砌體結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施

宋學陽

摘 要:裂縫是砌體結(jié)構(gòu)中存在的非常重要的問題,分析其產(chǎn)生的原因,結(jié)合工程經(jīng)驗提出控制裂縫的措施。

關(guān)鍵詞:砌體結(jié)構(gòu);裂縫;控制措施;加固處理

由磚、石或各種砌塊等塊體通過砂漿鋪縫砌筑而成的結(jié)構(gòu)稱為砌體結(jié)構(gòu),磚石材料具有良好的耐火性,材料便宜,方便取得,施工工藝簡單,工期短等優(yōu)點,是房屋建筑中采用較廣泛而經(jīng)濟的地方材料。砌體結(jié)構(gòu)在建筑工程中使用的很多,但砌體結(jié)構(gòu)也存在一定的缺點,裂縫就是其中較為嚴重的問題,磚砌體出現(xiàn)裂縫,輕者影響外形美觀和使用功能,損害結(jié)構(gòu)整體強度、剛度及穩(wěn)定性,降低工程壽命,重者使建筑失去使用價值,甚至倒塌。

1 裂縫產(chǎn)生的原因及類型

引起砌體結(jié)構(gòu)裂縫的原因很多,有地基、溫度、干縮,也有設(shè)計上的不足、施工質(zhì)量、材料不合格及缺乏經(jīng)驗等等,或是各種因素的綜合作用結(jié)果。

按裂縫的成因,墻體裂縫可分為受力裂縫和非受力裂縫兩大類。各種直接荷載作用下,墻體產(chǎn)生的裂縫稱為受力裂縫,而砌體因收縮、溫度、濕度變化、地基沉陷不均勻等引起的裂縫是非受力裂縫,又稱為變形裂縫。

1.1 受力裂縫受力裂縫的產(chǎn)生主要是砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計中墻體在外荷載作用下的承載力沒達到規(guī)范所要求的強度,墻體由于外荷載產(chǎn)生的內(nèi)應力超過了墻體自身可承受的極限而開裂。受力裂縫破壞基本上分為受壓、受拉、受彎和受剪破壞:①受拉破壞時裂縫成豎向平行分布。②受拉破壞時可分為沿齒縫開裂和沿墻面垂直開裂。當磚塊的強度等級較高而砂漿的強度較低時,磚體的抗拉強度大于該切向的粘結(jié)強度,砌體沿著與砂漿的交接面處處形成齒狀裂縫,墻體開裂破壞。反之,磚體的抗拉強度小于交接面處的粘結(jié)強度,易形成自上而下貫穿墻體的垂直裂縫,墻體開裂。③受彎裂縫破壞與受拉相似。④砌體局部受壓是常見的一種受力狀態(tài),如基礎(chǔ)頂面的墻、柱的支撐處,梁或屋架端部的支撐處。

1.2 非受力裂縫非受力裂縫又分為溫度裂縫及基礎(chǔ)不均勻沉降裂縫等。

1.2.1 溫度裂縫溫度裂縫產(chǎn)生機理:對于磚砌體結(jié)構(gòu),混凝土由于溫度改變而引起的變化是砌體的兩倍。當外界溫度升高時,混凝土頂蓋變形大,墻體變形相對較小,導致磚砌體和混凝土屋蓋之間產(chǎn)生約束應力。使屋蓋受壓,墻體受拉、受剪。當約束條件下溫度變形引起的溫度應力足夠大時,墻體就會產(chǎn)生溫度裂縫。

2.2 斜裂縫常見于建筑物頂層兩端內(nèi)外縱墻門窗洞的上下角上,對稱產(chǎn)生,呈八字形,向下一層的斜裂縫比頂層裂縫小。這主要是由于屋面變形受到墻體的約束,屋面板對墻體頂端產(chǎn)生水平推力,使墻體與屋蓋的接觸面受剪。而剪力與屋蓋挑檐或女兒墻的垂直壓力構(gòu)成了墻體雙向應力,當主拉應力大于墻體的抗拉強度時,墻體便開裂。沿墻體分布的剪力大致為兩端大,中間小,由于端部正應力小,其主拉應力接近于剪應力,使橫墻及內(nèi)外縱墻端部出現(xiàn)八字形裂縫。

1.2.3 豎向裂縫常見于門窗間墻上,情況嚴重的還會延至以下幾層,甚至出現(xiàn)貫通房屋全高的豎向裂縫。這是因為從屋蓋傳給墻體的主拉應力,在門窗洞口處約為平均應力的兩倍,窗間墻一般比較薄弱,當窗過梁擱置在窗間墻的兩端,擱置處受過梁傳來的局部壓力較大,過梁在熱脹冷縮的作用下,引起窗間墻受拉、受剪的動力較大,易產(chǎn)生垂直豎向裂縫。

1.2.4 水平裂縫常發(fā)生在頂屋圈梁下的水平磚縫中,有的在建筑四角形成包角裂縫,即會在兩端間四周墻上有一圈水平裂縫。當縱墻門窗洞口多時,水平裂縫常發(fā)生在門窗洞口上的磚縫中。以上兩種裂縫是由于屋蓋的熱脹冷縮作用,墻體內(nèi)產(chǎn)生水平軸壓力和偏心彎矩,當應力大于砌體的拉力時,在薄弱的水平磚縫中就會產(chǎn)生水平裂縫。

1.3地基不均勻沉降裂縫地基不均勻沉降的裂縫的形態(tài)是多種多樣的,有的裂縫尚隨時間長期變化,裂縫較寬。沉降大處地基會產(chǎn)生局部凹陷,此時其上部荷載只能由磚砌體承擔,則磚砌體上產(chǎn)生了附加拉力和剪力,當該應力大于磚砌體的承載能力時會出現(xiàn)裂縫。這類裂縫大多會發(fā)生在底層,在頂層大量的豎向裂縫或接近豎向裂縫,在底層多數(shù)為斜裂縫。

1.3.1 斜裂縫常見于房屋底部,通過門窗口,與地面成45°角,少數(shù)有可能向上延伸到二層。這類破壞可近似的按彎曲破壞進行分析,如建筑中部沉降大,而端部沉降小,使建筑物產(chǎn)生正彎矩,結(jié)構(gòu)中下部受拉,端部受剪,墻體由于剪力形成的主拉應力破裂。

1.3.2 豎向裂縫常見于底層窗下墻的中部,裂縫上端寬下端細。原因是窗下墻兩端在窗間墻上部的集中荷載作用下,使窗下墻的兩端受的壓力大,地基壓縮下降量大,而中部向上彎曲,產(chǎn)生彎曲裂縫。

1.3.3 水平裂縫窗間墻上下沿灰縫常出現(xiàn)水平裂縫,沉降大的一端,在窗間墻的下面灰縫中產(chǎn)生水平裂縫,沉降小的一端水平裂縫在窗間墻的上面。究其原因,建筑物沉降單元上部受到阻力作用時,使窗間墻承受較大的剪應力,當剪應力大于砌體的抗剪強度時產(chǎn)生裂縫。

2 裂縫的控制措施

大量工程實踐表明,控制裂縫應該防患于未然,特別是在設(shè)計時就要考慮如何預防裂縫的產(chǎn)生。磚砌體由于本身的特點,對于不均勻沉降和溫度應力都很敏感,一旦出現(xiàn)了裂縫就無法嚙合,當危及到安全時還要采取加固措施,既影響美觀又影響使用,有的即使進行了加固也不能恢復其本來面貌,因此對磚砌體的裂縫問題,應著眼于預防,把癥害消除在發(fā)生之前。根據(jù)以上分析,提出以下幾點預防措施:①為增強外縱墻及內(nèi)縱墻的抗剪及抗拉能力,控制裂縫出現(xiàn),外縱墻厚度宜采取370mm,內(nèi)縱墻厚度宜采取240mm,增加墻的厚度后,圈梁和構(gòu)造柱仍占一磚墻厚,使圈梁和構(gòu)造柱不暴露在大氣中,有利于控制溫度應力引起的墻體裂縫。②在現(xiàn)澆屋蓋部分及現(xiàn)澆挑檐,每隔15米左右設(shè)后澆縫一道,縫寬600～800mm,縫內(nèi)混凝土斷開,鋼筋不斷,待主體結(jié)構(gòu)完成需做保溫層前,再灌注混凝土,混凝土強度提高一級,并加膨脹劑。磚混結(jié)構(gòu)頂層墻體裂縫早已引起人們關(guān)注,實踐證明,采取和不采取預防措施截然不同,一般采取措施后不再出現(xiàn)裂縫,而且預防裂縫方法簡單,施工方便,增加工程造價不多,效果顯著。

3 加固處理方法

采取砌體灰縫中嵌筋法:將裂縫墻體灰縫剔除,用空壓機吹掃干凈灰縫,用結(jié)構(gòu)膠將φ6鋼筋嵌入灰縫中,外抹水泥砂漿保護層,可有效抑制墻體裂縫達2倍以上強度。此方法施工簡單且有效提高了磚砌體抗裂縫能力。砌體墻外貼鋼筋網(wǎng)片,噴射細石混凝土,增加磚砌體整體剛度,抑制裂縫發(fā)展,但此方法施工工藝復雜,施工作業(yè)面大,施工周期長。綜上所述,施工中應采取多種方法結(jié)合的措施減少溫度縫的產(chǎn)生,產(chǎn)生裂縫后可根據(jù)現(xiàn)場情況進行加固補強。

結(jié)束語

由于砌體的抗拉、抗剪強度較小,出現(xiàn)裂縫的原因很多,在很大程度上只能預防。通過對受力裂縫、溫度裂縫、地基不均勻沉降裂縫的分析,加強控制措施,對具體工程,應該具體分析,結(jié)合實際,采用不同的控制方法,來達到較好的效果。一旦出現(xiàn)裂縫,注意觀察,必要時采取灌漿或加固措施以防止裂縫的開展。