基于空調(diào)效應(yīng)下的砌體溫度裂縫理論分析

何瀟鑫

摘要：本文以韶山市某商住樓項(xiàng)目為研究對象，對溫度裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析。

Abstract： This article takes a commercial and residential building project in Shaoshan City as the research object， and analyzes the causes of temperature cracks.

關(guān)鍵詞：空調(diào)效應(yīng);溫度裂縫;剪應(yīng)力法

Key words： air conditioning effect;temperature crack;shear stress method

中圖分類號(hào)：TU364 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）19-0157-02

1 ?韶山市某商住樓項(xiàng)目墻體檢測

1.1 工程概況

韶山市某商住樓建于2009年，磚混結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，墻體厚240mm，為M10，M5.0組合磚砌體，局部為底框結(jié)構(gòu)（地下車庫區(qū)域）。據(jù)該樓西面六樓業(yè)主反映，其六樓廁所墻體在使用過程中逐漸出現(xiàn)了一條較長的裂縫（圖1）。

1.2 現(xiàn)場檢測內(nèi)容

1.2.1 西面六樓主衛(wèi)墻體裂縫檢測

根據(jù)現(xiàn)場檢測，測試裂縫從墻右下角到左上角大致呈45°分布，如圖3所示;對裂縫上的5個(gè)位置進(jìn)行測寬，結(jié)果如表1所示。

1.2.2 西面2樓（底框上樓層）對應(yīng)位置墻體裂縫檢測

由于底框架位于1樓，所以為了檢測是否因?yàn)槌两悼p導(dǎo)致的6樓裂縫，因此，在2樓相同位置進(jìn)行了觀測，未見有明顯可見裂縫分布。

1.2.3 西墻面傾斜測量

通過TS30全站儀對西墻面的1樓和4樓進(jìn)行觀測。根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果表明，測量墻體局部傾斜值均小于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）中0.002的要求，因此可以基本排除地基沉降造成的裂縫。

1.2.4 西墻底部圈梁檢測

對西墻面上1樓和4樓的觀測點(diǎn)以及西墻底部梁的觀測，均未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫和變形，因此，基本可以排除承載力不足因素導(dǎo)致6樓廁所墻體出現(xiàn)的裂縫。

1.3 現(xiàn)場檢測結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，該裂縫所在的西面外墻未見明顯傾斜，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;二層對應(yīng)墻體亦未見明顯可見裂縫分布，表明因地基沉降引起的原因可基本排除;該裂縫所在的底層局部圈梁未見明顯裂縫及變形，撓度測量結(jié)果滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;同時(shí)經(jīng)圖紙復(fù)核，該墻體位于頂層，其所受荷載相對較小，且樓下對應(yīng)位置墻體亦未見有相應(yīng)裂縫出現(xiàn)，故而承載力不足引起的開裂亦可排除。

綜上所述，韶山市某商住樓西面六樓主衛(wèi)墻體裂縫的產(chǎn)生原因?yàn)闇囟茸冃螌?dǎo)致，與墻體自身承載力及地基沉降變形關(guān)系不大，因?yàn)榱芽p開展的時(shí)間為7、8月份，在湖南地區(qū)7，8月是夏季最高溫度所在季節(jié)（戶外溫度可以高達(dá)60°C以上），又因?yàn)閼糁髟谙募局鲃?dòng)采取降溫措施，使得室內(nèi)溫度保持在恒溫20°C左右，因此判斷該室內(nèi)墻體裂縫開裂原因?yàn)榭照{(diào)效應(yīng)導(dǎo)致的室內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力，從而導(dǎo)致墻體發(fā)生裂縫。

2 ?砌體結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力理論分析

2.1 剪應(yīng)力法計(jì)算砌體結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力

王鐵夢教授在《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》一書詳細(xì)介紹了剪應(yīng)力法計(jì)算溫度應(yīng)力公式推導(dǎo)過程[1]，其最終計(jì)算公式如下：

2.2 材料參數(shù)取值

2.2.1 室內(nèi)外溫度取值

本文工程實(shí)例計(jì)算分析對象為韶山市某商住樓6層浴室東面墻體。計(jì)算時(shí)僅考慮結(jié)構(gòu)外墻、屋面板及室內(nèi)空調(diào)恒溫情況下的夏季日照溫差。由于該層6層為頂層，湖南日照溫差比較高，為簡化計(jì)算，假定西面外墻溫差、東面外墻溫差與屋面板溫差相同，皆為60°C，室內(nèi)溫度因?yàn)榭照{(diào)效應(yīng)緣故，假定室內(nèi)溫度為20°C。

2.2.2 混凝土的彈性模量

根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2011）可知，C20混凝土的彈性模量為2.55×104MPa。

2.2.3 線膨脹系數(shù)及水平阻力系數(shù)

根據(jù)王鐵夢教授的剪應(yīng)力法可知，由于四面墻體皆為磚砌體結(jié)構(gòu)，墻的線膨脹系數(shù)=5×10-6;由于屋面板為混凝土結(jié)構(gòu)，屋面板的線膨脹系數(shù)=10×10-6;因此水平阻力系數(shù)，參考混凝土板與磚墻=0.3～0.6N/mm3，考慮其最不利因素，取其最大值=0.6N/mm3。

2.3 剪應(yīng)力法計(jì)算過程

2.4 計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)表2砌體沿灰縫截面破壞時(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[3]可知，該砌體的剪應(yīng)力0.574已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外墻所能承受的溫度應(yīng)力數(shù)值，因此該墻體無法抵抗該溫度應(yīng)力值。證明空調(diào)效應(yīng)導(dǎo)致的室內(nèi)外溫差是可以導(dǎo)致墻體產(chǎn)生裂縫的。

3 ?結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

①本文通過現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，該裂縫所在的西面外墻未見明顯傾斜、二層對應(yīng)墻體亦未見明顯可見裂縫分布，表明因地基沉降引起的原因可基本排除;該裂縫所在的底層局部圈梁未見明顯裂縫及變形，撓度測量結(jié)果滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;同時(shí)經(jīng)圖紙復(fù)核，該墻體位于頂層，其所受荷載相對較小，且樓下對應(yīng)位置墻體亦未見有相應(yīng)裂縫出現(xiàn)，承載力不足引起的開裂亦可排除。因此，其結(jié)果表明該裂縫的形成原因有別于以往砌體結(jié)構(gòu)季節(jié)溫差、沉降及受力裂縫。

②本文通過剪應(yīng)力法理論計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明：室外墻體所受的應(yīng)力已經(jīng)大于墻體所能承受的最大溫差應(yīng)力，表明夏季因空調(diào)效應(yīng)原因產(chǎn)生的室內(nèi)外溫差是可以導(dǎo)致磚砌體開裂的。

3.2 展望

剪應(yīng)力法計(jì)算結(jié)果雖然證明空調(diào)效應(yīng)能夠?qū)е麓u砌體開裂，但是其研究對象為結(jié)構(gòu)外墻，結(jié)合韶山市某商住樓項(xiàng)目實(shí)際情況，該墻體外墻完好，而開裂墻體為室內(nèi)隔墻，故該項(xiàng)目墻體裂縫開展機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]李慶紅，董杰，馬玉潔，王華英.砌體結(jié)構(gòu)溫度裂縫的防控及處理措施[J].工業(yè)建筑，2008.

[3]閆一江.混凝土小型空心砌塊墻體數(shù)值模擬及剛度研究[D].湖南：湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.