鐘巧玲

（大朗鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)辦公室，廣東 東莞 523770）

1 砌體結(jié)構(gòu)整體有限元分析結(jié)論

對砌體結(jié)構(gòu)溫度場的現(xiàn)場實測與仿真分析、整體有限元分析得出以下主要結(jié)論：

通過砌體結(jié)構(gòu)的整體有限元分析得到，砌體結(jié)構(gòu)的溫度作用主要作用在頂層或頂上二層的端開間，并確定這兩層的外縱墻、內(nèi)橫墻為主要抗裂目標，其次為內(nèi)縱墻和山墻。

通過有限元分析和試驗研究可知，門窗洞口對砌體結(jié)構(gòu)的剛度和整體性的削弱作用十分明顯，在門窗洞口四角容易形成應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致墻體開裂。

經(jīng)過砌體結(jié)構(gòu)溫度場的現(xiàn)場實測與仿真分析以及溫度應(yīng)力的有限元分析可知，采用“防”的構(gòu)造措施(如屋面設(shè)置保溫層)對防止溫度裂縫的出現(xiàn)有很好的效果，保溫隔熱屋面能有效地降低溫度應(yīng)力的計算溫差從而達到減少砌體結(jié)構(gòu)的墻體變形和應(yīng)力之目的。

通過整體有限元分析中可知，采用“放”的構(gòu)造措施后(如在墻體容易出現(xiàn)裂縫的部位設(shè)置溫度伸縮縫和控制縫)，極為有效地減少了墻體的軸向位移和應(yīng)力，可見溫度伸縮縫和控制縫對于墻體抗裂的重要性。

同時從整體有限元和墻體試驗結(jié)果可知，在墻體中薄弱部位采取“抗”的構(gòu)造措施(如窗兩側(cè)、墻兩側(cè)，墻體交界處設(shè)置芯柱和構(gòu)造柱)后，加強了墻體的整體性和抗水平作用的能力，從而增強了墻體的抗裂能力，但若只采用“抗”的構(gòu)造措施來控制墻體的變形和應(yīng)力，需采取很強的“抗”的構(gòu)造措施，不符合經(jīng)濟性要求。

從墻體試驗結(jié)果可知，通長窗臺圈梁對防止外縱墻八字縫、墻側(cè)構(gòu)造柱對防止墻側(cè)水平縫、全截面的墻體圈梁對防止圈梁和墻體交界處的水平縫都有很好的作用。采取構(gòu)造措施后的墻體，其抗裂強度和變形性能都有大幅度的提高。

2 砌體結(jié)構(gòu)溫度裂縫控制的概念設(shè)計

根據(jù)有限元計算分析和試驗成果，掌握了砌體結(jié)構(gòu)溫度裂縫的整體分布規(guī)律，了解了各種構(gòu)造措施對墻體抗裂性能的影響以及采取構(gòu)造措施后的整體抗裂效果，在此基礎(chǔ)上就可對砌體結(jié)構(gòu)進行概念設(shè)計了。本文基于溫度效應(yīng)的砌體結(jié)構(gòu)抗裂概念設(shè)計，從材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和施工等多方面綜合考慮，具體措施如下:

2.1 材料方面

(1)砂漿的強度直接關(guān)系到砌體結(jié)構(gòu)墻體的抗裂強度，在以前的設(shè)計中砂漿的強度往往隨著建筑物高度的增加而減少，這是針對砌體結(jié)構(gòu)的豎向承載力來設(shè)計的，但對于建筑物的抗裂來說，實際上是一個不利的概念。從整體有限元分析中可知溫度裂縫一般都集中在定層或頂上兩層，而且頂層和次頂層墻體垂直正應(yīng)力較小，墻體抗剪強度相對比底部墻體低，所以頂層采用的砂漿強度應(yīng)適當提高，從MU5.0提高到MU10。

(2)所用的砌體宜采用較高強度等級，保證墻體裂縫不貫穿砌體塊體。構(gòu)造柱和圈梁以及窗臺梁的混凝土強度等級不應(yīng)小于C20。

2.2 構(gòu)造措施方面

(1)在總體設(shè)計中應(yīng)注意建筑剛度的均勻性，加強整體剛度，對體型復(fù)雜的建筑物，應(yīng)用伸縮縫將建筑物分成幾個剛度均勻的獨立單元。伸縮縫的位置，不僅要看建筑的長度，還要看體型、朝向及地區(qū)環(huán)境等因素;地基基礎(chǔ)設(shè)計中，應(yīng)將地基的不均勻沉降進行核算，其地基容許變形值，應(yīng)按地基規(guī)范的規(guī)定，從嚴掌握;結(jié)構(gòu)計算時，除對砌體的承載能力進行核算外，尚應(yīng)對可能產(chǎn)生的剪、拉附加應(yīng)力做充分的估計，采取必要的措施。

(2)根據(jù)多層砌體結(jié)構(gòu)墻體應(yīng)力和變形分布規(guī)律，溫度裂縫的抗裂構(gòu)造措施設(shè)計重點放在房屋頂層和次頂層，構(gòu)造措施設(shè)計應(yīng)采取“防”、“放”、“抗”綜合防治方法。

(3)對于砌體結(jié)構(gòu)，在抗裂設(shè)計中必須采用保溫、隔熱屋蓋，增強屋蓋結(jié)構(gòu)的熱阻，達到減少屋蓋與墻體之間溫差的目的，宜采用瓦屋面，瓦面材料不宜采用粘貼的暗色纖維瓦。

(4)若建筑物長度超過40m就應(yīng)該在屋面設(shè)置不少于一道溫度伸縮縫，給墻體的變形設(shè)置一定的預(yù)留空間，從而達到抗裂目的。

(5)為了防止以往設(shè)計中墻體圈梁和墻體交界處的水平裂縫，在窗臺上方和門上方取消過梁，采用全截面圈梁。

(6)應(yīng)增強房屋四角和樓梯間橫墻的剛度，在房屋四角兩側(cè)各增設(shè)兩個構(gòu)造柱，在樓梯間四角設(shè)構(gòu)造柱，適當加大樓梯間墻體外端的構(gòu)造柱截面。

(7)縱墻抗裂措施

①為防止頂層和次頂層窗臺角的八字縫，在頂層和次頂層房屋兩端兩個開間設(shè)通長窗臺圈梁，在窗側(cè)設(shè)置構(gòu)造柱。②在頂層和次頂層端部開間內(nèi)縱墻和外縱墻的門側(cè)設(shè)構(gòu)造柱。

(8)橫墻抗裂措施

橫墻在頂層常見裂縫為階梯縫，因縱墻窗臺下墻體剛度較窗間墻的剛度大，橫墻階梯縫一般在窗臺高度處沿45°方向首先出現(xiàn)，隨后向上下發(fā)展，為了防止該裂縫的產(chǎn)生，在頂層橫墻中部每隔兩皮設(shè)鋼筋3Фb4鋼筋網(wǎng)片并加密構(gòu)造柱。

(9)山墻抗裂措施

山墻部分因日照強度大，常因溫度作用或收縮作用發(fā)生豎向裂縫，采用配置水平鋼筋網(wǎng)片或增加豎向構(gòu)造柱來防治，若墻體較長，按2m間距增設(shè)構(gòu)造柱。

(10)加強構(gòu)造柱和墻體的連接，構(gòu)造柱和墻體的連接部位按每皮設(shè)3Фb4鋼筋網(wǎng)片，伸入墻內(nèi)1000mm,鋼筋網(wǎng)片加強了小截面窗間墻的抗剪能力和構(gòu)造柱和橫墻的連接。

(11)應(yīng)加強頂層圈梁的設(shè)置，對頂層的所有縱、橫墻均設(shè)置圈梁以提高墻體的整體性，并在施工上保證圈梁混凝土的質(zhì)量，有助于提高磚墻的整體性，有效地防止裂縫發(fā)展。

(12)加強屋蓋挑檐的處理

屋蓋大挑檐處，圈梁、現(xiàn)澆屋面板共同組成剛度較大的現(xiàn)澆板，由于挑檐上的保溫層較薄，遇溫差變化，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力將導(dǎo)致墻體開裂，因此應(yīng)盡量減少挑檐的挑出長度，減小斷面，同時設(shè)計時適當加強其縱向配筋對挑檐應(yīng)采取一定的措施，如:控制水灰比和坍落度、實行兩次分段澆灌、采用后澆帶及加強養(yǎng)護等，以防止或減少收縮裂縫的出現(xiàn)。

(13)加強磚砌女兒墻的構(gòu)造措施

磚砌女兒墻與圈梁間也是溫度裂縫的多發(fā)區(qū)，在女兒墻中應(yīng)設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱，在女兒墻頂設(shè)鋼筋混凝土壓頂，構(gòu)造柱從頂層圈梁伸至女兒墻的壓頂，與女兒墻的壓頂形成連接整體，可增強其抵抗能力，有效避免裂縫的產(chǎn)生。一般構(gòu)造柱的設(shè)置間距為3m左右且建筑物的角點必須設(shè)置。

(14)屋面的加強處理

為防止現(xiàn)澆屋面開裂，每隔15m左右設(shè)后澆溫度縫，縫寬600一800mm，縫內(nèi)混凝土斷開，鋼筋不斷，待主體完成需做保溫層前，再灌注混凝土，混凝土等級提高一級，并加膨脹劑。

3 施工方面

嚴格控制原材料的質(zhì)量；砂漿配比應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場材質(zhì)情況，由有資質(zhì)的專業(yè)實驗室確定，并根據(jù)現(xiàn)場材質(zhì)的變化及時調(diào)整;在滿足砂漿和易性的前提下，控制好砂漿的強度；加強施工管理，提高砌筑質(zhì)量。要保證灰縫砂漿的飽滿度和厚度，控制磚的含水率，嚴禁干磚砌筑或施工中磚澆水過多，采用一順一丁、梅花丁或三順一丁等控制性較好的砌筑方法。保證磚的搭接長度，嚴格控制半磚數(shù)量，對墻角和縱橫墻交接處，盡量作到同步澆注，減小留搓部位，以利于房屋的整體性；屋面保溫層的施工，要保證松散保溫材料的質(zhì)量，控制保溫層的厚度；盡量選擇適當?shù)氖┕囟?，特別是屋面混凝土工程的施工溫度，以減少季節(jié)差。盡量避免在炎熱的夏季和寒冷的冬季施工，要加強混凝土工程的養(yǎng)護和保溫措施；加強施工隊伍的管理，提高施工隊伍的素質(zhì)和責任心，把施工過程中造成砌體開裂的人為因素降至最低。