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一、建筑砌体裂缝的性质引起建筑砌体结构墙体裂缝的因素很多,既有地基、温度、干缩,也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及施工上缺乏经验等。根据工程实践和统计资料显示,这类裂缝几乎占全部可遇裂缝的80%以上。而最为常见的裂缝有两大类,一是温度裂缝;二是干燥收缩裂缝,简称干缩裂缝;以及由温度和干缩共同产生的裂缝。
1.温度裂缝温度的变化会引起材料的热胀、冷缩,当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。最常见的裂缝是在砼房屋顶层两端的墙体上,如在门窗洞边的正八字斜裂缝,平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝,以及水平裂缝(包括女儿墙)。导致平屋顶温度裂缝的原因,是顶板的温度比其下的墙体高得多,而砼顶板的线膨胀系数又比砖砌体大得多,导致顶板和墙体间的存在变形差,从而在墙体中产生很大的拉力和剪力。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。
2.干缩裂缝烧结粘土砖,包括其它材料的烧结制品,其干缩变形很小,且变形完成比较快。只要不使用新出窑的砖,一般不要考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。但对这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿胀,而且这种湿胀是不可逆的变形。对于砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体,随着含水量的降低,材料会产生较大的干缩变形。如砼砌块的干缩率为0.30.45mm/m,可见干缩变形的影响很大,轻骨料块体砌体的干缩变形更大。干缩变形的特征是早期发展比较快,如砌块出窑后放置28d能完成50%左右的干缩变形,以后逐步变慢,几年后材料才能停止干缩。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀,脱水后材料会再次发生干缩变形,但其干缩率有所减小,约为第一次的80%左右。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。
3.温度、干缩及其它裂缝对于烧结类块材的砌体最常见的为温度裂缝,而对非烧结类块体,如砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体,也同时存在温度和干缩共同作用下的裂缝,其在建筑物墙体上的分布一般可为这两种裂缝的组合,或因具体条件不同而呈现出不同的裂缝现象,而其裂缝的后果往往较单一因素更严重。另外设计上的疏忽、无针对性防裂措施、材料质量不合格、施工质量差、违反设计施工规程、砌体强度达不到设计要求,以及缺乏经验也是造成墙体裂缝的重要原因之一。如对砼砌块、灰砂砖等新型墙体材料,没有针对材料的特殊性,采用适合的砌筑砂浆和相应的构造措施,仍沿用粘土砖使用的砂浆和相应的抗裂措施,必然造成墙体出现较严重的裂缝。
二、现有控制裂缝的原则和措施长期以来人们一直在寻求控制砌体结构裂缝的实用方法,并根据裂缝的性质及影响因素有针对性地提出一些预防和控制裂缝的措施。从防止裂缝的概念上,形象地引出防、放、抗相结合的构想,这些构想、措施有的已运用到工程实践中,一些措施也引入到砌体结构设计规范中,也收到了一定的效果,但总的来说,我国砌体结构裂缝仍较严重,究其原因有以下几种。
1.设计者重视强度设计而忽略抗裂构造措施长期以来人们对砌体结构的各种裂缝习以为常,设计者一般认为多层砌体房屋比较简单,在强度方面作必要的计算后,针对构造措施,绝大部分引用国家标准或标准图集,很少单独提出有关防裂要求和措施,更没有对这些措施的可行性进行调查或总结。因为裂缝的危险仅为潜在的,尚无结构安装问题,不涉及到责任问题。
2.我国砌体结构设计规范抗裂措施的局限性砌体结构设计规范规范GB50003-于的抗裂措施主要有两条,一是:对钢砼屋盖的温度变化和砌体的干缩变形引起的墙体开裂,可采取设置保温层或隔热层;采用有檩屋盖或瓦材屋盖;控制硅酸盐砖和砌块出厂到砌筑的时间和防止雨淋。未考虑我国幅员辽阔、不同地区的气候、温度、湿度的巨大差异和相同措施的适应性。二是:防止房屋在正常使用条件下,由温差和墙体干缩引起的墙体竖向裂缝,应在墙体中设置伸缩缝。从规范的温度伸缩缝的最大间距可见,它主要取决于屋盖或楼盖的类别和有无保温层,而与砌体的种类、材料和收缩性能等无直接关系。可见我国的伸缩缝的作用主要是防止因建筑过长在结构中出现竖向裂缝,它一般不能防止由于钢砼屋盖的温度变形和砌体的干缩变形引起的墙体裂缝。由此可见,砌体结构设计规范的抗裂措施,如温度区段限值,主要是针对干缩小、块体小的粘土砖砌体结构的,而对干缩大、块体尺寸比粘土砖大得多的砼砌块和硅酸盐砌体房屋,基本是不适用的。因为如果按照砼砌块、硅酸盐块体砌体的干缩率0.20.4mm/m,无筋砌体的温度区段不能越过10m;对配筋砌体也不能大于30m。在这方面,国外已有比较成熟的预防和控制墙体开裂的经验,值得借鉴:一是在较长的墙上设置控制缝(变形缝),这种控制缝和我国的双墙伸缩缝不同,而是在单墙上设置的缝。该缝的构造既能允许建筑物墙体的伸缩变形,又能隔声和防风雨,当需要承受平面外水平力时,可通过设置附加钢筋达到。这种控制缝的间距要比我国规范的伸缩缝区段小得多。如英国规范对粘土砖为10-15m,对砼砌块及硅酸盐砖一般不应大于6m;美国砼协会(ACI)规定,无筋砌体的最大控制缝间距为12-18m,配筋砌体控制缝间距不超过30m。二是在砌体中根据材料的干缩性能,配置一定数量的抗裂钢筋,其配筋率各国不尽相同,从0.03%0.2%,将砌体设计成配筋砌体,该配筋砌体抗裂,又能保证砌体具有一定的延性。
三、砌体裂缝的控制措施在目前的技术经济水平下,尚不能完全防止和杜绝由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。只能通过一些合理的构造措施,使砌体房屋墙体裂缝的产生和发展达到可接受的程度。
1.设计人员应重视砌体结构裂缝的预防和控制,根据具体工程通过合理的结构布置,整体刚度进行对裂缝产生的控制。
2.当房屋建于土质差别较大的地基上,或房屋相邻部分的高度、荷载、结构刚度、地基基础的处理方法等有显著差别,以及施工时间不同时,宜用沉降缝将其划分成若干个刚度较好的单元。
3.设置钢筋混凝土圈梁或钢筋砖圈梁,以加强墙体的稳定性和整体刚度,特别是宜增大基础圈梁的刚度。
4屋面设置保温层,减小温度变形;屋盖施工尽量做好保温层。
5对房屋较长、平面形状较复杂、构造和钢度不同的房屋,可每隔一定的距离将屋盖、楼盖、墙体或其他有关构件断开,形成若干较小的单元,每个单元因温度变形和收缩产生的拉力大大减小,从而防止裂缝的出现。
6提高砂浆强度,保证砌筑质量,在易开裂处设置水平钢筋承受拉力。
7顶层屋面板下设置现浇混凝土圈梁,并沿内外墙拉通,房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋。
8采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌缝。
9选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量(先让材料干缩后砌墙)。采用低强度砂浆和长度小的砖块,可以避免砖块的断裂,并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中,避免变形和应力集中,累加出现大裂缝。
10做好建筑材料使用前的各种检测,不合格及资料不全的建筑材料严禁使用。
四、结论影响砌体结构裂缝的因素较多,有些裂缝是由多种因素引起的混合裂缝,这些裂缝提示我们应从设计及施工阶段提前采取应对措施来加以预防。如当遇到砌体裂缝时,要具体问题具体分析,确定有效的补强措施。针对砌体结构出现的裂缝,主要以预防为主,设计及施工共同结合,采取有效的防裂措施。
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