砖混结构墙体裂缝原因及防治措施

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  【摘要】砖混结构房屋具有较好的隔热、隔声性能,仍被广泛采用。因结构自重大,砂浆和砖的黏结力差,抗拉、抗弯和抗剪强度相对较低,砌体易于开裂。本文对防裂提出具体处理措施。
  【关键词】砖混结构;墙体裂缝;防治措施
  【Abstract】Brick-and-mortar houses with good insulation, sound insulation properties, are still widely used. Due to the heavy structure, poor adhesion of mortar and brick, tensile, bending and shear strength is relatively low, masonry easy to crack. This article puts forward specific measures for crack prevention.
  【Key words】Brick and concrete structure;Wall cracks;Prevention measures
  現在一些地区的民用建筑项目中,砖混结构房屋因其造价相对较低,且具有较好的隔热、隔声性能,仍被广泛采用。但其砌体强度较小,结构自重大,砂浆和砖石之间的黏结力较差,抗拉、抗弯和抗剪强度相对较低,砌体易于开裂。砌体裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且较普遍,轻微者影响建筑物美观,造成渗漏水,严重者降低建筑结构的承载力、刚度、稳定和整体性、耐久性,甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。因此分析产生裂缝的原因并做好预防措施,是工程技术人员的一项重要任务。砖混结构墙体裂缝形式主要有地基不均匀沉降裂缝、温度裂缝及结构裂缝 3 个类型。
  1. 地基不均匀沉降产生的裂缝
  1.1表观现象: 不均匀沉降一般产生在房屋底层,严重的可能发展在两层以上,并伴有地面开裂和房屋倾斜。墙体产生下宽上窄的竖缝。在端部、门窗洞口对角产生斜缝、八字缝及水平包角缝。裂缝一旦出现,随着地基不均匀沉降的发展,裂缝逐渐加宽、延长。
  1.2裂缝产生的原因: 基础不均匀沉降引起建筑物横向不规则变形,当建筑物的主体刚度较差,基础不足以调整因沉降差而产生应力时,便会使砖砌体的薄弱部位产生不同程度的拉应力和剪应力,当砌体的抗拉、抗剪强度不足以抵抗变形应力时,墙体便会产生裂逢,基础不均匀沉降引起的裂缝一般在建筑物下部,由下往上发展,呈“八”字、倒“八”字、水平缝及竖缝。当长条形的建筑物中部沉降过大,则在房屋两端由下往上形成正“八”字缝,且首先在窗对角突破。反之,当两端沉降过大,则形成两端由下往上的倒“八”字缝,也首先在窗对角突破,还可在底层中部窗台处突破形成由上至下竖缝。当某一端下沉过大时,则在某端形成沉降端高的斜裂缝。当纵横墙交点处沉降过大,则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝,有时还有沿窗台下角的水平缝。当外纵墙呈凹凸形时,由于一侧的不均匀沉降,还可导致在此处产生水平推力而组成力偶,从而导致此交接处的竖缝。引起基础不均匀沉降的原因主要有: (1)地基土质软弱不均,建筑地基局部土质不均,土质软硬差异较大,受荷载作用后产生过大的不均匀沉降。(2)设计人员对多层砖混结构住宅一般不做地基变形、沉降计算,工程勘察报告质量不高、深度不够、地基处理不当、基础设计选型不尽合理引起地基不均匀沉降。(3)因片面追求建筑外装立面造型,或平面设计比较复杂,转折部分过多,沉降缝设置不当,荷载差异较大,导致房屋整体刚度注意不够。(4)建筑物使用不当,改变使用功能,增大使用荷载,超越设计要求,使地基附加应力剧增,导致建筑不均匀沉降。(5)建筑物室外场地组织排水不好,地表水渗入地基基础,基础部分预埋上下水管道渗漏,浸泡地基基础。
  1.3一般防治措施:
  1.3.1建筑工程应先勘察后设计。在进行建筑设计前,就对工程地质进行详细勘察,查明地基土质情况、分布范围、承载力大小,地下水位等水文地质条件,然后按照安全可靠、经济合理,技术先进、方便施工等要求,进行全面分析,权衡利弊,确定合理的建筑布局和结构类型,以便使上部结构与地基相互影响,共同工作。对软弱地基和不均匀地基尤其如此。
  1.3.2认真分析地质资料并做好地基处理。(1)对勘察单位提供的地质报告要认真分析,谨慎对待,用最科学的办法提供地基处理方案。(2)认真做好地基的验槽工作,核对基槽尺寸是否与设计尺寸相符,实际的地质构造是否与地质报告提供的地质构造相符,有无古墓、洞穴等。(3)设计中一定要做好地基的沉降量预估,在施工图中标注沉降观测点,注明沉降观测的要求。(4)在湿陷性黄土地区,一定按规范要求设计处理地基,并做好检漏防水的措施,防止由于漏水造成地基的不均匀沉降而引起墙体裂缝。
  1.3.3减轻建筑结构自重。地基压缩变形大小与上部荷载值成正比。因此,减轻结构自重是降低基底附加应力,减少沉降的有效措施,对于基础,可以选用自重轻,覆土少的基础形式,如宽基浅埋、空心基础、薄壳基础甚至箱形基础;或设置地下室(半地下室),采用架空地板,取代室内填土。对于上部结构,可以选用预应力、轻钢结构和单位容重少的轻质墙体材料,以减轻对地基的压力,减少地基沉降。
  1.4合理布置建筑体型,建筑平面形状应力求简单,纵墙拉通,避免转折多变,凹凸复杂。建筑门面应尽量避免高低参差,荷载差异大,或开设过大的门窗洞口,削弱墙体。使房屋建筑质量重心与刚度中心基本一致,提高房屋抵抗不均匀沉降的能力。
  1.5增强建筑物的整体刚度。
  (1)增强房屋纵向刚度不均匀沉降使房屋纵向弯曲,纵墙应尽量避免转折,中断、开设过大的门窗洞口,横墙间距不宜过大,且与纵墙牢固连接。
  (2)控制建筑物的长高比 长高比愈小,建筑刚度就愈大。对于软弱地基,3 层以上房屋,长高比不宜大于2.5。   (3)设置沉降缝 沉降缝的作用是将建筑物自屋顶到基础分为若干个长宽比较小、整体刚度好、自成沉降体系的单元。这些单元具有调整过大不均匀沉降的能力。沉降缝的位置一般设置在下列部位:平面形状复杂的建筑物的转折部位;建筑物高度或荷载差异处;建筑物结构或基础类型不同处;分期建造的建筑物交界处;过长建筑物的适当部位;地基土的压缩性有显著差异处。
  (4)设计时要综合考虑许多因素(如地质情况、预期沉降量、建筑体型、结构类型、美观要求、施工情况等),才能正确合理地布置沉降缝的位置。在长度较长的建筑物适当位置,平面转折、高低参差、荷载差异大、地基或基础类型改变的部位,设置沉降缝或连接走廊,从屋顶到基础断开,把建筑划分成若干个刚度较大、长高比较小的单元。设计时严格按规范设置构造柱和圈梁,必要时可增加圈梁道数,以增加上部结构的刚度,当建筑物屋层较高且大时,在窗顶增设一道圈梁,效果更好。
  (5)加强基础的刚度。对于软弱和压缩性很不均匀地基上的建筑物,可以根据上部结构荷载情况,采用刚度较大的基础类型,如钢筋混凝土十字交叉条形基础,筏片基础甚至箱形基础会更适合。
  1.6调整各部分荷载分布。对于较大高度(或荷载)差异的建筑要合理布置重、高部分的荷载;采用纵横墙混合承重形式和不同的基底宽度,以合理调整建筑物各部分不均匀沉降。对于不均匀沉降要求比较严格的建筑物,必要时可选较小的基底应力,加大基层面积进行设计。
  1.7新老或相邻两建筑物之间应保持一定距离,避免对地基产生新的附加应力和应力叠加,引起不均匀沉降。
  1.8增强门窗洞口强度,凡是大于300mm洞必须有过梁; 窗洞两侧并应有混凝土边挺。
  1.9合理安排施工顺序。对立面高低悬殊,荷载变化较大的房屋,应分期分段组织施工。一般应先建荷载较重的高层,后建较轻的低层;先建深基础,后建浅基础,避免新的附加应力。
  1.10按设计要求正确使用房屋。房屋竣工后,不宜随意改变房屋的使用功能,增大使用荷载或任意加大地面厚度,防止地表水滲入地基。
  2. 温差裂缝及处理
  2.1表观现象: 温差裂缝一般在房屋顶层端部 1~2个开间纵横墙上产生,在顶层梁底下端部开间四周墙上形成一圈水平缝。而在门窗洞口对角产生斜缝、八字缝。裂缝上宽下窄。温差裂缝的显著特征是裂缝宽度随温度升降变化面张合。
  2.2温差裂缝防治措施: 因收缩和温度变形产生的裂缝,对建筑物的整体性、耐久性和外形美观有很大影响。设计时应妥善布置墙体,尽可能避免产生这种缝。其主要措施如下;
  (1) 设置温度伸缩缝 伸缩缝是将过长的建筑物用缝分成几个长度较小的独立单元,使每个单元砌体因收缩和温度变形而产生的拉应力小于砌体的抗拉强度,从而防止和减少墙体裂缝。伸缩缝应设置在因温度和收缩变形引起应力集中、砌体产生裂缝可能性最大的地方。
  (2)合理设计后浇带,将现浇混凝土楼盖分段施工,使混凝土的早期收缩先行完成,然后再浇筑分段间的混凝土,使之成为整体。
  (3)适当加大屋面层圈梁和房屋四角构造柱的配筋和提高顶层砌体的砂强度。
  (4)外露的混凝土挑檐、通长阳台等构件,应按一定距离设置伸缩缝。
  (5)为避免女儿墙开裂对整个建筑物的影响,应设法消除屋顶面层因温度变形对女儿墙的推力作用。
  (6)做好屋面保温隔热层施工,防水层质量是多年来的主要渗漏通病。
  (7)尽量避免混凝土构件外露,防止冷热桥产生,用保温材料处理外露件,设计节能型建筑。
  3. 结构性裂缝
  3.1表观现象: 结构性裂缝一般产生在荷载较大的底层截面尺寸较小的窗间墙、砖柱等处,以及大梁、屋架支座等集中荷载作用的部位。因荷载过大或砌体承载能力低,局部承压不足,砌体受压破坏而产生竖向粉碎性裂缝。缝口呈上宽下窄上段有不规则破碎裂缝。
  3.2结构性裂缝产生的一般性原因: (1)结构设计差错 由于结构荷载计算遗漏、设计差错、构造不合理而减小构件截面面积,削弱了砌体承载能力;(2) 砌体内因埋设各种穿过墙体,破坏了砌体整体性,减少了砌体截面面积,削弱了砌体不符合要求,砖柱采用包心砌法,砌体存在“通缝”等缺陷,降低了砌体承载能力; (3)砌体施工质量低劣 由于砌筑用砖及砂浆强度等级低,砌筑砂浆不饱满,组砌砂浆不饱满,组砌不符合要求,砖筑用砖及砂浆强度砌法,砌体存在“通缝”等缺陷,降低了砌体承载能力;(4)使用不当 由于改变房屋用途,加大使用荷载和增加振动力,使墙体受到破坏。
  3.3裂缝防治措施: (1)正确进行结构计算和设计 当荷载较大而构件截面尺寸受到限制时,应提高砖和砂浆强度等级,或采用配筋砌体提高砌体强度;在大梁、屋架支座处设计钢筋混凝土垫块;(2)卸载 对由于荷载过大砌体强度低,已经产生裂缝的墙体,可采取减轻上部结构自重与使用荷载,或在其顶部砌体内增设钢筋混凝土梁,承担上部传来的荷载。在原有大梁下设置砖墙,砖柱、分担部分上部荷载,保护已经开裂的砌体;(3)结构加固补强 对由于荷载较大、砌体截面尺寸、承载能力不足并已产生裂缝的墙体,可采用加大截面尺寸,如将门窗的洞口全部或部分用砖堵砌,增设附壁柱以提高其承载能力。
  综上浅要分析可知,砌体裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且较普遍,轻微者影响建筑物美观,造成渗漏水,严重者降低建筑结构的承载力、刚度、稳定和整体性、耐久性,甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。因此分析产生裂缝的原因并做好预防措施,是一项重要任务。砖混结构墙体裂缝形式主要是地基不均匀沉降裂缝、温度裂缝及结构裂缝 3 个方面,引发砖混结构墙体裂缝的原因可能是其中某单一因素,也可能受多种因素共同影响,当裂缝出现后,要通过认真分析作出正确判断,采取有效措施控制裂缝发展,确保结构安全,延长使用年限。
  参考文献
  [1]砌体结构设计规范(GB50003-2004)[S].
  [2]砌体工程施质量验收规范GB50203——2011.
  [3]王宗昌《建筑工程施工技术与管理》北京 中国电力出版社2014,8.
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