力大于砌體的抗剪抗拉強(qiáng)度時(shí),墻體便被拉裂形成裂縫;其次,溫差裂縫的輕重程度與屋頂保溫情況、室內(nèi)外溫差、施工質(zhì)量、建筑材料有關(guān),如砌體砂漿標(biāo)號(hào)太低。再者,當(dāng)房屋越高,溫度變化時(shí)變形越大,墻體開裂情況越嚴(yán)重。房屋長度太長,未按砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范留伸縮縫,也易造成房屋裂縫。
2.2 基礎(chǔ)不均勻沉降引起的墻體裂縫
2.2.1 裂縫特點(diǎn)
基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫一般在建筑物下部,由下往上發(fā)展,呈倒“八”字、“八”字、水平及豎縫。當(dāng)建筑物(長寬比較大)兩端沉降過大,則形成的兩端由下往上的倒“八”字裂縫,還可在底層中部窗臺(tái)處突破形成由上至下豎縫;當(dāng)建筑物中部沉降過大,則在房屋兩端由下往上形成正“八”字縫。反之,當(dāng)某一端下沉過大時(shí),則因沉降差而產(chǎn)生豎向裂縫。當(dāng)縱橫墻交點(diǎn)處沉降過大,則在窗臺(tái)下角形成上寬下窄的豎縫,有時(shí)還有沿窗臺(tái)下角的水平縫。因?yàn)樵趬w在門窗周圍容易形成應(yīng)力集中現(xiàn)象,故此類裂縫一般從在門窗對(duì)角突破,如圖1(b)所示。
2.2.2 裂縫成因
由于磚混結(jié)構(gòu)的整體剛度較差,基礎(chǔ)不足以調(diào)整因沉降差而產(chǎn)生應(yīng)力時(shí),便會(huì)使磚砌體的薄弱部位產(chǎn)生不同程度的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力,當(dāng)砌體的抗拉、抗剪強(qiáng)度不足以抵抗變形應(yīng)力時(shí),墻體便會(huì)產(chǎn)生裂逢。引起基礎(chǔ)不均勻沉降的原因主要有如下幾點(diǎn):房屋建于土質(zhì)差別較大的地基上;建筑物基礎(chǔ)深淺不一;相連構(gòu)件剛度差別大;建于軟弱土質(zhì)上;建筑物平面形狀復(fù)雜,長寬比過大;沉降縫設(shè)置不合理或根本沒有。
2.3 結(jié)構(gòu)性裂縫
2.3.1 裂縫特點(diǎn)
一般產(chǎn)生在荷載較大的底層截面尺寸較小的窗間墻、磚柱等處,以及大梁、屋架支座等集中荷載作用的部位,縫口呈上寬下窄上段有不規(guī)則破碎裂縫,如圖1(c)所示。
2.3.2 裂縫成因
產(chǎn)生此類裂縫,主要有一下幾條原因
結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的時(shí)候,由于結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算遺漏、設(shè)計(jì)差錯(cuò)、構(gòu)造不合理、荷載過大而構(gòu)件截面積不合理,削弱了砌體承載能力。砌體內(nèi)因埋設(shè)各種管線穿過墻體,破壞了砌體整體性,減少了砌體截面積,砌體不符合要求,磚柱采用包心砌法,砌體存在“通縫”等缺陷,降低了砌體承載能力。砌體施工質(zhì)量不合格。砌筑用磚及砂漿強(qiáng)度等級(jí)低,砌筑和組砌砂漿不飽滿,組砌不符合要求,砌體存在“通縫”等缺陷,降低了砌體承載能力。由于改變房屋用途,加大使用荷載或增加振動(dòng)力,使墻體受到破壞。
3.1 溫度型裂縫預(yù)防措施
為了防止溫度變化引起墻體開裂,可根據(jù)具體情況針對(duì)性的采取下列措施。
減少屋面伸縮間距。屋面圈梁伸縮縫的間距不宜超過30m,現(xiàn)澆整體式鋼筋砼屋面板,一般每隔6m左右設(shè)置柔性分格縫;存預(yù)制屋面板的板端、板邊圈梁、墻體之間,應(yīng)留出相應(yīng)的伸縮縫。在房屋兩端屋蓋與墻頂之間用石灰砂漿設(shè)置水平活動(dòng)縫。當(dāng)房屋的屋蓋和樓板不在同一標(biāo)高時(shí)。如錯(cuò)層房屋,應(yīng)在錯(cuò)層處縱橫墻相交點(diǎn)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱并設(shè)雙道圈梁與構(gòu)造柱相連,以幫助墻體抵抗拉剪應(yīng)力,滿足整體變形協(xié)調(diào)。適當(dāng)加大頂層圈梁和房屋四角構(gòu)造柱的配筋及提高頂層砌體的砂漿標(biāo)號(hào)。當(dāng)有女兒墻時(shí),女兒墻的抗風(fēng)構(gòu)造柱應(yīng)與樓層的構(gòu)造柱上下連通,加強(qiáng)女兒墻壓頂構(gòu)造配筋。在建筑物的兩端的1-2個(gè)開間內(nèi)或總長1/4范圍內(nèi)的屋面板底設(shè)置滑動(dòng)支座,讓其自由伸縮。當(dāng)采用現(xiàn)澆混凝土挑檐的長度大于10m時(shí)宜設(shè)置分隔縫,分隔縫的寬度不應(yīng)小于20mm,縫內(nèi)用彈性油膏嵌縫。
3.2 沉降型裂縫預(yù)防措施
根據(jù)此類裂縫成因,在建筑設(shè)計(jì)和施工過程中,應(yīng)結(jié)合地基基礎(chǔ)的具體情況,做好以下預(yù)防措施。
地質(zhì)勘查報(bào)告要詳細(xì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)房屋建于土質(zhì)差別較大的地基上,或房屋相鄰部分的高度、荷重、結(jié)構(gòu)剛度、地基基礎(chǔ)的處理方法等有顯著差別時(shí),應(yīng)在差異部位設(shè)置沉降縫,將其劃分成剛度較好、長度變化較小的幾個(gè)單元,可以減少因基礎(chǔ)不均勻沉降在墻體內(nèi)引起的應(yīng)力,避免墻體裂縫?!督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)規(guī)定沉降縫寬度一般應(yīng)大于5厘米,為避免上部結(jié)構(gòu)在地基沉降后相互頂撞,房屋較高時(shí)應(yīng)加寬,最大可達(dá)12厘米以上。
加強(qiáng)門窗洞口外的剛度,將門窗洞口上的鋼筋混凝土過梁與內(nèi)墻鋼筋連接形成連續(xù)過梁,增強(qiáng)房屋整體剛度。盡量避免用軟弱土層做持力層,若無法避免,可調(diào)整上部結(jié)構(gòu)剛度,或采用筏式基礎(chǔ),以減少建筑的沉降。房屋的縱墻宜貫通,橫墻的間距不宜過大,一般小于建筑寬度的1.5倍左右。
合理布置建筑體型。建筑平面形狀應(yīng)力求簡單、合理,縱墻拉通避免轉(zhuǎn)折多變,凹凸復(fù)雜;建筑方面應(yīng)盡量避免高低參差,荷載差異大。
減輕建筑結(jié)構(gòu)自重,合理調(diào)整荷載分布,選用較小的基底反力。
設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格按規(guī)范設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁,必要時(shí)可增加圈梁道數(shù),以增加上部結(jié)構(gòu)的剛度,當(dāng)建筑物屋層較高且大時(shí),在窗頂增設(shè)一道圈梁,效果更好。
3.3 結(jié)構(gòu)型裂縫預(yù)防措施
正確進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)。當(dāng)荷載較大而構(gòu)件截面尺寸受到限制時(shí),應(yīng)提高磚和砂漿強(qiáng)度等級(jí),或采用配筋砌體提高砌體強(qiáng)度;在大梁、屋架支座處設(shè)計(jì)鋼筋砼墊塊。
卸載。對(duì)由于荷載過大砌體強(qiáng)度低。已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的墻體,可采取減輕上部結(jié)構(gòu)自重與使用荷載,或在其頂部砌體內(nèi)增設(shè)鋼筋砼梁,承擔(dān)上部傳來的荷載。
結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)。對(duì)由于荷載較大、砌體截面尺寸較小、承載能力不足并已產(chǎn)生裂縫的墻體,可采用加大截面尺寸。如將門窗洞口全部或部分用磚堵砌,增設(shè)附壁柱,在已列砌體外灌注鋼筋砼夾板,將已經(jīng)出現(xiàn)裂縫的磚墻改為鋼筋砼墻、柱,以提高其承載能力。
防治砌體結(jié)構(gòu)裂縫是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要采取綜合治理的方式予以防治,并依賴于科技進(jìn)步,應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料來豐富和完善防治措施,就一定能夠降低和防止磚混結(jié)構(gòu)墻體開裂的現(xiàn)象發(fā)生。
[1]《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2001),北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002年
[2]劉 艷.磚混結(jié)構(gòu)墻體裂縫的防治[J].山西建筑,2005,31(23):140