嚴(yán)寒地區(qū)砌體結(jié)構(gòu)溫度裂縫事故分析與處理

嚴(yán)和平

(石河子開發(fā)區(qū)宏業(yè)建筑安裝工程有限責(zé)任公司,新疆石河子 832014)

新疆地處嚴(yán)寒地區(qū),具備氣候干燥,年溫差、日溫差大等特點(diǎn)。以石河子為例,本地年溫差達(dá) 41.6℃、日溫差達(dá)13.1℃[1]。因此,砌體結(jié)構(gòu)中因溫度應(yīng)力導(dǎo)致墻體開裂是工程中較為普遍的問題,磚砌體屬于脆性材料,溫度裂縫的存在降低了墻體的整體性、耐久性和抗震性能,墻體的裂縫給居住者在感觀上和心理上造成不良影響,特別是在施工過程中就出現(xiàn)裂縫的情況,更應(yīng)引起廣泛重視。

筆者針對(duì)本地一工程在施工過程中墻體出現(xiàn)大量裂縫的實(shí)例,進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,經(jīng)判斷為溫度裂縫,分析了裂縫形成機(jī)理,從設(shè)計(jì)、施工角度提出相應(yīng)裂縫控制措施,以供參考。

1 工程事故情況

某商品批發(fā)集市為 6棟 2層一字形磚砌體房屋,橫向尺寸為 12m,縱向尺寸為 39.6m,底層層高為 2.8m,頂層層高為 2.2m,每棟房屋只有四大角設(shè)構(gòu)造柱,屋面板下設(shè)圈梁一道。本工程于當(dāng)年10月完成主體施工后停工,未做保溫層。次年4月下旬開工,主要進(jìn)行墻體抹灰和屋面工程。5月6日屋面二道冷底子油做完,5月7日發(fā)現(xiàn)墻體有大量裂縫,且6棟建筑的裂縫情況相似。

裂縫主要分布規(guī)律為頂層較一層嚴(yán)重,端部較中部嚴(yán)重;頂層內(nèi)外縱墻均出現(xiàn)正八字形裂縫,外縱墻裂縫主要集中與門窗洞口角部,內(nèi)縱墻裂縫情況較外墻更為嚴(yán)重,在端部 1～3開間大面積出現(xiàn)裂縫,裂縫均已貫穿墻體;頂層山墻有水平裂縫,裂縫未貫穿墻體,裂縫寬度由表及里,由寬變窄,開口方向?yàn)橛啥瞬肯蛑胁繌堥_,有明顯對(duì)稱性;裂縫最大寬度達(dá) 3～4mm。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料,5月1日以后,環(huán)境氣溫最高 33℃,最低 13℃,日溫差達(dá) 20℃。經(jīng)檢測(cè),砌體強(qiáng)度符合規(guī)范要求,且結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)無相對(duì)沉降,可判斷此結(jié)構(gòu)裂縫為溫度應(yīng)力裂縫。

2 墻體溫度裂縫形成機(jī)理分析

砌體結(jié)構(gòu)墻體溫度裂縫形成主要是由于屋面長時(shí)間受太陽輻射作用,其溫度較墻體高出許多。且由于在相同的溫度變化情況下,鋼筋混凝土屋面板的線膨脹系數(shù)比磚的線膨脹系數(shù)大一倍。使得屋面板的受熱膨脹變形要比墻體大得多,屋面變形受到墻體約束,屋面板對(duì)墻體頂端作用水平推力,使得屋蓋與墻體接觸面產(chǎn)生剪力。剪力與屋面荷重共同作用下使墻體處于受剪、受拉的雙向應(yīng)力狀態(tài),當(dāng)主拉應(yīng)力超過墻體抗拉、抗剪強(qiáng)度時(shí),便引起主拉應(yīng)力斜裂縫或剪應(yīng)力水平裂縫[2]。

3 事故原因分析及處理

3.1 事故原因分析

根據(jù)當(dāng)時(shí)氣象資料表明,裂縫發(fā)生時(shí)的最高溫度為33℃。在太陽直接照射下,屋面冷底子油做完后,保溫隔熱層沒有及時(shí)做上。致使黑色混凝土板面長時(shí)間曝曬吸熱,可接近 70℃ ～80℃,產(chǎn)生過大的膨脹變形。全天溫差可達(dá)50℃～60℃,導(dǎo)致屋面板相對(duì)墻體變形大得多,最終導(dǎo)致了大面積墻體開裂。此外,本工程的構(gòu)造措施薄弱,構(gòu)造柱設(shè)置相對(duì)較少,圈梁僅屋面設(shè)置一道,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體性差,抵抗溫度應(yīng)力的能力較弱。

3.2 事故處理

該工程在屋面保溫隔熱層施工完成后,裂縫逐漸縮小,特別是兩端橫墻上的水平裂縫縮小很多,表明屋面板對(duì)墻體的水平推力大大減小。針對(duì)本工程裂縫的分布特點(diǎn),以及裂縫對(duì)承載力影響不大的前提,所以采取的裂縫處理方法為填縫法[3]。具體做法是沿裂縫方向開一寬度為 20mm的槽,上面用鋼絲網(wǎng)覆蓋,再用 1∶2.5的水泥砂漿粉刷填補(bǔ)。

4 溫度裂縫控制措施

4.1 設(shè)計(jì)措施

(1)根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]的有關(guān)規(guī)定,根據(jù)建筑物的實(shí)際情況(如是否采暖,所處地點(diǎn)的溫度變化情況,墻體材料等)設(shè)置伸縮縫。

(2)可考慮在兩端部 1～3開間加強(qiáng)縱橫墻交接處構(gòu)造柱布置,以增強(qiáng)溫度應(yīng)力較大區(qū)段的墻體剛度,或?qū)⒍瞬咳_間墻體采用鋼筋網(wǎng)配筋砌體,提高墻體抗裂能力。

(3)頂層墻體有門窗等洞口時(shí),在過梁上的水平灰縫內(nèi)設(shè)置 2～3道焊接鋼筋網(wǎng)片或 2 ㊣6鋼筋,并應(yīng)伸入過梁兩端墻內(nèi)不小于 600mm。

(4)頂層屋面板下設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁,并沿內(nèi)外墻拉通,房屋兩端圈梁下的墻體內(nèi)宜適當(dāng)設(shè)置水平鋼筋。

(5)屋面保溫隔熱層或屋面剛性面層及砂漿找平層應(yīng)設(shè)置分隔縫,分隔縫間距不宜大于 6m,并與女兒墻隔開,其縫寬不小于 30mm。

(6)進(jìn)一步提高屋面保溫層的保溫隔熱性能,建筑設(shè)計(jì)上應(yīng)按建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)[5],對(duì)屋面保溫層進(jìn)行熱工計(jì)算,對(duì)保溫材料提出質(zhì)量密度、粒徑、導(dǎo)熱系數(shù)及含水率等技術(shù)指標(biāo)的要求。

(7)適當(dāng)提高頂層磚和砂漿的強(qiáng)度等級(jí),以提高砌體的抗剪能力,加強(qiáng)頂層墻體抵抗溫度應(yīng)力的能力。

4.2 施工措施

(1)施工中應(yīng)確保伸縮縫的正確做法,使之能起到“放”的作用。

(2)屋面在整澆混凝土面層時(shí),要留好后澆帶,待一段時(shí)間后再澆筑中間的混凝土,以避免混凝土收縮及兩種材料因溫度線膨脹系數(shù)不同而引起不協(xié)調(diào)變形。

(3)屋面施工應(yīng)盡量避免在高溫季節(jié)進(jìn)行,并及時(shí)把保溫隔熱材料做上,避免屋面板上有較高的熱輻射。

(4)遇有長的現(xiàn)澆屋面挑檐、圈梁時(shí),可分段施工,預(yù)留伸縮縫,以避免混凝土伸縮對(duì)墻體的不利影響。

[1]JGJ35-87建筑氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S]

[2]王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997

[3]江見鯨,龔曉南,王元清,等.建筑工程事故分析與處理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006

[4]GB50003-2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[5]GB50176-93民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范[S]