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        建筑施工裂縫分析

        2011-12-30 03:39:44
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2011年5期
        關(guān)鍵詞:拆模吊點(diǎn)根部

        趙 兵

        (五常市建設(shè)工程監(jiān)理事務(wù)所,黑龍江 五常 150200)

        1 墻體裂縫分析

        1.1 地基不均勻沉降引起墻體裂縫分析

        房屋的全部荷載最終通過基礎(chǔ)傳給地基,而地基在荷載作用下,其應(yīng)力是隨深度而擴(kuò)散,深度大,擴(kuò)散愈大,應(yīng)力愈小;在同一深處,也總是中間最大,向兩端逐漸減小。也正是由于土壤這種應(yīng)力的擴(kuò)散作用,即使地基地層非常均勻,房屋地基應(yīng)力分布仍然是不均勻的,從而使房屋地基產(chǎn)生不均勻沉降,即房屋中部沉降多,兩端沉降少,形成微向下凹的盆狀曲面的沉降分布。在地質(zhì)較好、較均勻,且房屋的長高比不大的情況下,房屋地基不均勻沉降的差值是比較小的,一般對房屋的安全使用不會產(chǎn)生多大的影響。但當(dāng)房屋修建在淤泥土質(zhì)或軟塑狀態(tài)的粘性土上時,由于土的強(qiáng)度低、壓縮性大,房屋的絕對沉降量和相對不均勻沉降量都可能比較大。如果房屋設(shè)計的長高比較大,整體剛度差,而對地基又末進(jìn)行加固處理,那么墻體就可能出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。裂縫對稱的發(fā)生在縱墻的兩端,向沉降較大的方向傾斜,沿著門窗洞口約成45°呈正八字形,且房屋的上部裂縫小,下部裂縫大。這種裂縫,必然是地基附加應(yīng)力作用使地基產(chǎn)生不均勻沉降而形成的。

        1.2 溫度應(yīng)力引起墻體裂縫分析

        一般材料均有熱脹冷縮性質(zhì),房屋結(jié)構(gòu)由于周圍溫度變化引起熱脹冷縮變形,稱為溫度變形。如果結(jié)構(gòu)不受任何約束,在溫度變化時能自由變形,那么結(jié)構(gòu)中就不會產(chǎn)生附加應(yīng)力。如果結(jié)構(gòu)受到約束而不能自由變形時,則將在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力或稱溫度應(yīng)力。由溫度應(yīng)力引起結(jié)構(gòu)的伸縮值。

        由于鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)a=1.08X10/C,而普通磚砌體的線膨脹系數(shù)為0.5XlO/C,在相同溫差下,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的伸長值要比磚砌體大一倍左右。所以,在混合結(jié)構(gòu)中,當(dāng)溫度變化時,鋼筋混凝土屋蓋、樓蓋、圈梁等與磚墻伸縮不一,必然彼此相牽制而產(chǎn)生溫度應(yīng)力,使房屋結(jié)構(gòu)開裂破壞。

        溫度應(yīng)力引起墻體裂縫有以下幾種情況:

        1.2.1 八字形裂縫

        當(dāng)外界溫度上升時,外墻本身沿長度方向?qū)⒂兴扉L,但屋蓋部分(特別是直接暴露在大氣中的鋼筋混凝土屋蓋)的伸長值大得多。從屋蓋與墻體連接處切開來看,屋蓋伸長對墻體產(chǎn)生附加水平推力,使墻體受到屋蓋的推力而產(chǎn)生剪應(yīng)力,剪應(yīng)力和拉應(yīng)力又引起主拉應(yīng)力,當(dāng)主拉應(yīng)力過大時,將在墻體上產(chǎn)生八字形裂縫。由于剪應(yīng)力的分布大體是中間為零,兩端最大,因此八字形裂縫多發(fā)生在墻體兩端,一般占二、三個開間,且發(fā)生在頂層墻面上。

        1.2.2 水平裂縫和包角裂縫

        平屋頂房屋,有時在屋面板底部附近或頂層圈梁附近,出現(xiàn)沿外墻頂部的縱向水平裂縫和包角裂縫,這是由于屋面伸長或縮短引起的向外或向內(nèi)推拉力而產(chǎn)生的,包角裂縫實際上是水平裂縫的一種形式,是外橫墻和縱墻的水平裂縫連接起來形成的,在這種情況下,下面一般不會再出現(xiàn)八字形裂縫。有時,外縱墻的水平裂縫也會出現(xiàn)在頂層的窗臺水平處。

        1.2.3 女兒墻根部和豎向裂縫

        女兒墻根部由于受到屋面伸長或縮短引起的向外或向內(nèi)的推、拉力,使女兒墻根部的砌體外西域女兒墻外傾現(xiàn)象,形成水平裂縫。有時,由于鋼筋混凝土屋面的收縮,也可能使女兒墻處于偏心受壓狀態(tài),從而造成女兒墻上部沿豎向開裂。

        此外,在樓梯間兩側(cè)或有錯層處的墻體將易產(chǎn)生局部的豎向裂縫,這是由于樓面收縮產(chǎn)生較大的拉力所致。

        影響房屋伸縮出現(xiàn)裂縫的原因很多而且復(fù)雜,以上所述的僅是一些常見的情況。為了減少溫度應(yīng)力的影響,可采取合理地設(shè)伸縮縫;避兔樓面錯層和伸縮縫錯位;加強(qiáng)屋面保溫、隔熱;用油氈夾滑石粉或鐵皮將屋面板和墻體隔離,并在女兒墻根部留一定空隙,使其能自由伸縮且有伸縮余地;采用蓄水屋面域種植屋面;女兒墻設(shè)構(gòu)造柱;加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),提高其抗拉強(qiáng)度等技術(shù)措施。

        2 懸挑結(jié)構(gòu)坍塌分析

        懸挑結(jié)構(gòu)坍塌實例較多,一是整體傾覆坍塌;二是沿懸臂梁、板根部斷塌。其主要原因有:

        2.1 穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩。懸挑結(jié)構(gòu)是靠壓重或外加拉力來保持穩(wěn)定,要求抗傾覆的安全因素不小于1.5,若穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩時,必然失穩(wěn),傾覆坍塌。如雨蓬、挑梁,當(dāng)梁上壓重(砌磚的高度)不能滿足穩(wěn)定要求時,就拆除支撐、模板,即會產(chǎn)生坍塌事故。

        2.2 模板支撐方案不當(dāng)。懸挑結(jié)構(gòu)根部受力最大,當(dāng)混凝土澆筑后,尚未達(dá)到足夠強(qiáng)度時,模板支撐產(chǎn)生沉降,根部混凝土隨即開裂,拆模后將從根部產(chǎn)生斷裂坍塌;若懸挑結(jié)構(gòu)為變截面時,施工時將模板做成等截面外形,而造成根部斷面減小,拆模后也會造成斷塌事故。

        2.3 鋼筋錯位、變形。懸挑結(jié)構(gòu)根部負(fù)彎矩最大,主筋應(yīng)配在梁板的上部。若施工時將鋼筋放在下部,或被踩踏向下變形過大,或錨固長度不夠等原因,拆模后,均會導(dǎo)致根部斷塌。

        2.4 施工超載。懸挑結(jié)構(gòu)的固端彎矩與作用荷載成正比,如施工荷載超過設(shè)計荷載,當(dāng)模板下沉?xí)r就在根部出現(xiàn)裂縫;尤其是當(dāng)由根部向外澆筑混凝土?xí)r,隨著荷載增加;模板變形,也極容易在根部產(chǎn)生裂縫,導(dǎo)致拆模后斷裂。

        2.5 拆模過早。不少懸挑結(jié)構(gòu)斷塌事故都是由于拆模過早,混凝土未達(dá)到足夠強(qiáng)度所造成。所以,規(guī)范規(guī)定,跨度小于2m的懸臂梁及板,混凝土拆模強(qiáng)度應(yīng)大于等于70%;跨度大于2m的懸臂梁及板,混凝土的拆模強(qiáng)度為100%。

        3 鋼筋混凝土柱吊裝斷裂事故分析

        3.1 事故概況

        某工程項目C列柱為等截面柱,長l2m;斷面為40Omm*6OOmm;采用對稱配筋,每邊為4業(yè)16,構(gòu)造筋為2業(yè)12;混凝土強(qiáng)度等級為C20,吊裝時已達(dá)100%強(qiáng)度;柱為平臥預(yù)制,一點(diǎn)起吊;吊點(diǎn)距柱頂2m;剛吊離地面時,在柱腳與吊點(diǎn)之間離柱腳4.8m左右產(chǎn)生裂縫,裂縫沿底面向兩側(cè)面延伸貫通,最大寬度達(dá)1.3mm,使柱產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。

        3.2 事故原因分析

        此事故的主要原因是:柱平臥預(yù)制吊裝,吊點(diǎn)受力與使用受力不一致;吊點(diǎn)選擇不合理,吊裝彎矩過大,其抗彎強(qiáng)度和抗裂度不能滿足要求所造成?,F(xiàn)予以分析驗算如下:

        3.2.1 吊點(diǎn)選擇不符合吊裝彎矩MDm,最小的原則

        柱子吊裝彎矩的大小與吊點(diǎn)位置密切有大而遭受破壞,其吊點(diǎn)選擇的原則:必須力求吊裝彎距最小。為此,對等截面柱,當(dāng)一點(diǎn)起吊時,應(yīng)使|Mmx|=|一MD|,即跨中最大正彎距語吊點(diǎn)處負(fù)彎距的絕對值相等。據(jù)此求得吊點(diǎn)位置距柱頂為0·293L(L為柱長)處。當(dāng)L為12米時,吊點(diǎn)距柱頂應(yīng)為0.293X12=3.5m。原吊點(diǎn)離柱頂為2m,故不符合吊裝彎矩最小的原則,吊裝時必然使跨中最大彎矩的絕對值大于吊點(diǎn)處負(fù)彎矩的絕對值,所以裂縫發(fā)生在跨中最大正彎矩的截面處。

        3.2.2 柱子吊裝中抗彎強(qiáng)度不夠

        現(xiàn)就按吊裝彎矩最小進(jìn)行驗算,柱子平臥預(yù)制一點(diǎn)起吊,其抗彎強(qiáng)度也不能滿足要求。驗算結(jié)果如下:

        (1)計算荷載g

        取鋼筋混凝土重力密度為25000N/m',則自重為0.4X0.6X25000=6000N/m;動載系數(shù)為1.3~1.5, 取 1.5, 則 計 算 荷 載 q=1.5X6000=9000N/m。

        (2)計算簡圖

        按吊裝彎短最小的原則,吊點(diǎn)離柱頂為3·5m,吊裝時柱腳不離地,柱子剛吊離地面近似于一根懸臂的簡支梁。

        3.2.3 柱子吊裝中抗裂度不夠

        按施工驗收規(guī)范規(guī)定,鋼筋混凝土構(gòu)件在吊裝中受拉區(qū)裂縫寬度不大于0.2~0.3mm,而裂縫寬度與鋼筋的受拉應(yīng)力有關(guān),鋼筋受拉應(yīng)力愈大,則裂縫寬度愈大。所以,在柱子吊裝中常用鋼筋的拉應(yīng)力來控制裂縫的寬度。只要鋼筋拉應(yīng)力滿足下式要求,說明裂縫寬度在允許范圍內(nèi),能滿足抗裂度要求。說明抗裂度不能滿足要求。

        [1]陳耀嵩,李太鋮.對建筑施工中幾種裂縫的分析.伊春市建筑工程公司;牡丹江華威建筑工程有限責(zé)任公司【期刊】科技咨詢導(dǎo)報,2007-08-11.

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