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[摘 要] 本文分析了砖混住宅产生裂缝的原因,针对性地提出了住宅结构裂缝控制的具体策略,供广大工程技术人员参考。
[关键词] 砖混住宅 裂缝 策略
1、引言
砖混结构多层住宅目前仍是广西地区中小城市及乡镇住宅的主要形式,其中又以现浇混凝土连续整体楼板和烧制砖墙承重为主。该种住宅因建筑材料当地化程度高、施工容易且成本较低,隔音隔热效果较好而广受欢迎,但也普遍存在楼板和墙体开裂现象。
2、裂缝的分类
砌体结构裂缝分为受力裂缝和非受力裂缝两大类,在各种直接荷载作用下结构产生的裂缝称为受力裂缝,而砌体因收缩、温度、湿度变化、地基沉陷不均等引起的裂缝是非受力裂缝,又称变形裂缝。砌体房屋的裂缝中变形裂缝约占80%以上,其中温度裂缝更为突出。相对于受力裂缝,变形裂缝的产生机理和影响因素复杂得多,现主要分析砌体结构的变形裂缝。
3、裂缝的成因分析
3.1 施工原因造成的裂缝
这是绝大多数裂缝产生的原因。水灰比过大和含砂率过大都有可能产生干缩裂缝。现浇混凝土时不慎把负弯筋踩下去而形成结构性裂缝:预埋线管过大或在混凝土浇筑时晃动线管形成板截面的薄弱环节诱发裂缝:使用Ⅲ级钢、冷轧扭钢筋或冷轧带肋钢筋时配合用C20及低于C20的混凝土比配合用C25及以上的混凝土更易于开裂:养护不及时或不到位容易诱发裂缝:过早拆模或拆模方式欠妥也会引发裂缝,有些施工队为了提高模板的周转速度,浇筑完混凝土一周左右的时间就拆除板底模板,又怕混凝土强度支撑不住上层楼板传来的压力,于是就想当然地在混凝土板底弯矩最大的部位支上顶模,在悬臂梁板的最外端支上顶撑,却没想到这么一来,改变了楼板原来的受力状态,把原来的受压区变成了受拉区,受拉区反过来成了受压区,其结果就造成了悬臂梁板根部及楼板中部上表面开裂,对混凝土造成了永久的损害。至于板底放射状裂缝组,其位置基本对应于上层模板顶撑位置,是在强度不够时受局部剪压所致。另外在掺入某些外掺剂和应用填充料(如粉煤灰)时,违反了试验配合比的要求(如掺量和材质)也会造成混凝土板开裂:受拉区混凝土保护层过厚也会造成表面裂缝,等等。
3.2 设计原因造成的裂缝
一般都是构造措施不到位引起的。现在随着设计质量的不断提高,由于配筋强度不足或计算错误而造成的裂缝已很少见。但对于C20混凝土配合Ⅲ级钢筋、冷轧带肋钢筋或冷轧扭变形钢筋是否合适还需进一步调查试验研究。
3.3 地基不均匀沉降所引起的裂缝
此种裂缝在墙体上多表现为斜裂缝,并且底层比上层更加明显。在复杂地质情况下,同栋楼基础处于软硬或深浅不同的持力层上或混用不同的基础类型(如桩基础和自然地基的片石条形基础),都有可能引发墙板裂缝。
3.4 温度差引起的裂缝
混凝土的线胀系数几乎是砖砌体线胀系数的两倍,温度升降在同一个数量区内,两者由于温度变化引起的胀缩值具有明显的差别。例如在南宁、柳州地区,夏季混凝土表面在烈日暴晒下最高温度(例如气温在35℃)可达到6O℃,而在冬季混凝土表面可以发现霜冻,即表面温度可低至0℃,年温差达到60℃,其夏季与冬季的变形长度差为:混凝土为30mm,砖砌体为15mm,这15mm的长度差可以使混凝土板和墙体中的弱者开裂。由于温度影响主要反映在楼房的最上层并由上而下逐渐减弱,此温度裂缝最先出现在顶层。夏季时顶层楼屋面板向东西山墙端逐渐膨胀伸长,而砖墙的膨胀远远落后,砖墙与混凝土板之间的摩擦力和粘结力阻止混凝土自由膨胀,结果造成东西山墙出现平行于楼板的水平裂缝,与其T接的纵墙出现斜向裂缝或不规则裂缝,或板靠山墙的南北两侧出现斜向裂缝,或墙与板同时出现裂缝,砖砌女儿墙同时出现平行于屋面板的水平裂缝。到了冬天,混凝土板的收缩值大于砖墙的收缩值,两者之间的摩阻力阻止混凝土板从东西山墙两端向楼房中轴放射收缩,在中轴线部位对混凝土板形成了最大的拉力,其结果是混凝土板在中轴线部位发生平行于横墙且位于板中部(此处只有正弯筋,板上部受压区为素混凝土)的裂缝,并可能连续到楼梯平台板。
4、砖混结构建筑墙体裂缝防治措施
在目前的技术经济水平下,我们尚不能完全防止和杜绝由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。只能通过一些合理的构造措施,使砌体房屋墙体的裂缝的产生和发展达到可接受的程度。
4.1 温差裂缝防治措施
(1)按标准设置伸缩缝,以减少屋面热膨胀的累积值。砖混结构设计规范对有保温层的规定每60m设伸缩缝,无保温层的屋面每40m设伸缩缝。这个规定是从整体结构考虑的。按规定设置伸缩缝,整体结构一般不出现异常情况,但屋面温差裂缝仍会发生。
(2)为减少屋盖与墙体的温差,可在屋面上增设架空隔热板,其效果十分明显,也是控制温度裂缝的关键。
(3)屋面保温的原材料要符合要求,选择保温性能优良的材料,并增加屋顶保温层的厚度,有效控制屋面板的升温速度。
(4)改变屋顶做法,建议平屋顶改为坡屋顶,这样既可以改善顶屋的使用条件,又可以减少温差裂缝。
(5)一般屋面防水是在油毡卷材上粘豆石做保护层或SBS防水层上不做保护层,受阳光辐射时吸收热量较多,使屋盖板温度增高。建议用银粉涂料代替豆石做保护层。面层涂银粉涂料对阳光有较强的反射作用,可有效地降低卷材表面温度。
(6)适当提高顶层砌体砂浆标号,在砖砌体水平缝内增设一部分拉通锚固筋(对裂缝多发部位宜隔缝设置2 6水平筋),也可适当加大端部纵墙的窗间墙及边垛宽度。
(7)切实保证施工质量,砌体砌筑质量是出现裂缝的内因。施工人员要严格执行施工规定和操作规程,砖要认真湿润,不要干砖上墙,在大角处严禁留直搓,严格按规范规定放置拉结筋,提高砌体砂浆饱满度,保证设计标号,现场计量必须准确。
(8)选择适当的施工温度可缩小温差。屋面结构层做完后,要及时做保温层。另外建议增加非承重墙厚度,并在起结构时,预留拉结笳,以便加强内墙对温差抗变能力。温差裂缝一般属于稳定性裂缝,经过一冬一夏便可稳定,待裂缝稳定后,要及时做好裂缝修补工作。但有些墙体裂缝具有地区性特点,应会同设计与施工部门,结合本地气候、环境和结构形式、施工方法等,进行综合调查分析,然后采取措施,加以解决。
4.2 地基不均匀沉降裂缝防治措施
(1)建筑物的平面、体型尽量简化、力求简单;
(2)合理设置沉降缝,在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降縫;
(3)减轻结构自重;
(4)增强建筑物的刚度和强度,设置封闭圈梁和构造柱,特别是增强顶层和底层圈梁,合理布置纵横墙,采用整体性好、刚度大的基础形式,大跨度窗台采用钢筋混凝土窗台梁并根据规范要求在窗洞两侧增加构造柱等;
(5)减小或调整基底的附加应力,改变基础地面尺寸,尽量简化基础受力,采用单一基础类型,使不同荷载的基础沉降量接近;
(6)采用天然地基做持力层的,基槽清理一定要到位;
(7)钻孔混凝土搅拌桩在打桩钻孔时清孔要彻底,减少桩基础的沉降。
(8)在进行建筑基础设计前,应对工程地质进行详细勘察,查明地基土质情况,分布情况,承载力大小,地下水位等水文地质条件,对周边环境进行地质差异考察,然后进行全面分析,确定合理的建筑布局和结构类型,并正确选用基础形式,以使上部结构与地基相互影响,共同作用。
(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,应分期分阶段组织施工。一般先建荷载大的高层,后建荷载较小的低层;先建深基础,后建浅基础,避免增加新的附加应力。
4.3 结构裂缝防治措施
(1)正确进行结构计算和设计,设计资料要经过层层把关核算。
(2)卸载。对由于荷载过大,砌体强度低,已经产生裂缝的墙体,可采用减轻上层结构自重与使用荷载的方法,或在其顶部砌体内增设钢筋混凝土过梁,承担上部荷载。
(3)结构加固补强。对由于荷载较大,砌体截面尺寸较小,承载力不足,并已产生裂缝的墙体,可在不影响主体立面美观的情况下适当加大截面尺寸。
5、结束语
砌体结构出现裂缝是一种较为普遍的现象,从广西地区的住宅工程来看,造成多层住宅工程裂缝质量缺陷的原因不是单一的,它是多种因素综合作用的结果,所以控制裂缝不能仅采取单一的措施,应在设计、施工、材料以及使用等方面采取一系列综合的控制措施,才能取得良好的效果。
参 考 文 献
[1] 罗福午.建筑工程质量缺陷事故及处理[M].武汉:武汉工业大学出版社,1999.42—46
[2] 编写组、砌体结构设计规范(cBJ3—88).北京:中国建筑工业出版社,1997■
[关键词] 砖混住宅 裂缝 策略
1、引言
砖混结构多层住宅目前仍是广西地区中小城市及乡镇住宅的主要形式,其中又以现浇混凝土连续整体楼板和烧制砖墙承重为主。该种住宅因建筑材料当地化程度高、施工容易且成本较低,隔音隔热效果较好而广受欢迎,但也普遍存在楼板和墙体开裂现象。
2、裂缝的分类
砌体结构裂缝分为受力裂缝和非受力裂缝两大类,在各种直接荷载作用下结构产生的裂缝称为受力裂缝,而砌体因收缩、温度、湿度变化、地基沉陷不均等引起的裂缝是非受力裂缝,又称变形裂缝。砌体房屋的裂缝中变形裂缝约占80%以上,其中温度裂缝更为突出。相对于受力裂缝,变形裂缝的产生机理和影响因素复杂得多,现主要分析砌体结构的变形裂缝。
3、裂缝的成因分析
3.1 施工原因造成的裂缝
这是绝大多数裂缝产生的原因。水灰比过大和含砂率过大都有可能产生干缩裂缝。现浇混凝土时不慎把负弯筋踩下去而形成结构性裂缝:预埋线管过大或在混凝土浇筑时晃动线管形成板截面的薄弱环节诱发裂缝:使用Ⅲ级钢、冷轧扭钢筋或冷轧带肋钢筋时配合用C20及低于C20的混凝土比配合用C25及以上的混凝土更易于开裂:养护不及时或不到位容易诱发裂缝:过早拆模或拆模方式欠妥也会引发裂缝,有些施工队为了提高模板的周转速度,浇筑完混凝土一周左右的时间就拆除板底模板,又怕混凝土强度支撑不住上层楼板传来的压力,于是就想当然地在混凝土板底弯矩最大的部位支上顶模,在悬臂梁板的最外端支上顶撑,却没想到这么一来,改变了楼板原来的受力状态,把原来的受压区变成了受拉区,受拉区反过来成了受压区,其结果就造成了悬臂梁板根部及楼板中部上表面开裂,对混凝土造成了永久的损害。至于板底放射状裂缝组,其位置基本对应于上层模板顶撑位置,是在强度不够时受局部剪压所致。另外在掺入某些外掺剂和应用填充料(如粉煤灰)时,违反了试验配合比的要求(如掺量和材质)也会造成混凝土板开裂:受拉区混凝土保护层过厚也会造成表面裂缝,等等。
3.2 设计原因造成的裂缝
一般都是构造措施不到位引起的。现在随着设计质量的不断提高,由于配筋强度不足或计算错误而造成的裂缝已很少见。但对于C20混凝土配合Ⅲ级钢筋、冷轧带肋钢筋或冷轧扭变形钢筋是否合适还需进一步调查试验研究。
3.3 地基不均匀沉降所引起的裂缝
此种裂缝在墙体上多表现为斜裂缝,并且底层比上层更加明显。在复杂地质情况下,同栋楼基础处于软硬或深浅不同的持力层上或混用不同的基础类型(如桩基础和自然地基的片石条形基础),都有可能引发墙板裂缝。
3.4 温度差引起的裂缝
混凝土的线胀系数几乎是砖砌体线胀系数的两倍,温度升降在同一个数量区内,两者由于温度变化引起的胀缩值具有明显的差别。例如在南宁、柳州地区,夏季混凝土表面在烈日暴晒下最高温度(例如气温在35℃)可达到6O℃,而在冬季混凝土表面可以发现霜冻,即表面温度可低至0℃,年温差达到60℃,其夏季与冬季的变形长度差为:混凝土为30mm,砖砌体为15mm,这15mm的长度差可以使混凝土板和墙体中的弱者开裂。由于温度影响主要反映在楼房的最上层并由上而下逐渐减弱,此温度裂缝最先出现在顶层。夏季时顶层楼屋面板向东西山墙端逐渐膨胀伸长,而砖墙的膨胀远远落后,砖墙与混凝土板之间的摩擦力和粘结力阻止混凝土自由膨胀,结果造成东西山墙出现平行于楼板的水平裂缝,与其T接的纵墙出现斜向裂缝或不规则裂缝,或板靠山墙的南北两侧出现斜向裂缝,或墙与板同时出现裂缝,砖砌女儿墙同时出现平行于屋面板的水平裂缝。到了冬天,混凝土板的收缩值大于砖墙的收缩值,两者之间的摩阻力阻止混凝土板从东西山墙两端向楼房中轴放射收缩,在中轴线部位对混凝土板形成了最大的拉力,其结果是混凝土板在中轴线部位发生平行于横墙且位于板中部(此处只有正弯筋,板上部受压区为素混凝土)的裂缝,并可能连续到楼梯平台板。
4、砖混结构建筑墙体裂缝防治措施
在目前的技术经济水平下,我们尚不能完全防止和杜绝由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。只能通过一些合理的构造措施,使砌体房屋墙体的裂缝的产生和发展达到可接受的程度。
4.1 温差裂缝防治措施
(1)按标准设置伸缩缝,以减少屋面热膨胀的累积值。砖混结构设计规范对有保温层的规定每60m设伸缩缝,无保温层的屋面每40m设伸缩缝。这个规定是从整体结构考虑的。按规定设置伸缩缝,整体结构一般不出现异常情况,但屋面温差裂缝仍会发生。
(2)为减少屋盖与墙体的温差,可在屋面上增设架空隔热板,其效果十分明显,也是控制温度裂缝的关键。
(3)屋面保温的原材料要符合要求,选择保温性能优良的材料,并增加屋顶保温层的厚度,有效控制屋面板的升温速度。
(4)改变屋顶做法,建议平屋顶改为坡屋顶,这样既可以改善顶屋的使用条件,又可以减少温差裂缝。
(5)一般屋面防水是在油毡卷材上粘豆石做保护层或SBS防水层上不做保护层,受阳光辐射时吸收热量较多,使屋盖板温度增高。建议用银粉涂料代替豆石做保护层。面层涂银粉涂料对阳光有较强的反射作用,可有效地降低卷材表面温度。
(6)适当提高顶层砌体砂浆标号,在砖砌体水平缝内增设一部分拉通锚固筋(对裂缝多发部位宜隔缝设置2 6水平筋),也可适当加大端部纵墙的窗间墙及边垛宽度。
(7)切实保证施工质量,砌体砌筑质量是出现裂缝的内因。施工人员要严格执行施工规定和操作规程,砖要认真湿润,不要干砖上墙,在大角处严禁留直搓,严格按规范规定放置拉结筋,提高砌体砂浆饱满度,保证设计标号,现场计量必须准确。
(8)选择适当的施工温度可缩小温差。屋面结构层做完后,要及时做保温层。另外建议增加非承重墙厚度,并在起结构时,预留拉结笳,以便加强内墙对温差抗变能力。温差裂缝一般属于稳定性裂缝,经过一冬一夏便可稳定,待裂缝稳定后,要及时做好裂缝修补工作。但有些墙体裂缝具有地区性特点,应会同设计与施工部门,结合本地气候、环境和结构形式、施工方法等,进行综合调查分析,然后采取措施,加以解决。
4.2 地基不均匀沉降裂缝防治措施
(1)建筑物的平面、体型尽量简化、力求简单;
(2)合理设置沉降缝,在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降縫;
(3)减轻结构自重;
(4)增强建筑物的刚度和强度,设置封闭圈梁和构造柱,特别是增强顶层和底层圈梁,合理布置纵横墙,采用整体性好、刚度大的基础形式,大跨度窗台采用钢筋混凝土窗台梁并根据规范要求在窗洞两侧增加构造柱等;
(5)减小或调整基底的附加应力,改变基础地面尺寸,尽量简化基础受力,采用单一基础类型,使不同荷载的基础沉降量接近;
(6)采用天然地基做持力层的,基槽清理一定要到位;
(7)钻孔混凝土搅拌桩在打桩钻孔时清孔要彻底,减少桩基础的沉降。
(8)在进行建筑基础设计前,应对工程地质进行详细勘察,查明地基土质情况,分布情况,承载力大小,地下水位等水文地质条件,对周边环境进行地质差异考察,然后进行全面分析,确定合理的建筑布局和结构类型,并正确选用基础形式,以使上部结构与地基相互影响,共同作用。
(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,应分期分阶段组织施工。一般先建荷载大的高层,后建荷载较小的低层;先建深基础,后建浅基础,避免增加新的附加应力。
4.3 结构裂缝防治措施
(1)正确进行结构计算和设计,设计资料要经过层层把关核算。
(2)卸载。对由于荷载过大,砌体强度低,已经产生裂缝的墙体,可采用减轻上层结构自重与使用荷载的方法,或在其顶部砌体内增设钢筋混凝土过梁,承担上部荷载。
(3)结构加固补强。对由于荷载较大,砌体截面尺寸较小,承载力不足,并已产生裂缝的墙体,可在不影响主体立面美观的情况下适当加大截面尺寸。
5、结束语
砌体结构出现裂缝是一种较为普遍的现象,从广西地区的住宅工程来看,造成多层住宅工程裂缝质量缺陷的原因不是单一的,它是多种因素综合作用的结果,所以控制裂缝不能仅采取单一的措施,应在设计、施工、材料以及使用等方面采取一系列综合的控制措施,才能取得良好的效果。
参 考 文 献
[1] 罗福午.建筑工程质量缺陷事故及处理[M].武汉:武汉工业大学出版社,1999.42—46
[2] 编写组、砌体结构设计规范(cBJ3—88).北京:中国建筑工业出版社,1997■