曹建萍

目前,砌體結(jié)構(gòu)房屋出現(xiàn)各種形式的裂縫非常常見(jiàn),其裂縫程度輕重不一,差別很大,輕則影響房屋正常使用和美觀,嚴(yán)重的將形成結(jié)構(gòu)安全隱患,甚至發(fā)生工程事故。通過(guò)分析,引起砌體結(jié)構(gòu)裂縫的原因很多,有的是地基、溫度、干縮,也有的是設(shè)計(jì)、施工、材料的原因。這里將砌體結(jié)構(gòu)裂縫分為受力裂縫和非受力裂縫兩大類(lèi),在各種直接荷載作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫稱(chēng)為受力裂縫,而砌體因收縮、溫度、濕度變化、地基沉陷不均等引起的裂縫是非受力裂縫,又稱(chēng)變形裂縫。砌體房屋的裂縫中變形裂縫約占80%以上,其中溫度裂縫更為突出。相對(duì)于受力裂縫,變形裂縫的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素復(fù)雜得多,本文主要分析砌體結(jié)構(gòu)的變形裂縫。

1 裂縫產(chǎn)生的原因分析

產(chǎn)生這些裂縫的根本原因有:1)由于溫度變化引起的;2)由于材料收縮引起的;3)由于地基不均勻沉降引起的。

1.1 砌體結(jié)構(gòu)由于溫度變化產(chǎn)生裂縫的原因

由于溫度變化引起的墻體裂縫主要表現(xiàn)在屋面和屋頂。屋面和墻體接受陽(yáng)光輻射時(shí)間不一樣,在夏季屋面溫度達(dá)到墻體溫度的2倍左右,而在相同溫度條件下,鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)就是磚砌體線膨脹系數(shù)的2倍,屋面變形比墻體變形大得多,屋面變形過(guò)程中產(chǎn)生推力,這種推力使墻體與屋面的接觸面受剪,剪力與屋蓋、挑檐或女兒墻的垂直壓力構(gòu)成墻體雙向應(yīng)力,當(dāng)主拉應(yīng)力大于墻體的抗拉強(qiáng)度時(shí),墻體就會(huì)出現(xiàn)裂縫。屋頂垂直壓應(yīng)力很小,則此區(qū)域的主拉應(yīng)力等于最大剪應(yīng)力,一般砌體的抗拉強(qiáng)度最低,尤其是經(jīng)冬夏氣溫的大幅變化最容易造成裂縫。

砌體結(jié)構(gòu)房屋的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)也會(huì)因溫度變化引起墻體開(kāi)裂。這是因?yàn)楫?dāng)大氣溫度變化時(shí),外墻的伸縮變形比較大,而埋在土中的基礎(chǔ)部分由于受土壤的保護(hù),它的收縮變形卻很小,因此基礎(chǔ)必然阻止外墻的伸縮,使得墻體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力。房屋越長(zhǎng),產(chǎn)生的拉應(yīng)力也愈大,嚴(yán)重的可以使墻體開(kāi)裂。

1.2 砌體結(jié)構(gòu)由于材料收縮變形產(chǎn)生裂縫的原因

多層磚混結(jié)構(gòu)的墻體所用的材料有砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等,隨著時(shí)間的推移,它們的含水量降低,材料會(huì)產(chǎn)生較大的干縮變形。如混凝土砌塊的干縮率為0.3 mm/-0.45 mm,相當(dāng)于25℃～40℃的溫度變形,輕骨料塊體砌體的干縮變形更大。當(dāng)然,干縮變形是有一定特點(diǎn)的,早期呈比較快的趨勢(shì),如砌塊出窯后放置28 d能完成50%左右的干縮變形,但以后逐步變慢,幾年后材料就能停止干縮。

1.3 由于地基不均勻沉降引起墻體開(kāi)裂的原因

房屋下面的地基承受整幢房屋的荷載而產(chǎn)生壓縮變形,房屋隨之沉降。當(dāng)?shù)鼗翆硬灰恢禄蛲翆右恢露喜亢奢d不均勻,結(jié)構(gòu)物剛度差別懸殊時(shí),地基就產(chǎn)生不同的壓縮變形而形成不均勻沉降,使房屋的墻體中產(chǎn)生彎曲和剪切引起的附加應(yīng)力。當(dāng)差異沉降較大時(shí),墻體內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力將超過(guò)砌體的抗拉強(qiáng)度,墻體中會(huì)出現(xiàn)裂縫。地基、基礎(chǔ)、建筑物構(gòu)成了一個(gè)整體共同工作,其內(nèi)力和變形形態(tài)與土的性質(zhì)、建筑物與地基的剛度、基礎(chǔ)與建筑物的尺寸形狀、材料的彈塑性性質(zhì)、徐變等影響因素有關(guān)。

2 裂縫的預(yù)防、控制措施

1)防止主要由溫度變化引起的砌體結(jié)構(gòu)開(kāi)裂,宜采取下列構(gòu)造措施:a.屋蓋上設(shè)置保溫層或隔熱層,減緩熱脹冷縮動(dòng)力源。b.在屋面水泥砂漿找平層或剛性防水層適當(dāng)部位設(shè)置分倉(cāng)縫(控制縫),控制縫的間距不大于30 m。c.當(dāng)采用現(xiàn)澆混凝土挑檐的長(zhǎng)度大于12 m時(shí),宜設(shè)置分隔縫,分隔縫的寬度不應(yīng)小于20 mm,縫內(nèi)用彈性油膏嵌縫。d.建筑物溫度伸縮縫的間距除應(yīng)滿(mǎn)足GBJ 3-88砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第5.3.2條的規(guī)定外,宜在建筑物墻體的適當(dāng)部位設(shè)置控制縫,控制縫的間距不宜大于30 m。e.女兒墻一定范圍增加構(gòu)造柱,分散溫度應(yīng)力。f.非地震地區(qū),在房屋頂層宜設(shè)鋼筋混凝土圈梁。若采用鋼筋混凝土圈梁,圈梁不宜外露。若不設(shè)圈梁,可在屋蓋四周檐口下的砌體內(nèi)配置適當(dāng)轉(zhuǎn)角鋼筋。設(shè)置溫度伸縮縫,將過(guò)長(zhǎng)的房屋用溫度縫分割成幾個(gè)長(zhǎng)度較小的獨(dú)立單元,使每個(gè)單元砌體因收縮和溫度變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于抗拉強(qiáng)度時(shí),就能防止和減少這種裂縫。建筑物溫度伸縮縫的間距應(yīng)滿(mǎn)足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。

2)防止主要由墻體材料干縮引起的裂縫,可采用下列措施:a.設(shè)置控制縫。在墻的高度突然變化處、墻的厚度突然變化處、不大于離相交墻或轉(zhuǎn)角墻允許接縫距離之半、門(mén)、窗洞口的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置豎向控制縫?？刂瓶p在樓、屋蓋處可不貫通?？刂瓶p做成隱式,與墻體的灰縫相一致。b.設(shè)置灰縫鋼筋。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中,針對(duì)建筑墻體的具體情況,對(duì)灰縫鋼筋在墻里設(shè)計(jì)位置、間距、形式、質(zhì)地、錨入長(zhǎng)度、防腐處理、抗剪性都要做必要計(jì)算。c.在建筑物墻體中設(shè)置配筋帶。在樓蓋處和屋蓋處、墻體的頂部、窗臺(tái)的下部設(shè)置配筋帶。配筋帶的間距不應(yīng)大于2 400 mm,也不宜小于800 mm。配筋帶的鋼筋,對(duì)190 mm厚墻,不應(yīng)小于2φ 12,對(duì) 250 mm～300 mm厚墻不應(yīng)小于2φ 16,當(dāng)配筋帶作為過(guò)梁時(shí),其配筋應(yīng)按計(jì)算確定。配筋帶鋼筋宜通長(zhǎng)設(shè)置,當(dāng)不能通長(zhǎng)設(shè)置時(shí)允許搭接,搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于45d和600 mm。配筋帶鋼筋應(yīng)彎入轉(zhuǎn)角墻處錨固,錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于35d和400 mm。設(shè)置配筋帶房屋的控制縫間距不宜大于30 m。

3)防止主要由地基沉降引起的裂縫,應(yīng)以預(yù)防為主,可采用下列措施:a.建筑物的平面、體型盡量簡(jiǎn)化、力求簡(jiǎn)單。b.合理設(shè)置沉降縫,在建筑物平面轉(zhuǎn)折處、建筑高度荷載突變處、結(jié)構(gòu)類(lèi)型不同處以及地基土軟硬交界處設(shè)置沉降縫。c.減輕結(jié)構(gòu)自重。d.增強(qiáng)建筑物的剛度和強(qiáng)度,設(shè)置封閉圈梁和構(gòu)造柱,特別是增強(qiáng)頂層和底層圈梁,合理布置縱橫墻,采用整體性好、剛度大的基礎(chǔ)形式,大跨度窗臺(tái)采用鋼筋混凝土窗臺(tái)梁并根據(jù)規(guī)范要求在窗洞兩側(cè)增加構(gòu)造柱等。e.減小或調(diào)整基底的附加應(yīng)力,改變基礎(chǔ)地面尺寸,盡量簡(jiǎn)化基礎(chǔ)受力,采用單一基礎(chǔ)類(lèi)型,使不同荷載的基礎(chǔ)沉降量接近。f.采用天然地基做持力層的,基槽清理一定要到位。g.鉆孔混凝土攪拌樁在打樁鉆孔時(shí)清孔要徹底,減少樁基礎(chǔ)的沉降。

4)其他裂縫。這些縫比如未可遇見(jiàn)的由于地震引起的裂縫、施工洞預(yù)留不當(dāng)造成的洞邊縫、施工過(guò)程中的通縫、砌體砂漿不飽滿(mǎn)、砌體上墻不澆水等形成的縫隙。a.設(shè)計(jì)時(shí)按抗震規(guī)范要求設(shè)計(jì)并適當(dāng)提高砌體砂漿標(biāo)號(hào)。b.施工時(shí)嚴(yán)格要求,施工人員需上崗前開(kāi)碰頭會(huì)進(jìn)行技術(shù)交底并有上崗證。c.建筑材料需合格。d.嚴(yán)格按照驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行施工和監(jiān)督,特別在填充墻方面施工單位和監(jiān)理單位有時(shí)會(huì)疏忽。

3 結(jié)語(yǔ)

產(chǎn)生裂縫的原因很復(fù)雜,所以要以預(yù)防為主,預(yù)防的主要措施是:

1)設(shè)計(jì)時(shí)考慮周全,盡量排除動(dòng)力源。

2)施工圖審查時(shí),認(rèn)真仔細(xì),對(duì)設(shè)計(jì)中不足提出補(bǔ)救措施。

3)施工過(guò)程中嚴(yán)格按照國(guó)家驗(yàn)收規(guī)范和施工圖要求施工。

4)質(zhì)量監(jiān)督時(shí)嚴(yán)格按照國(guó)家驗(yàn)收規(guī)范和圖紙把好材料和技術(shù)關(guān),對(duì)施工中不符合要求的嚴(yán)令整改。

5)根據(jù)建筑物的具體情況,如場(chǎng)地土及地震設(shè)防烈度、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置形式、建筑物平面、外形等,綜合采用上述抗裂措施。

[1] GBJ 3-88,砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50068,建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB 50003,氣體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 苑振芳,劉 斌.關(guān)于砌體結(jié)構(gòu)裂縫控制措施的建議[A].99全國(guó)砌體結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].1999:9.

[5] 唐岱新,龔紹熙,周炳章.砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范理解與應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002:6.

[6] 翟希梅,唐岱新,張玉紅.控制縫對(duì)砌體建筑抗震性能影響與分析[J].低溫建筑技術(shù),2002(5):2.