砖混结构中砌筑墙体开裂的机理与规律

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  摘要:概述砌体结构中各种类型的砌体的常见裂缝规律与裂缝成因。
  关键词:机理;规律;裂缝;砌筑墙体;砖混结构
  
  砖混结构顾名思义是在砌体结构中的一些部位使用了钢筋混凝土的构件,主要用于基础部分,如条形基础、筏板基础;结构构造部分的圈梁,地梁,构造柱;利用钢筋混凝土的抗弯性能的挑出阳台,结构上的水平构件的梁板,屋盖与楼梯等。且裂缝种类也极其繁多,如斜裂缝、坚向裂缝、水平裂缝等。不过,裂缝的其本原因可以归纳为两大类:变形变化和荷载变化。
  一、荷载可以导致结构构件破坏的力,大致可以分成拉、压、弯、剪、挤几个类型,可能单独发生也可能一两种力同时作用。
  1、砌体结构受拉破坏的情况主要发生在圆形储物构件,如地上、下水工园罐式的泵站、液体园形储仓等。裂缝使圆罐壁厚全断面开裂。可以是一条竖直的缝(多因砌筑砂浆强度较高,块材被拉裂或裂缝较细小,构件外面有面层抹灰,没有直接看到砌体块材时),也有的呈锯齿形沿块材砌筑的水平与碰头缝开裂(属砌筑块材的强度较高,砂浆强度较低)。
  2、砌体结构受压破坏的情况主要发生在砌筑柱子构件,当柱上的荷载超出柱子的抗压能力时便会将柱子压出竖向裂缝而破坏。
  3、砌体结构受弯破坏的情况主要发生在用块材砌筑的过梁(平拱)荷载较大时会在梁跨中下部为出现竖向裂缝,如果更大时就会出现垂直主拉应力方向的八字斜裂缝。再有一种情况是柱子、筒状体或墙体出现偏心距较大的情况,会在作用力点的远端的构件上出现水平的横裂缝。
  4、砌体结构受剪破坏的情况主要发生在砌体结构作为挡土墙使用的情况下沿某一软弱的断面被推剪开裂。还有就是洞口上发的拱券在券脚处出现水平的裂缝,一般这中情况在边跨处做一个飞拱或一段纵墙用以抵抗券脚处的水平推力。
  5、砌体结构受挤压破坏的情况主要发生在混凝土的梁下,即在集中荷载的下面,该荷载会将墙体压出正八字形对称的裂缝来。
  二、砌体结构在非荷载及作用下的开裂,大致可以有这样几种情况:
  1、在地基出现不均匀沉降的情况下,建筑物的基础随之变形而破坏,导致砌体出现裂缝,开裂的砌体发生在建筑物的底层,严重的会向上部延展。一般情况下裂缝都是斜向的,如果是在建筑物的中部地基沉降,墙体会是出现成对的正八字形的斜裂缝,如果沉降发生在建筑物的一边外侧,裂缝将是倒八字形的斜裂缝,沉降变形的地基点在建筑物的平面以外。如果建筑物的一段处于地基变形的部分内,也可能裂缝是竖向的,使建筑为裂成两半。
  如何判断事故的肇事点的位置呢?可以在裂缝处做一法线,取其指向地基的方向与地基交汇点就是发生变形的肇事点。
  造成地基变形的的原因有这样几点:
  I、出现软弱地基下卧层:由于地质勘察的方案违反国家规范的要求(场区没有进行勘察或者探孔布点稀疏,探孔的深度不够,地基土的工程力学性质报告不详尽)报告的质量不合格(附图-永年飞机试验场)。
  II、原建筑物的基础下出现后来的附加应力,一般的情况下是后来的邻近建筑物与原建筑物的基础净距不够,对原建筑地基产生附加应力,使原建筑物基础加大变形(附图-20里铺)。
  III、在湿陷性黄土地区的建筑物的勘察、设计、施工、使用过程中出现了问题:勘察报告上没有说明地基土的湿陷性,导致设计施工以及以后使用维修的忽略;设计上没有考虑对上下水的特殊要求(如过墙管道上预留沉降量,下水窨井必须防渗漏,雨水必须有组织排放,建筑物外侧的地面硬化等等);施工时没有注意到严格防范水的灾害,特别是在雨季施工地基基础,及其后基坑基槽的回填要求,雨季的施工方案;使用过程中要严格维修可能出现水对建筑物地基的破坏,如水落管的冻坏,下水道的锈蚀渗漏等。
  IV、建筑物平面对应的基础平面因受力不平衡的破坏:有时设计楼房平面为了采光与朝向要求,或者建设方的喜好,把多个单元采取错位呈阶梯状布置,而基础(特别是筏板式基础)没有断开,就出现了基础平面重心错位而产生的扭力,导致基础连接处受扭撕裂使其上砌体的破坏,主要是底层单元远端的窗口出现斜裂缝。
  V、地基的冻胀:对于跨年施工基础部分,要认真防止地基土的冻结,地面雪、雨水渗下对地基的冻胀作用,特殊地基土的区域(如膨胀土区域)随季节的变化,产生的影响等,使基础上面出现开裂。
  2、在砖混结构中由于温度应力的作用,两种结构材料的线膨胀系数的差异(混凝土的线膨胀系数α=1.0*10-5m/(m.k),而粘土砖砌体的线膨胀系数α=0.5*10-5m/(m.k) ),当构件受热后出现温度应力而膨胀时,在两者的结合面上就会出现相对错动的剪应力,这种裂缝多发生在建筑物的顶层,但是如果在昼夜温差较大的地区,可能向下发展到两三层。如果结合面的砂浆强度较低,裂缝就在结合面处(一般是圈梁与砌体之间的水平缝);如果砂浆强度较高,两者结合的比较牢固,混凝土构件就会带着砌体一起向建筑物的的远端(允许延展的自由端)膨胀,砌体上的裂缝,在不同的墙体位置上,出现不同的开裂裂缝。以一般多层住宅为例:出现在南纵墙的端部开间的是在窗口的左上角与右下角一条斜向裂缝,次开间由于多为主卧室,可能有阳台门,所以裂缝就在圈梁下呈水平状了。出现在山墙上的裂缝是,角部的构造柱的内侧(即构造柱的北側),会有一条竖向裂缝。而山墙本身,在不严重时在圈梁下有水平裂缝,严重时还会在山墙高度的中部,与下部踢脚线处,共出现三条水平向的裂缝使山墙向外弯曲开裂。出现在北纵墙上的裂缝较轻,主要是构件温差变化较阳面小,多为圈梁下的水平裂缝。现在内纵墙上的裂缝大多是与南纵墙端开间的斜裂缝一样,在建筑物的远端高,还可能在踢脚线处有水平的裂缝(砂浆强度较高时)。内纵墙的裂缝出现的比较严重,这主要是内纵墙与山墙交界处,一般不设有构造柱,所以膨胀变形的自由度大。出现在横墙上的裂缝,较轻者是圈梁下的水平裂缝,但是如果在该墙上有阳台的挑出构件(如顶层阳台雨棚)时,砌体也会出现斜向裂缝。
  3、在墙体块材改革的砌体中,由于材料的收缩而出现砌体裂缝,裂缝在有抹灰装饰面上,看是一条竖向裂缝,但打开墙体装饰面层后,裂缝是呈现沿砌筑灰浆开裂的阶梯形缝或是锯齿形缝。墙体收缩的原因有两个方面一个是块材施工时没有按照国家规范规程规定的堆放陈化,使块材尽量的完成自身的收缩量,违规上墙;另一种原因是地方实验室没有按照《砌体设计规范》的强度附表的附注,即要用该种块材做试模的底配置砂浆。现在由于国家规范已将砂浆强度试块的试模改用了带底试模了,这种情况就不会出现了。
  另外还有一种材料界面的干燥裂缝:在粘土砖砌体中主要发生在过梁的端头,这个地方是混凝土过梁与大约三块砖高的碰头缝,本来砌筑工人就有对于碰头缝打灰不饱满的习俗,这个地方就更会出现砂浆不饱满的状况,一经风干,面层的装饰抹灰就会开裂。
  在砌块作为填充墙时,发生在块材与混凝土边框间的收缩裂缝,块材如果在砌筑时湿水过大(一般都是为防止砌筑砂浆操作时失水变稠而将块材洇水过大,这和粘土砖洇水是不一样的),在干燥收缩时界面处就会出现裂缝。
  4、外界振动造成的砌体开裂:砌体有时会受到外界某一振动源(开山采石,修路、沟、渠施工,冶炼淬渣等),而出现开裂,主要发生在砌筑结构的端部构件(如山墙檐口)、突出屋顶的高耸构件(烟筒),不交圈的类悬臂墙肢等部位。
  
  
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