李永富 李新慧

摘要:框架結(jié)構(gòu)在我國建筑工程中應(yīng)用非常廣泛,但當(dāng)中遇到的裂縫問題也相應(yīng)較多。隨著住房制度改革、房地產(chǎn)權(quán)多元化、房地產(chǎn)事業(yè)的發(fā)展以及房屋建筑的商品化,裂縫問題日益成為建筑工程管理、設(shè)計、施工、監(jiān)理與質(zhì)檢等工程技術(shù)人員的人們話題。一旦房屋建筑投入使用之后出現(xiàn)明顯的裂縫,有關(guān)方面責(zé)任人、用戶和業(yè)主迫切希望找出產(chǎn)生裂縫的真正原因。了解其危害程度及安全經(jīng)濟(jì)的處理方案,以妥善解決由裂縫問題引起的各種糾紛。

關(guān)鍵詞:框架結(jié)構(gòu);填充墻;裂縫;溫度效應(yīng);應(yīng)力;干縮;不均勻沉降

l引言

當(dāng)前建筑中框架結(jié)構(gòu)和框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用,許多建筑必然要使用各種類型的輕質(zhì)砌塊砌筑框架填充墻或隔墻,這極大的促進(jìn)了各類砌塊的應(yīng)用。輕質(zhì)填充墻墻體材料不再使用傳統(tǒng)的粘土磚,而是使用輕質(zhì)高強(qiáng)和多功能的建筑材料,即屬于新型建筑材料。但與此同時,隨著新型建筑材料的廣泛應(yīng)用,隨之而來的一系列問題也出現(xiàn)了,尤其是墻體的裂縫問題。有關(guān)填充墻裂縫這類建筑質(zhì)量缺陷的投訴也越來越多,人們對輕質(zhì)砌塊這種新型墻體材料產(chǎn)生了懷疑。同時,對于待建的房屋建筑有關(guān)方面的責(zé)任人也迫切希望從設(shè)計、施工和使用上提供有效的防裂措施,以滿足房屋建筑的正常使用的要求。因此,這方面的科學(xué)研究工作,對建筑工程設(shè)計與施工具有重要的現(xiàn)實意義和技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值。

2 框架填充墻裂縫的特點

2.1 框架填充墻裂縫屬于變形裂縫

框架結(jié)構(gòu)填充墻只承受墻體自重,不承擔(dān)上部荷載,因此填充墻裂縫不屬于受力裂縫。當(dāng)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)材料硬化導(dǎo)致的體積變形、環(huán)境溫濕度變化、地基沉降等非荷載因素影響時,墻體結(jié)構(gòu)發(fā)生變形作用,當(dāng)這種變形超出墻體的自身強(qiáng)度極限時,框架填充墻開裂。因此,框架填充墻裂縫屬于變形裂縫。

2.2 框架填充墻裂縫出現(xiàn)的部位

填充墻墻體與框架交接處裂縫出現(xiàn)的最多,尤其是墻頭的兩端部;門窗洞口四角處也容易開裂;墻體裂縫頂層和次頂層相對較多,端開間尤其嚴(yán)重。由于屋頂梁板熱脹或冷縮時,會產(chǎn)生較小的運動,使得頂層橫墻或縱墻沿墻頂支座處錯動而形成通長水平裂縫;在長墻體中間部位,不但邊界出現(xiàn)裂縫,墻體中部亦出現(xiàn)豎向通縫;總體上采用燒結(jié)磚(如粘土多孔磚、頁巖燒結(jié)磚)的墻體裂縫比非燒結(jié)墻體裂縫少。

2.3填充墻產(chǎn)生裂縫的影響因素

2.3.1 墻體材料的影響

對于框架結(jié)構(gòu)填充墻,可以把每一面墻所包含的梁柱門窗洞口和填充墻、抹灰層、外墻裝。飾層視為有機(jī)結(jié)合的一個整體墻。在這個整體墻當(dāng)中,由于許多內(nèi)在因素的影響,從而產(chǎn)生了形式多樣的內(nèi)應(yīng)力,砌塊干縮是其中主要因素。

2.3.2 溫度影響

框架結(jié)構(gòu)頂層屋面板和填充墻的接觸面緊密結(jié)合。在太陽光的輻射下,建筑物內(nèi)部會因此產(chǎn)生相應(yīng)的溫度應(yīng)力。頂層的梁比墻體溫度偏高,且鋼混的線膨脹系數(shù)常大于磚砌體,二者的相對溫差導(dǎo)致屋面板受壓應(yīng)力,墻體受拉應(yīng)力,接觸面上產(chǎn)生剪應(yīng)力。

2.3.3 地基不均勻沉降引起裂縫

一般情況下,當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)主體和基礎(chǔ)剛度較大時,其抵抗地基沉陷的能力還是比較強(qiáng)的。但是地基處理不滿足規(guī)范要求時,特別是在嚴(yán)重濕陷性黃土、凍脹土、膨脹土、鹽漬土、軟弱土等不良場地,仍時常產(chǎn)生地基沉陷(膨脹)裂縫。

3 框架填充墻墻體材料相關(guān)性能

3.1砌體強(qiáng)度

3.1.1 砌體軸心抗拉強(qiáng)度

砌體軸心拉力(包括荷載引起的和約束變形引起的),一般沿齒縫截面破壞。這時,砌體的抗拉強(qiáng)度主要取決于塊體與水平灰縫界面的粘結(jié)強(qiáng)度,并與其界面的總面積有關(guān)。

3.1.2 砌體抗剪強(qiáng)度

砌體受剪時的破壞形態(tài)和抗剪強(qiáng)度不僅與材料強(qiáng)度、砌筑質(zhì)量和試驗方法等因素有關(guān),而且受垂直壓應(yīng)力的影響。后者可通過主拉應(yīng)力破壞理論和庫侖破壞埋論進(jìn)行分析。最后,通過試驗研究,結(jié)合實踐經(jīng)驗確定砌體的抗剪強(qiáng)度。砌體抗剪強(qiáng)度是指砌體所能承受的最大剪應(yīng)力。

3.2 砌體的彈性模量、線膨脹系數(shù)和收縮率

3.2.1 砌體的彈性模量砌體的彈性模量主要用于計算砌體構(gòu)件在荷載作用下溫度應(yīng)力(或約束應(yīng)力),其值可通過實測的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系獲得。

3.2.2 砌體的線膨脹系數(shù)

砌體的線膨脹系數(shù)是砌體的一種熱性能,它表示溫度升高(或降低)l℃砌體沿單位長度的伸長(或縮短)量,該系數(shù)以燒結(jié)豁土磚砌體最小,蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰砌體以及料石和毛石砌體居中,而混凝土(包括輕骨料混凝土)砌塊砌體最大。

3.2.3 砌體的收縮率

砌體由塊體和砂漿組成。因此,砌體的收縮率也與塊體和砂漿的體積收縮率有關(guān)。

4 墻體開裂機(jī)理

對于框架結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)的填充墻裂縫問題,可以把每一面墻所包含的梁、柱、門窗洞口和填充墻、外墻裝飾層等視為有機(jī)結(jié)合的一個整體。在這個整體墻中,由于諸多內(nèi)在因素的影響,產(chǎn)生形式多樣的內(nèi)應(yīng)力,這種內(nèi)應(yīng)力從墻體砌筑完成便已開始形成并一直會在墻體中發(fā)生變化。當(dāng)變化過程中形成較大的內(nèi)應(yīng)力集中在墻體的某一部位,且該處的強(qiáng)度不足以抗衡時,該處則會產(chǎn)生裂縫并將這部分的集中應(yīng)力逐步釋放。

填充墻開裂會經(jīng)過以下三個步驟:1)“整體墻”內(nèi)部形成較大的內(nèi)應(yīng)力;2)內(nèi)應(yīng)力在墻體的某一部位出現(xiàn)應(yīng)力集中;3)在應(yīng)力集中的部位,砌體的抗拉強(qiáng)度不足以抗衡集中應(yīng)力的作用,以裂縫的形式表現(xiàn)。

5框架填充墻體裂縫成因分析

5.1溫度變化影響

溫度作用是一種變形作用。結(jié)構(gòu)物在溫度作用下會產(chǎn)生變形,若變形受到約束,會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生約束應(yīng)力。這種由溫度作用而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力。當(dāng)某處砌體的溫度應(yīng)力超出了其抗拉抗剪強(qiáng)度極限值時,該處則會產(chǎn)生裂縫并將這部分的集中應(yīng)力逐步釋放。

5.2砌體的干縮

填充墻的干縮裂縫大多與采用墻體材料的收縮性能和結(jié)構(gòu)約束條件有關(guān),通常砌體收縮值和結(jié)構(gòu)約束小的砌體,一般不易產(chǎn)生干縮裂縫。但當(dāng)塊體含水量控制不嚴(yán)或砌筑質(zhì)量欠佳時,易沿砌筑砂漿灰縫處產(chǎn)生干縮裂縫,此外上述裂縫還與砌塊成型后放置時間有關(guān)。一般要求最少放置一個月以后再出廠,以減少其早期收縮。

5.3其他因素影響

5.3.1 不均勻沉降

底層墻體的斜裂縫、正八字或倒八字裂縫為地基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的變形裂縫,簡稱沉降裂縫。

5.3.2 受力

底層窗下墻,在條形地基反力的作用下,為彎、剪構(gòu)件,因而在窗下墻中間的上部出現(xiàn)垂直裂縫,而在支座附近出現(xiàn)斜裂縫。

5.3.3 設(shè)計構(gòu)造和施工不當(dāng)造成裂縫

框架填充墻是框架成型后再砌筑成的,當(dāng)選用的砌塊或磚外形尺寸不規(guī)范或砌筑的規(guī)格與墻體尺寸不匹配時,墻體很難被填滿,造成砌體與框架結(jié)構(gòu)的梁板柱交接部位空隙過大而開裂。

6 結(jié)束語

總的來講,框架填充墻裂縫的影響因素多,內(nèi)容也較為復(fù)雜,目前對它的研究仍然處于一種初步階段,定性分析多,定量分析少。因此,關(guān)于填充墻裂縫成因的分析還有很多地方需要去深入研究。

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作者簡介:李永富(1980-)男、河北承德人,主要從事建筑工程設(shè)計研究。