建筑施工裂縫分析

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)力是隨深度而擴散，深度大，擴散愈大，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，而對地基又末進行加固處理，那么墻體就可能出現(xiàn)嚴重的裂縫。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；加強結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，提高其抗拉強度等技術(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，尚未達到足夠強度時，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，混凝土未達到足夠強度所造成。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;混凝土強度等級為C20，吊裝時已達100%強度;柱為平臥預(yù)制，一點起吊;吊點距柱頂2m;剛吊離地面時，在柱腳與吊點之間離柱腳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，吊點受力與使用受力不一致;吊點選擇不合理，吊裝彎矩過大，其抗彎強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位置密切有大而遭受破壞，其吊點選擇的原則:必須力求吊裝彎距最小。為此，對等截面柱，當(dāng)一點起吊時，應(yīng)使|Mmx|=|一MD|，即跨中最大正彎距語吊點處負彎距的絕對值相等。據(jù)此求得吊點位置距柱頂為0·293L(L為柱長)處。當(dāng)L為12米時，吊點距柱頂應(yīng)為0.293X12=3.5m。原吊點離柱頂為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處負彎矩的絕對值，所以裂縫發(fā)生在跨中最大正彎矩的截面處。

3.2.2 柱子吊裝中抗彎強度不夠

現(xiàn)就按吊裝彎矩最小進行驗算，柱子平臥預(yù)制一點起吊，其抗彎強度也不能滿足要求。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.