砌體結(jié)構(gòu)裂隙的成因分析與控制

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一、概況
    在多層砌體結(jié)構(gòu)建筑物中，墻體裂隙多有發(fā)生，裂隙出現(xiàn)的時(shí)間因不同的建筑物而異，有的出現(xiàn)早，有的出現(xiàn)晚，但多發(fā)生在新建房屋的1一3年內(nèi);縫寬不等，較寬者有3，二以上，嚴(yán)重者形成貫穿性裂縫。砌體結(jié)構(gòu)裂隙問題已經(jīng)是一個(gè)普遍性的問題，它不僅影響了建筑物的正常使用，降低了建筑功能，縮短了使用年限，而且對(duì)抗震也是極為不利的，尤其是在住宅商品化的今天，這個(gè)問題已日益引起開發(fā)商和居民的普遍關(guān)注，因此，如何控制砌體結(jié)構(gòu)房屋墻體開裂的問題是擺在工程技術(shù)人員面前的新課題。
    二、裂隙成因及類型
    產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的，歸納起來主要有兩方面:一是由外荷載(包括靜、動(dòng)荷載)變化引起的裂隙，二是由變形引起的裂隙(主要有溫度變化，不均勻沉陷或膨脹等變形產(chǎn)生應(yīng)力而引起的裂隙)。在砌體結(jié)構(gòu)的民用建筑中，砌體裂隙絕大部分是由于變形引起的，溫度變化是引起墻體開裂的主要因素。由于磚砌體的線膨脹系數(shù)，而鋼筋混凝土線膨脹系數(shù)是因此當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，二者產(chǎn)生變形差異。此外，由于建筑物中的構(gòu)件大多屬于超靜定桿件，具有多個(gè)約束，對(duì)由于溫度變化所引起的變形將予以限制，從而會(huì)在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。對(duì)墻體與混凝土之間的變形差異勢(shì)必在砌體中產(chǎn)生很大的拉力和剪力，這些力超過一定限度時(shí)，砌體就產(chǎn)生錯(cuò)位裂隙，溫度裂隙是造成墻體早期開裂的主要原因。由于溫度應(yīng)力和變形而產(chǎn)生的裂隙具有“頂層重下層輕”、“兩端重中間輕”、“陽面重陰面輕”的特點(diǎn)與規(guī)律，裂縫的類型及其產(chǎn)生的原因可具體分為如下5種:
    1、八字形裂隙。
    主要出現(xiàn)在橫墻與縱墻兩端部，此種裂縫屬正八字形的熱脹裂縫，隨溫度升降而變化，其原因是由于設(shè)計(jì)一與施工中的缺陷，使屋面保溫層的熱阻減少甚至失效，致使屋面板溫度變形大于砌體溫度變形，當(dāng)產(chǎn)生一定的溫度應(yīng)力的，屋面板的推力就傳給墻體，并因墻體溫度附加應(yīng)力在房屋兩端較大，當(dāng)砌筑砂漿強(qiáng)度較低時(shí)，則易發(fā)生剪力產(chǎn)生的主拉應(yīng)力，當(dāng)超過砌體抗拉極限時(shí)，墻體即出現(xiàn)八字形開裂。
    2、倒八字形裂隙。
    屬冷縮裂隙，主要出現(xiàn)在縱橫墻兩端的窗洞口處，尤以頂層兩端窗洞口處最嚴(yán)重。由于墻體冷縮附加應(yīng)力在墻體兩端較大，當(dāng)房屋收縮變形大于墻體時(shí)，在門窗洞口處產(chǎn)生應(yīng)力相對(duì)集中而導(dǎo)致形成倒八字形裂隙，使墻體開裂。
    3、水平裂隙。
    多見于頂層橫墻、縱墻、“女兒墻”及山墻處。當(dāng)屋面保溫隔熱較差，屋面板受熱膨脹對(duì)墻體產(chǎn)生水平推力，由于墻體在端部收縮要大于中部且砌體抗剪能力較低，使縱橫墻與屋蓋的接觸面上產(chǎn)生水平裂隙。
    4、垂直裂隙。
    主要出現(xiàn)在窗臺(tái)墻處、過梁端部及樓層錯(cuò)層處。此種裂隙主要由于溫度變化，墻體受到樓板的拉應(yīng)力作用，在門窗洞口處產(chǎn)生應(yīng)力集中效應(yīng)而拉裂，或因冷縮變形，在與墻漆之間變形差異最大的鋼筋混凝上梁端和樓板錯(cuò)層處，引起墻體垂直開裂。
    5、X形裂縫。
    多數(shù)沿砌體灰縫開裂，主要受房屋熱脹冷縮的反復(fù)作用形成，而底層墻體產(chǎn)生的X形裂縫則是由于基礎(chǔ)不平整或不均勻沉降引起。
    三、設(shè)計(jì)過程中對(duì)砌體裂隙的主動(dòng)控制
    砌體結(jié)構(gòu)裂隙一旦產(chǎn)生，就會(huì)降低建筑物的使用功能，嚴(yán)重裂隙還會(huì)影響結(jié)構(gòu)安全，同時(shí)對(duì)裂隙進(jìn)行“加固補(bǔ)強(qiáng)”困難較大，因此防止、控制砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂隙是十分重要的，尤其是在地震區(qū)更為重要，否則將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。
    1、從計(jì)算角度控制。
    由于砌體裂隙主要是由間接作用引起的，而溫度變化與材料脹縮系數(shù)不同等間接作用引起的砌體附加應(yīng)力的定量計(jì)算目前尚無統(tǒng)一的規(guī)范，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，對(duì)間接作用可能引起的附加應(yīng)力給予充分考慮和計(jì)算，并對(duì)砌體強(qiáng)度進(jìn)行分析計(jì)算，以減少在通常溫差下變形裂隙的產(chǎn)生。
    2、規(guī)范結(jié)構(gòu)控制。
    為控制裂隙的產(chǎn)生，在建筑物的平面布置設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的平面形狀應(yīng)力求規(guī)則對(duì)稱，如平面形狀不規(guī)則，應(yīng)盡量采用“伸縮縫”將其分成若干獨(dú)立規(guī)則單元，“以放為主，抗放兼施”，以避免由于墻體溫度變化產(chǎn)生豎向開裂。對(duì)伸縮縫的設(shè)置，設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定一般較靈活，沒有嚴(yán)格和明確規(guī)定，設(shè)計(jì)方法均由設(shè)計(jì)人員自行處理。根據(jù)多年實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，只要按規(guī)范每隔一定距離留一條“伸縮縫”，按“留縫就不裂”的簡(jiǎn)單方法，在一般情況即可得到基本控制。在建筑物的豎向設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)力求按豎向規(guī)范規(guī)則，盡可能不出現(xiàn)錯(cuò)層，以避免由于溫度變化產(chǎn)生的水平裂縫。
    3、構(gòu)造控制。
    (1)加強(qiáng)設(shè)置鋼筋鹼圈梁，提高墻體的整體性。在建筑頂層每個(gè)開間、在錯(cuò)層處及屋面不等高處必須設(shè)置圈梁;頂層外圈梁應(yīng)設(shè)計(jì)為暗圈梁，不應(yīng)外漏，這樣可使外圈梁免受陽光直接照射或大氣影響;無論“女兒墻”高低，均要設(shè)置鋼筋混凝土壓頂圈梁，并與“構(gòu)造柱”連為整體，以抵抗裂縫的產(chǎn)生。
    (2)除據(jù)規(guī)范要求設(shè)置“構(gòu)造柱”外，在“L’’“I”“L’’平面形狀中的縱橫墻交接處必須設(shè)置“構(gòu)造柱”，以提高建筑物的整體剛度和墻體的可延性，約束墻體裂縫的擴(kuò)展。
    (3)提高屋面板的整體性。屋面板最好采用現(xiàn)澆板，或在預(yù)制屋面板上增加現(xiàn)澆層;在預(yù)制屋面板與外縱墻間設(shè)置現(xiàn)澆板帶，預(yù)制屋面板間設(shè)置現(xiàn)澆板縫梁，使屋面成整體式裝配。
    (4)在房屋頂層端部1一2開間范圍內(nèi)的墻體采用配筋砌體，即每隔8皮磚在水平灰縫內(nèi)加配2必6鋼筋，并在1一2開間范圍內(nèi)拉通，與“構(gòu)造柱”鋼筋結(jié)合。頂層用磚不應(yīng)低于MU7 .5，砌筑砂漿強(qiáng)度不應(yīng)低于MS，以提高墻體坑裂能力。
    (5)屋面“挑檐”為外露結(jié)構(gòu)，在一天內(nèi)的溫度變化較大，不僅本身容易開裂，而且對(duì)墻體開裂也有一定的影響，故應(yīng)適當(dāng)增加“挑檐”縱向配筋并增設(shè)“變形縫”或“后澆帶”，以減少收縮。“后澆帶”的做法是在其縱向受力較小的中間適當(dāng)部位，預(yù)留300mm寬的“后澆帶”，用鋼筋貫通，在施工40一60天后再二次澆筑，以起到先放后抗的控制作用。
    (6)重視屋面保溫。選擇屋面保溫層時(shí)，適當(dāng)加厚或選用保溫隔熱性能良好的材料。對(duì)屋面保溫層必須按建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱工計(jì)算，進(jìn)一步提高屋面保溫層的保溫隔熱性能。屋面保溫不好是屋面板產(chǎn)生溫度應(yīng)力的直接原因，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致頂層墻體開裂或屋面漏水。保溫層應(yīng)做至“挑檐”或檐溝處，以防止混凝土結(jié)構(gòu)外漏，有條件者必須增設(shè)、架空隔熱層。
    四、砌體裂隙的加固處理
    1、當(dāng)屋面保溫層未達(dá)到熱工要求和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)重做屋面保溫層，使裂縫穩(wěn)定，因?yàn)閷?duì)溫度裂縫僅做一般性的加固補(bǔ)強(qiáng)是無濟(jì)于事的，必須從減少溫度應(yīng)力人手。保溫層使用的絕熱材料要滿足表觀密度、粒經(jīng)、導(dǎo)熱系數(shù)與含水率等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求，在施工中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和現(xiàn)行施工規(guī)范的要求施工，力求達(dá)到設(shè)計(jì)的保溫效果。
    2、對(duì)地基不均勻沉降引起的砌體裂隙，應(yīng)先加固地基，等沉降量達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)(平均日沉量0.02-0.03以內(nèi))后，再加固墻體。
    3、對(duì)外縱墻、橫墻、內(nèi)縱墻的裂隙采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿抹面加固法，剔灰縫深12cm，必脹錨栓@500，呈梅花型分布。掛鋼筋網(wǎng)必6@250，M10水泥砂漿40mln厚，3道成活，施工完后，要注意噴水養(yǎng)護(hù)預(yù)防空鼓。
    4、對(duì)于輕微裂隙可用水泥砂漿加107膠嵌補(bǔ)即可。
    五、結(jié)束語
    控制裂隙的產(chǎn)生和擴(kuò)展，是建筑工程中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，應(yīng)引起足夠重視，尤其在當(dāng)前建筑物普通向高層、大型化發(fā)展的形勢(shì)下，制定一項(xiàng)統(tǒng)一的規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已迫在眉捷?？刂屏严?，重點(diǎn)在防，并需要從設(shè)計(jì)、施工上共同努刀，采取有針對(duì)性的防裂措施，加大主動(dòng)控制的力度，才能提高新建房屋質(zhì)量的可靠性。只要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定，做到設(shè)計(jì)與施工緊密配合，控制裂隙是完全可以做到的。實(shí)踐證明，過去許多工程凡是采取了控制裂隙措施的，一般都取得了良好效果，被評(píng)為真正的優(yōu)質(zhì)工程。