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【摘 要】砌体结构在一些中小城市应用较为广泛,然而近年来砌体结构发生工程事故的频率比较高,应引起高度重视。
【关键词】砌体;强度;砌筑;质量
Shallow talk that carving to build engineering trouble become because of and processing
Yang Fu-yong
(Fushun zhongyu construction(group) limited liability company Fushun Liaoning 113000)
【Abstract】Marshalling structure has big application in small cities to compare extensively in somely, however carve the frequency of the body structure occurrence engineering trouble in recent years higher, should cause a high value.
【Key words】Marshalling;Strength; Masonry; Quality
砌体结构是由砖、石材、砌块等块材通过砂浆砌筑而成的结构。由于造价低廉,易于就地取材,有良好的耐火性、较好的化学及大气稳定性,并有较好的保温隔热性能,施工可以不需用大型机械设备,施工操作简便等特点;目前,在全国各地的中、小城市仍有广泛的应用。然而,近年来由于种种原因,砌筑结构发生的质量事故比较频繁,工程技术及管理人员必须认真分析总结。
1. 设计方面引起结构质量事故的主要因素
1.1 不精心设计,图纸内容粗糙、不准确。有许多工程甚至是套用旧图纸,使用时也未经校核;有时参照别的图纸,但荷载增加了,而未作计算。有的虽然作了计算,但因少算或者漏算荷载,使得砌体承载力不足,如再遇上施工质量不佳,常常引起房屋倒塌。如某小学教学楼,二层砖混结构,工程接近完工时,突然倒塌,造成多人伤亡。事后查明,该工程只是参考一般混合结构布置,草草画了几张平面、立面、剖面草图就进行施工,而且使用低质小窑砖,经事后测定砖的强度不足,等级为MU5,砂浆只有M0.4,结构承载力严重不足,房屋倒塌已成定局。
1.2 不进行方案优化,尤其不考虑空旷房屋承载力降低因素。一些礼堂、食堂、车间,层高大、横墙少,导致房屋的空间刚度很差、大梁下局部压力大,很容易引起质量事故。一般情况下大梁支承于砖墙上,可按简支梁进行内力分析。构造上做成能实现铰接(梁端可有微小转动)的条件,比较好的做法是梁垫预制,而不是与梁整体现浇。再就是遇到空旷房屋,可按框架结构计算内力来复核墙体承载力,若墙体不足以承载由此而引起的约束弯矩,建议采用钢筋混凝土框架结构,或者将窗间墙改为加垛的T形截面。有的设计人员注意了墙体总的承载力计算,但忽略了墙体高厚比和局部承压计算。高厚比不足会引起失稳破坏,而局压不足、又未设梁垫,或梁垫尺寸过小,则会引起局部砌体压碎,进而造成整个墙体倒塌。
1.3重计算、轻构造。圈梁、构造柱的设置可以提高砌体结构的整体性,在意外事故发生时可避免或减轻人员伤亡及财产损失,尤其是抗震设防地区。
2. 施工方面引起结构质量事故的主要因素
原材料质量好坏,直接影响砌体结构的施工质量及其承载力。水泥(灰)、砂子、水、掺合料等组分的成分、含量以及配合比的准确性,都会严重影响到砂浆的使用性能和强度,导致砌体承载力下降,施工中必须按照国家现行规范严格控制;块体材料的等级(强度)也必须满足设计和相关标准的规定。实际工程中原材料的质量问题,导致砌体结构质量事故的概率约占30%以上,必须引起高度重视。
砌体质量好坏很大程度上取决于砌筑质量,施工中除应掌握正确砌筑方法外,还须做到灰缝横平竖直、砂浆饱满、组砌得当、接槎可靠。以保证砌体有足够的强度与稳定性。施工管理不善、工序不到位、质量把关不严是造成砌体结构事故的重要原因。其中砌体接槎不正确、灰浆不饱满、组砌不当及砖柱采用包芯砌法等引起的结构频率很高。
砌筑时在墙上任意开洞、留设脚手眼及沟槽等,砌体上施加了荷载或脚手架拆除后未及时填补洞(槽)、脚手眼等,都会过多地削弱墙体的有效面积,影响其稳定性。再者,墙体前期强度较低,而施工荷载又大,很容易造成墙体失稳倒塌。施工中应严格按照工程设计图纸及《砌体工程施工质量验收规范》GB50203-2002的具体要求和规定进行留设。有的墙体比较高、横墙间距又大,当楼(屋)面结构未施工形成整体结构时,墙体处于悬臂状态,且砌体初期强度又不高,施工中如不注意临时支撑加固,遇上大风或水平施工荷载等不利因素时,必将造成失稳破坏和伤亡事故的发生。
采用冻结法施工的砌体,解冻前应制定切实可行的观测、加固措施,留置在砌体中的洞(槽)、脚手眼等应及时填砌完毕,并清除房屋中剩余的建筑材料、机具等施工荷载,有条件时,解冻期间应暂停振动作业。保证砌体对强度、稳定和均匀沉降等的要求,防止砌体发生位移、倾斜及倒塌事故。
3. 砌体常见裂缝分析
3.1 地基不均匀沉降引起的裂缝。地基发生不均匀沉降后,沉降大的部分与沉降小的部分砌体之间产生相对位移,从而使砌体中产生附加的拉力过者剪力,当附加内力超过砌体的强度时,砌体中便产生了裂缝。
3.2 地基冻胀引起的裂缝。地基土层温度降到0℃以下时,冻胀土中的上部开始冻结,体积膨胀,向上隆起产生冰胀应力,而这种应力大小又是不均匀的,从而引起砌体开裂。
3.3 温差引起的裂缝。由于温度变化不均匀使砌体产生不均匀收缩,或者砌体的伸缩受到约束时,都会引起砌体开裂。此外由于混凝土屋盖、圈梁与砌体的温度线膨胀系数不同,在温度变化时,亦会引起裂缝。
3.4 地震作用引起的裂缝。与钢结构和混凝土结构相比,砌体结构的抗震性是较差的。固应严格遵守抗震规范、按规定设置圈梁及构造柱及其他抗震措施。
3.5 因承载力不足引起的裂缝。如果砌体的承载力不足,则在荷载作用下,将出现各种裂缝,以致出现砌体被压碎、断裂,崩塌等现象,导致结构失效。因承载力不足而产生的裂缝必须加固处理。
4. 裂缝预防
4.1 防止裂缝的建筑措施。为了防止砖混结构的房屋裂缝,在房屋总体布置方面应作以下考虑:
(1) 在宽度10～15m多层房屋总体布置或群体建筑中插建时,高大房屋与低小房屋的距离宜控制在10～12m左右。在此距离不能满足时,应辅以其他措施。
(2) 高大房屋与低小房屋相距较近时,低小房屋的边长宜平行于高大房屋的相邻边。
(3) 低小房屋与高大房屋相距较近,刚度又较差,同时在施工时又不能很好安排,而且其长边与高大房屋相邻边垂直,应将低小房屋作分段处理。
4.2 在结构措施方面应考虑的因素
(1) 在下列情况下应设置沉降缝:房屋高低差别较大或荷载差别较大时,应设沉降缝,将高度或荷载不同部分分开;房屋平面形状比较复杂时,不论高低都要分开;地基不均匀时,结构类型不同时,地基方法处理不同时,房屋部分有地下室、部分无地下室,分期建造时应分开。
(2) 在有高低差别或荷载差别大的单元组合房屋中,若需设置地下室时,地下室则宜设置在较高或较重单元下,这样可减少高低或轻重单元之间的差异沉降。
(3) 在单元或分段单元内,合理布置承重墙,尽量使纵墙拉直、拉通并贯穿房屋全长,避免中断、转折。横墙间距宜不超过房屋宽度的1.5倍或20m。
(4) 在砖墙中设置钢筋混凝土圈梁。圈梁高应不小于180mm,配置的纵向钢筋应不小于410,必要时梁高和钢筋还需加强。
(5) 圈梁布置应沿房屋外墙四周封闭,内纵墙上亦应有圈梁拉通,有关距离应按规范设置。
(6) 开窗面积应适当控制。墙身局部开孔削弱过大时,应采用钢筋混凝土框、梁等构造补强。
(7) 对防裂要求较高的房屋,不宜采用中间设置柱子、四周为承重砖墙的内框架结构形式。
(8) 用油毡将屋面板与墙顶分割开,做成滑动面。为了保证滑动面平整,铺油毡前用砂浆严格找平,油毡以铺两皮为宜。
(9) 为了减少平面房屋顶层两端“八”字形裂缝,必要时可在顶层裂缝敏感区的墙两侧加钢筋网片。
(10) 平屋面隔热层宜做在屋面结构层上面。
(11) 温度伸缩缝和沉降缝缝内需保持畅通,不得填塞。
(12) 屋面保温层与整浇层与女儿墙侧面脱开。
(13) 为了防止底层窗台上出现裂缝,可在底层窗台墙中配置通长的细钢筋,或把窗台线做成小型钢筋混凝土过梁,或在窗台下作反拱。
(14) 大梁搁置在墙上时,在大梁支座下应设置钢筋混凝土梁垫。
4.3 处理砌体裂缝的常用方法。处理砌体裂缝的常用方法有:表面修补,如填缝封闭、加筋嵌缝等;校正变形;加大砌体截面;灌浆封闭或补强;增设卸载结构;改变结构方案,如增加横墙,将弹性方案改为刚性方案,柱承重改为墙承重,砌体结构改为混凝土结构等;砌体外包钢丝网水泥,或钢筋混凝土和钢结构;加强整体性,如增设构造柱、钢拉杆等;表面覆盖,对建筑物正常使用无明显影响的裂缝,为了美观的目的、可以采用表面覆盖装饰材料,而不封堵裂缝;将裂缝转为伸缩缝:在外墙出现随环境温度而周期性变化、且较宽的裂缝时,封堵效果往往不佳,有时可将裂缝边缘修直后,作为伸缩缝处理;其他方法:若因梁下未设混凝土垫块,导致砌体局部承压强度不足而裂缝,可采用后加垫块方法处理,对裂缝较严重的砌体有时还可以采用局部拆除重砌等。
5. 砌体的加固方法
5.1 扩大砌体的截面加固。适用于砌体承载力不足但裂缝尚属轻微,要求扩大面积不是很大的情况。要求砖的强度等级与原砌体相同,而砂浆宜提高一级同时≥M2.5。具体方法有新旧砌体咬槎结合及钢筋连接两种方法。
加固后的承载力计算:N≤Φ(fA+0.9f1A1)
N——荷载产生的轴向力设计值;
Φ——由高厚比及偏心距查得的承载力影响系数;
f、f1——分别为原砌体和扩大砌体的抗压强度设计值;
A、A1——分别为原砌体和扩大砌体的截面面积。
5.2 外加钢筋混凝土加固。一般适用于砖柱。外加钢筋混凝土。可以是单面的、双面的和四面包围的。竖向受压钢筋可用8～12,横向钢箍可用4～6。
5.3 外包钢加固:
适用于加固砖柱和窗间墙。用水泥砂浆把角钢粘贴于被加固砌体四角,并用卡具临时夹紧固定,然后焊上缀板而形成整体。具有快捷、高强等优点。
加固后为轴心受压的砖柱:N≤Φcon(fA+αf′aA′a)+Nav
加固后为偏心受压的砖柱:N≤f′A+αf′aA′a-σaAa+Nav
f′a——加固型钢的抗压强度设计值;
Aa、A′a——分别为受压或受拉加固型钢的截面面积;
Nav——由于缀板和角钢对砖柱约束而提高的承载力;
σa——受拉肢型钢Aa的应力。
5.4 钢筋网水泥砂浆层加固。首先在整个墙体两侧面绑扎钢筋(丝)网片,并用穿墙筋对拉固定后再抹以水泥砂浆层,形成组合墙体,用以提高砌体的承载力及延性。必要时水泥砂浆保护层可据设计要求厚度用支模灌注的细石混凝土层代替,加固效果更好。
总之,只要我们不断的分析总结,认真按建设程序办事,精心设计施工,严格执行国家现行的建筑规范,严把设计、施工质量关,进一步加强施工现场管理,定会大大地降低人民生命财产安全的损失。
[文章编号]1006-7619(2009)11-23-1019
【关键词】砌体;强度;砌筑;质量
Shallow talk that carving to build engineering trouble become because of and processing
Yang Fu-yong
(Fushun zhongyu construction(group) limited liability company Fushun Liaoning 113000)
【Abstract】Marshalling structure has big application in small cities to compare extensively in somely, however carve the frequency of the body structure occurrence engineering trouble in recent years higher, should cause a high value.
【Key words】Marshalling;Strength; Masonry; Quality
砌体结构是由砖、石材、砌块等块材通过砂浆砌筑而成的结构。由于造价低廉,易于就地取材,有良好的耐火性、较好的化学及大气稳定性,并有较好的保温隔热性能,施工可以不需用大型机械设备,施工操作简便等特点;目前,在全国各地的中、小城市仍有广泛的应用。然而,近年来由于种种原因,砌筑结构发生的质量事故比较频繁,工程技术及管理人员必须认真分析总结。
1. 设计方面引起结构质量事故的主要因素
1.1 不精心设计,图纸内容粗糙、不准确。有许多工程甚至是套用旧图纸,使用时也未经校核;有时参照别的图纸,但荷载增加了,而未作计算。有的虽然作了计算,但因少算或者漏算荷载,使得砌体承载力不足,如再遇上施工质量不佳,常常引起房屋倒塌。如某小学教学楼,二层砖混结构,工程接近完工时,突然倒塌,造成多人伤亡。事后查明,该工程只是参考一般混合结构布置,草草画了几张平面、立面、剖面草图就进行施工,而且使用低质小窑砖,经事后测定砖的强度不足,等级为MU5,砂浆只有M0.4,结构承载力严重不足,房屋倒塌已成定局。
1.2 不进行方案优化,尤其不考虑空旷房屋承载力降低因素。一些礼堂、食堂、车间,层高大、横墙少,导致房屋的空间刚度很差、大梁下局部压力大,很容易引起质量事故。一般情况下大梁支承于砖墙上,可按简支梁进行内力分析。构造上做成能实现铰接(梁端可有微小转动)的条件,比较好的做法是梁垫预制,而不是与梁整体现浇。再就是遇到空旷房屋,可按框架结构计算内力来复核墙体承载力,若墙体不足以承载由此而引起的约束弯矩,建议采用钢筋混凝土框架结构,或者将窗间墙改为加垛的T形截面。有的设计人员注意了墙体总的承载力计算,但忽略了墙体高厚比和局部承压计算。高厚比不足会引起失稳破坏,而局压不足、又未设梁垫,或梁垫尺寸过小,则会引起局部砌体压碎,进而造成整个墙体倒塌。
1.3重计算、轻构造。圈梁、构造柱的设置可以提高砌体结构的整体性,在意外事故发生时可避免或减轻人员伤亡及财产损失,尤其是抗震设防地区。
2. 施工方面引起结构质量事故的主要因素
原材料质量好坏,直接影响砌体结构的施工质量及其承载力。水泥(灰)、砂子、水、掺合料等组分的成分、含量以及配合比的准确性,都会严重影响到砂浆的使用性能和强度,导致砌体承载力下降,施工中必须按照国家现行规范严格控制;块体材料的等级(强度)也必须满足设计和相关标准的规定。实际工程中原材料的质量问题,导致砌体结构质量事故的概率约占30%以上,必须引起高度重视。
砌体质量好坏很大程度上取决于砌筑质量,施工中除应掌握正确砌筑方法外,还须做到灰缝横平竖直、砂浆饱满、组砌得当、接槎可靠。以保证砌体有足够的强度与稳定性。施工管理不善、工序不到位、质量把关不严是造成砌体结构事故的重要原因。其中砌体接槎不正确、灰浆不饱满、组砌不当及砖柱采用包芯砌法等引起的结构频率很高。
砌筑时在墙上任意开洞、留设脚手眼及沟槽等,砌体上施加了荷载或脚手架拆除后未及时填补洞(槽)、脚手眼等,都会过多地削弱墙体的有效面积,影响其稳定性。再者,墙体前期强度较低,而施工荷载又大,很容易造成墙体失稳倒塌。施工中应严格按照工程设计图纸及《砌体工程施工质量验收规范》GB50203-2002的具体要求和规定进行留设。有的墙体比较高、横墙间距又大,当楼(屋)面结构未施工形成整体结构时,墙体处于悬臂状态,且砌体初期强度又不高,施工中如不注意临时支撑加固,遇上大风或水平施工荷载等不利因素时,必将造成失稳破坏和伤亡事故的发生。
采用冻结法施工的砌体,解冻前应制定切实可行的观测、加固措施,留置在砌体中的洞(槽)、脚手眼等应及时填砌完毕,并清除房屋中剩余的建筑材料、机具等施工荷载,有条件时,解冻期间应暂停振动作业。保证砌体对强度、稳定和均匀沉降等的要求,防止砌体发生位移、倾斜及倒塌事故。
3. 砌体常见裂缝分析
3.1 地基不均匀沉降引起的裂缝。地基发生不均匀沉降后,沉降大的部分与沉降小的部分砌体之间产生相对位移,从而使砌体中产生附加的拉力过者剪力,当附加内力超过砌体的强度时,砌体中便产生了裂缝。
3.2 地基冻胀引起的裂缝。地基土层温度降到0℃以下时,冻胀土中的上部开始冻结,体积膨胀,向上隆起产生冰胀应力,而这种应力大小又是不均匀的,从而引起砌体开裂。
3.3 温差引起的裂缝。由于温度变化不均匀使砌体产生不均匀收缩,或者砌体的伸缩受到约束时,都会引起砌体开裂。此外由于混凝土屋盖、圈梁与砌体的温度线膨胀系数不同,在温度变化时,亦会引起裂缝。
3.4 地震作用引起的裂缝。与钢结构和混凝土结构相比,砌体结构的抗震性是较差的。固应严格遵守抗震规范、按规定设置圈梁及构造柱及其他抗震措施。
3.5 因承载力不足引起的裂缝。如果砌体的承载力不足,则在荷载作用下,将出现各种裂缝,以致出现砌体被压碎、断裂,崩塌等现象,导致结构失效。因承载力不足而产生的裂缝必须加固处理。
4. 裂缝预防
4.1 防止裂缝的建筑措施。为了防止砖混结构的房屋裂缝,在房屋总体布置方面应作以下考虑:
(1) 在宽度10～15m多层房屋总体布置或群体建筑中插建时,高大房屋与低小房屋的距离宜控制在10～12m左右。在此距离不能满足时,应辅以其他措施。
(2) 高大房屋与低小房屋相距较近时,低小房屋的边长宜平行于高大房屋的相邻边。
(3) 低小房屋与高大房屋相距较近,刚度又较差,同时在施工时又不能很好安排,而且其长边与高大房屋相邻边垂直,应将低小房屋作分段处理。
4.2 在结构措施方面应考虑的因素
(1) 在下列情况下应设置沉降缝:房屋高低差别较大或荷载差别较大时,应设沉降缝,将高度或荷载不同部分分开;房屋平面形状比较复杂时,不论高低都要分开;地基不均匀时,结构类型不同时,地基方法处理不同时,房屋部分有地下室、部分无地下室,分期建造时应分开。
(2) 在有高低差别或荷载差别大的单元组合房屋中,若需设置地下室时,地下室则宜设置在较高或较重单元下,这样可减少高低或轻重单元之间的差异沉降。
(3) 在单元或分段单元内,合理布置承重墙,尽量使纵墙拉直、拉通并贯穿房屋全长,避免中断、转折。横墙间距宜不超过房屋宽度的1.5倍或20m。
(4) 在砖墙中设置钢筋混凝土圈梁。圈梁高应不小于180mm,配置的纵向钢筋应不小于410,必要时梁高和钢筋还需加强。
(5) 圈梁布置应沿房屋外墙四周封闭,内纵墙上亦应有圈梁拉通,有关距离应按规范设置。
(6) 开窗面积应适当控制。墙身局部开孔削弱过大时,应采用钢筋混凝土框、梁等构造补强。
(7) 对防裂要求较高的房屋,不宜采用中间设置柱子、四周为承重砖墙的内框架结构形式。
(8) 用油毡将屋面板与墙顶分割开,做成滑动面。为了保证滑动面平整,铺油毡前用砂浆严格找平,油毡以铺两皮为宜。
(9) 为了减少平面房屋顶层两端“八”字形裂缝,必要时可在顶层裂缝敏感区的墙两侧加钢筋网片。
(10) 平屋面隔热层宜做在屋面结构层上面。
(11) 温度伸缩缝和沉降缝缝内需保持畅通,不得填塞。
(12) 屋面保温层与整浇层与女儿墙侧面脱开。
(13) 为了防止底层窗台上出现裂缝,可在底层窗台墙中配置通长的细钢筋,或把窗台线做成小型钢筋混凝土过梁,或在窗台下作反拱。
(14) 大梁搁置在墙上时,在大梁支座下应设置钢筋混凝土梁垫。
4.3 处理砌体裂缝的常用方法。处理砌体裂缝的常用方法有:表面修补,如填缝封闭、加筋嵌缝等;校正变形;加大砌体截面;灌浆封闭或补强;增设卸载结构;改变结构方案,如增加横墙,将弹性方案改为刚性方案,柱承重改为墙承重,砌体结构改为混凝土结构等;砌体外包钢丝网水泥,或钢筋混凝土和钢结构;加强整体性,如增设构造柱、钢拉杆等;表面覆盖,对建筑物正常使用无明显影响的裂缝,为了美观的目的、可以采用表面覆盖装饰材料,而不封堵裂缝;将裂缝转为伸缩缝:在外墙出现随环境温度而周期性变化、且较宽的裂缝时,封堵效果往往不佳,有时可将裂缝边缘修直后,作为伸缩缝处理;其他方法:若因梁下未设混凝土垫块,导致砌体局部承压强度不足而裂缝,可采用后加垫块方法处理,对裂缝较严重的砌体有时还可以采用局部拆除重砌等。
5. 砌体的加固方法
5.1 扩大砌体的截面加固。适用于砌体承载力不足但裂缝尚属轻微,要求扩大面积不是很大的情况。要求砖的强度等级与原砌体相同,而砂浆宜提高一级同时≥M2.5。具体方法有新旧砌体咬槎结合及钢筋连接两种方法。
加固后的承载力计算:N≤Φ(fA+0.9f1A1)
N——荷载产生的轴向力设计值;
Φ——由高厚比及偏心距查得的承载力影响系数;
f、f1——分别为原砌体和扩大砌体的抗压强度设计值;
A、A1——分别为原砌体和扩大砌体的截面面积。
5.2 外加钢筋混凝土加固。一般适用于砖柱。外加钢筋混凝土。可以是单面的、双面的和四面包围的。竖向受压钢筋可用8～12,横向钢箍可用4～6。
5.3 外包钢加固:
适用于加固砖柱和窗间墙。用水泥砂浆把角钢粘贴于被加固砌体四角,并用卡具临时夹紧固定,然后焊上缀板而形成整体。具有快捷、高强等优点。
加固后为轴心受压的砖柱:N≤Φcon(fA+αf′aA′a)+Nav
加固后为偏心受压的砖柱:N≤f′A+αf′aA′a-σaAa+Nav
f′a——加固型钢的抗压强度设计值;
Aa、A′a——分别为受压或受拉加固型钢的截面面积;
Nav——由于缀板和角钢对砖柱约束而提高的承载力;
σa——受拉肢型钢Aa的应力。
5.4 钢筋网水泥砂浆层加固。首先在整个墙体两侧面绑扎钢筋(丝)网片,并用穿墙筋对拉固定后再抹以水泥砂浆层,形成组合墙体,用以提高砌体的承载力及延性。必要时水泥砂浆保护层可据设计要求厚度用支模灌注的细石混凝土层代替,加固效果更好。
总之,只要我们不断的分析总结,认真按建设程序办事,精心设计施工,严格执行国家现行的建筑规范,严把设计、施工质量关,进一步加强施工现场管理,定会大大地降低人民生命财产安全的损失。
[文章编号]1006-7619(2009)11-23-1019