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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-09-04 11:25 熱度:
摘要:一直以來,磚混結構的房屋在我國的工業與民用建筑中占有了相當大的比重,此類建筑中最常見的問題就是墻體裂縫問題。裂縫的存在降低了墻體的質量,影響了結構的耐久性和正常使用,同時也給居住者在感觀和心理上造成不良影響,因此磚砌體結構裂縫的控制已經成為設計和施工中的重要內容。
關鍵詞:砌體;裂縫;產生;控制
一、裂縫的形式及產生原因的分析
砌體結構產生開裂的原因可分為兩大類:一是由于受力產生的裂縫;二是非受力產生的裂縫。受力引起的裂縫是指結構構件在荷載(包括地震作用)作用下,其應力超過磚砌體材料強度產生的裂縫,這種裂縫對結構的危害很大,應當在設計時通過承載力計算避免這種裂縫的產生。非受力裂縫是由于溫度變化、材料干縮、地基不均勻沉降等原因產生的,本文重點對非受力裂縫進行分析。
1、溫度變化產生的裂縫
由于溫差產生的裂縫主要是由外界溫度變化,房屋墻體之間及墻體與屋面混凝土構件之間變形不協調引起的。鋼筋混凝土屋面在太陽直射下的溫度往往比氣溫高得多,而且屋蓋的溫度在晝夜也有較大的變化。由于鋼筋混凝土的線膨脹系數與砌體結構不同(混凝土為磚的2倍),屋蓋結構與墻體的剛度不同,當溫度變化時,鋼筋混凝土屋蓋變形大,墻體變形小,屋蓋的變形受到了墻體的約束。因而在屋蓋中產生壓應力,在墻體中產生拉應力和剪應力,房屋頂部墻體的溫度應力最大。當墻體中的主拉應力或剪應力超過砌體的抗拉或抗剪強度時,在墻體中就會產生斜裂縫或水平裂縫。
由于溫度變化和產生的裂縫主要發生在房屋的頂層墻體,包括縱橫的八字縫、橫墻上端的八字縫、屋蓋與墻體之間的水平縫、縱橫墻的包角裂縫、門窗洞邊的正八字斜裂縫等。
2、材料干縮產生的裂縫
燒結黏結類制品的干縮變形較小,而且變形完成比較快,只要黏土磚出窯后不立即上墻,由于磚砌體干縮引起的附加應力可以不考慮。而砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體,隨著含水量的降低將產生較大的干縮變形。干縮變形的特征是早期發展較快,如砌塊出窯后28d能完成干縮變形的50%左右,以后逐漸減慢。
材料干縮引起的裂縫的特點是分布廣、數量多、裂縫的程度也較嚴重。裂縫形式表現為:屋頂圈梁下出現的水平裂縫和包角裂縫、房屋內外縱墻兩端對稱分布的倒人字裂縫、建筑一層或二層窗臺邊出現的斜縫或豎向斜裂縫,在墻面上出現的底部重而上部輕的豎向裂縫。
3、地基不均勻沉降產生的裂縫
房屋的上部荷載通過基礎傳給地基,墻體由于地基不均勻沉降引起的裂縫往往會產生在下列情況下:
(1)地基土層分布不均勻,土質差別較大時,房屋不但產生縱向彎曲,還會發生扭轉,墻體的裂縫多而不均勻,裂縫相對集中在某些部分且寬度較大,墻體裂縫開裂的時間較長,可能會導致房屋的整體破壞。
(2)地基土軟弱,房屋的高寬比較大時,房屋的沉降量大且不均勻,縱墻在自身平面內的抗彎剛度較小,調整不均勻沉降的能力較差,使墻體產生嚴重的開裂。
(3)房屋各部分的高度和荷載差異較大時,房屋的高低部分交界處和荷載輕重部分交界處,將產生較大的沉降差而引起墻體的開裂。
(4)房屋的平面形狀復雜時,某些部位縱橫墻的基礎密集,使地基中的應力產生重疊,沉降量將大于其他部位,過大的沉降差會導致墻體產生開裂。
(5)房屋有相鄰高低建筑物相鄰較近,此種情況在基礎設計時雖做調整,但未進行沉降計算也易產生裂縫。
二、裂縫控制措施
砌體結構產生裂縫的因素是多方面的,應當根據裂縫的性質和產生的原因有針對性地采取措施。
1、防止溫度變化產生裂縫的措施
(1)屋蓋上設置保溫層或隔熱層;也可采用架空隔熱板,非常炎熱的地區可以采用雙層屋面。
(2)當房屋長度較長時,應設置伸縮縫,伸縮縫的最大間距應符合現行國家標準《砌體結構設計規范》的要求。
(3)當現澆鋼筋混凝土挑檐長度大于1.2m時,宜設置分隔縫,分隔縫的寬度不小于20mm,縫內采用彈性油膏嵌縫。
(4)頂層屋面板下設置現澆鋼筋混凝土圈梁,并沿內外墻拉通,圈梁下部墻體內設置水平鋼筋。
(5)女兒墻應設置構造柱,構造柱間距不宜大于4m,房屋頂層端部墻體內也要適當增設構造柱。
2、防止材料干縮產生裂縫的措施
(1)在墻體內設置控制縫:控制縫的間距對于有規則洞口外墻不大于6m,無洞外墻不大于8m及墻高的3倍,控制縫與墻轉角的距離不大于4.5m,在外墻的高度和厚度突然變化處也應設置控制縫。控制縫可做成隱形,與墻體灰縫相一致,控制縫的寬度不大于12mm,控制縫內采用聚氨酯、硅樹脂等彈性材料密封。豎向控制縫對于3層以下的房屋應沿房屋墻體的全高設置,對于大于3層的房屋,可僅在一層、二層及頂層墻體內設置。
(2)在灰縫內設置水平鋼筋:頂層墻體有門窗洞口時,在過梁上的水平灰縫內設置2~3道焊接鋼筋網片或拉結鋼筋,并伸到過梁兩端墻內不小于600mm。在樓蓋標高以上、屋蓋標高以下第二、三道灰縫內設置水平鋼筋,水平鋼筋須采用焊接鋼筋網片,網片的縱向鋼筋不小于2φ5,橫向拉結鋼筋間距不大于200mm,灰縫內水平鋼筋宜通長設置,當不能通長設置時,搭接長度不應小于300mm。也可在樓屋蓋處、窗臺下部等部位設置配筋帶,配筋帶的鋼筋當墻厚為190mm時不應小于2φ12,當墻厚為240mm時不應小于2φ16。
(3)對于砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體,要嚴格控制塊材出廠到砌筑時的時間不少于一個月,并控制塊體砌筑時的含水率。
3、防止地基不均勻沉降產生裂縫的措施
(1)合理地進行房屋總體布置:房屋的平面力求簡單,當體型復雜時,宜采用沉降縫將基劃分成若干平面形狀規則的單元;軟土地基上房屋長高比不宜大于2.5,房屋各部分高差不宜過大,對于空間剛度較好的房屋,連接處的高差不宜超過一層,超過時宜采用沉降縫分開;相鄰兩幢房屋的高差較大時,基礎之間應有一定的避讓距離。
(2)加強房屋的整體剛度:設計時盡量將縱墻拉通,并隔一定距離設置一道與之相連接的橫墻,可起到調整縱墻不均勻沉降的作用;通過設置鋼筋混凝土圈梁,增強縱橫墻的連接,增強房屋的空間剛度抵御房屋整體受彎時產生的拉應力,對于調整房屋不均勻沉降起到顯著作用。
(3)合理地設置沉降縫:對于長度過大,平面形狀復雜,同一建筑物地基處理方法不同和有部分地下室的房屋,都應從基礎分開,設置沉降縫,使其各自沉降,以減少或防止裂縫產生。
(4)妥善處理軟弱地基:通常可采用換土法,灰土擠密樁法,強夯法,大孔徑灰土樁法等對地基進行處理。
綜上所述,裂縫的產生原因多種多樣,其危害性和處理方法不能一概而論,在具體處理時務必正確區分,對癥防治,且以防為主,只要堅持對國家對人民積極負責的態度,認真切實查明原因,砌體裂縫問題就不難處理的。
參考文獻:
[1]砌體結構設計規范(GB50003-2001).中國建筑工業出版社.2002
[2]砌體結構設計手冊.中國建筑工業出版社.2002
文章標題: 磚混結構裂縫分析及控制
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