磚砌體至今仍然是我國廣大地區(qū)房屋建筑的主要承重結構形式或維護結構形式。 磚混結構建筑墻體的抗拉、抗剪能力比較低,容易在局部產(chǎn)生裂縫,損害建筑物整體性和使用功能,甚至危及安全。磚混結構墻體裂縫主要有結構性裂縫、地基不均勻沉降裂縫及溫差裂縫三類。
一、結構性裂縫
。ㄒ唬┓鬯樾粤芽p
一般產(chǎn)生在荷載較大的底層截面尺寸較小的窗間墻、磚柱等處,以及大梁、屋架支座等集中荷載作用的部位。因荷載過大或砌體承載能力低,局部承壓不足,砌體受壓破壞而產(chǎn)生豎向粉碎性裂縫。縫口呈上寬下窄上段有不規(guī)則破碎裂縫。
。ǘ┙Y構性裂縫
1.結構設計差錯。由于結構荷載計算遺漏、設計差錯、構造不合理、荷載過大而構件截面面積,削弱了砌體承載能力。
2.砌體內(nèi)因埋設各種管線穿過墻體,破壞了砌體整體性,減少了砌體截面面積,削弱了砌體不符合要求,磚柱采用包心砌法,砌體存在“通縫”等缺陷,降低了砌體承載能力。
3.砌體施工質量低劣。由于砌筑用磚及砂漿強度等級低,砌筑砂漿不飽滿,組砌砂漿不飽滿,組砌不符合要求,磚筑用磚及砂漿強度砌法,砌體存在“通縫”等缺陷,降低了砌體承載能力。
4.使用不當。由于改變房屋用途,加大使用荷載和增加振動力,使墻體受到破壞。
(三)裂縫防治措施
1.正確進行結構計算和設計。當荷載較大而構件截面尺寸受到限制時,應提高磚和砂漿強度等級,或采用配筋砌體提高砌體強度;在大梁、屋架支座處設計鋼筋砼墊塊。
2.卸載。對由于荷載過大砌體強度低,已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的墻體,可采取減輕上部結構自重與使用荷載,或在其頂部砌體內(nèi)增設鋼筋砼梁,承擔上部傳來的荷載。在原有大梁下設置磚墻,磚柱、分擔部分上部荷載,保護已經(jīng)開裂的砌體。
3.結構加固補強。對由于荷載較大,砌體截面尺寸較小,承載能力不足并已產(chǎn)生裂縫的墻體,可采用加大截面尺寸,如將門窗洞口全部或部分用磚堵砌,增設附壁柱,在已列砌體外灌注鋼筋砼夾板,將已經(jīng)出現(xiàn)裂縫的磚墻改為鋼筋砼墻、柱,以提高其承載能力。
二、地基不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫
。ㄒ唬┝芽p產(chǎn)生的部位和形狀
不均勻沉降裂縫首先產(chǎn)生在房屋底層,嚴重的可能發(fā)展在兩層以上,并伴有地面開裂和房屋傾斜。墻體產(chǎn)生下寬上窄的豎縫。在端部、門窗洞口對角產(chǎn)生斜縫、八字縫及水平包角縫。裂縫一旦出現(xiàn),隨著地基不均勻沉降的發(fā)展,裂縫逐漸加寬、延長。
。ǘ┝芽p引發(fā)的原因
1.地基土質軟弱不均。建筑地基局部土質不均勻,受壓后必然產(chǎn)生過量的不均勻沉降。
2.地基處理不當,基礎設計不合理。建筑荷載必然對地基產(chǎn)生較大的附加應力,對承載能力低,變形大的軟弱地基,應進行加固處理,提高地基承載能力。基礎設計要根據(jù)上部荷載與地基土質情況,考慮地基的淺基或樁基礎。
3.建筑體型布置不合理。為了追求建筑造型,建筑平面開頭復雜,轉折多變;房屋過長,長高比較大;建筑立面高低起伏,荷載差異較大;開設大門大窗,墻體被削弱。
4.地基含水量不正常變化。因周圍某些條件變化,使建筑地地下水位升高,或上下管道滲漏,地表水滲入建筑地基,長期浸泡,土質軟化甚至沖刷淘空,導致不均勻沉降。
5.建筑物使用不當。隨著改變房屋用途,增大荷載,在室內(nèi)地面堆放超過設計要求的活荷載,使地基附加應力劇增,導致建筑物不均勻沉降,墻體開裂。
(三)防治措施
1.房屋建筑工程應先勘察后設計。在進行建筑設計之前,應對工程地質進行詳細勘察,查明地基土質情況、分布范圍、承載力大小,地下水位等水文地質條件,然后按照安全可靠、經(jīng)濟合理,技術先進、方便施工等要求,進行全面分析,權衡利弊,確定合理的建筑布局和結構類型,以便使上部結構,與地基相互影響,共同工作。對軟弱地基和不均勻地基尤其如此。
2.減輕建筑結構自重。地基壓縮變形大小與上部荷載值成正比。因此,減輕結構自重是降低基底附加應力,減少沉降的有效措施,對于基礎,可以選用自重輕,覆土少的基礎形式,如寬基淺埋,空心基礎,薄殼基礎甚至箱形基礎;或設置地下室半地下室,采用架空地板,取代室內(nèi)填土。對于上部結構,可以選用預應力、輕鋼結構和單位容重少的輕質墻體材料,以減輕對地基的壓力,減少地基沉降。
3.合理布置建筑體型,建筑平面形狀應力求簡單,縱墻拉通,避免轉折多變,凹凸復雜。建筑立面應盡量避免高低參差,荷載差異大,或開設過大的門窗洞口,削弱墻體。使房屋建筑質量重心與剛度中心基本一致,提高房屋自身抵抗不均勻沉降的能力。
4.增強建筑物的整體剛度。
。1)增強房屋縱向剛度。不均勻沉降使房屋產(chǎn)生縱向彎曲,縱墻應盡量避免轉折,中斷、開設過大的門窗洞口,橫墻間距不宜過大,且與縱墻牢固連接。
。2)控制建筑物的長高。長高比愈小,建筑剛度就愈大。對于軟弱地基,三層以上房屋,長高比不宜大于2.5。
。3)設置沉降縫。在長度較長的建筑適當位置、平面轉折、高低參差、荷載差異大、地基或基礎類型改變的部位,設置沉降縫或連接走廓,從屋頂?shù)交A斷開,把建筑劃分成若干個剛度較大,長高比較小自成沉降體系的單元。
。4)在基礎和樓蓋下的墻頂上設置平面閉合的鋼筋混凝土圈梁(或鋼筋磚帶),或采用現(xiàn)澆樓蓋,以增強房屋建筑的整體性。
(5)加強基礎的剛度。對于軟弱和壓縮性很不均勻地基上的建筑物,或以根據(jù)上部結構荷載情況,采用剛度較大的基礎類型,如鋼筋砼十字交叉條形基礎,筏片基礎甚至箱形基礎。
5.調(diào)整各部分荷載分布。對于較大高度(或荷載)差異的建筑,要合理布置重、高部分的荷載;采用縱橫墻混合承重形式和不同的基底寬度,以合理調(diào)整建筑物各部分不均勻沉降。對于不均勻沉降要求比較嚴格的建筑物,必要時可選較小的基底應力,加大基層面積進行設計。
6.對于大面積堆載的單層庫、房,宜采用靜定結構,防止墻體開裂。
7.新老或相鄰兩建筑物之間應保持一定距離,避免對地基產(chǎn)生新的附加應力和應力疊加,引起不均勻沉降。
8.增強門窗洞口強度。在門窗洞口兩邊設置鋼筋砼門框;為防止底層窗臺墻反向彎曲變形開裂,可在窗臺墻上部砌體內(nèi)配置適量鋼筋。
9.合理安排施工順序。對立面高低懸殊,荷載變化較大的房屋,應分期分段組織施工。一般應先建荷載較重的高層,后建較輕的低層;先建深基礎,后建淺基礎,避免增加新的附加應力。
10.按設要求正確使用房屋。房屋竣工后,不宜隨意改變房屋的使用功能,增大使用荷載或任意加大地面厚度,防止地表水滲入地基。
三、溫差裂縫
(一)裂縫產(chǎn)生的部位和形狀
溫差裂縫一般在房屋頂層端部一至兩個開間縱橫墻上產(chǎn)生,在頂層梁底下端部開間四周墻上形成一圈水平縫。而在門窗洞口對角產(chǎn)生斜縫、八字縫。裂縫上寬下窄。溫差裂縫的顯著特征就是裂縫寬度隨意溫度升降變化面張合。
。ǘ┮l(fā)裂縫的原因
1.砼與粘土磚砌體性能差異。由于砼與磚砌體二者線膨脹系數(shù)不同(砼線膨脹系數(shù)為10×10-6),而磚砌體的線膨脹系數(shù)為5×10-6,在溫差影響下,砼屋差產(chǎn)生的熱脹冷縮變形比較大,而磚墻的變形則小變得多,二者之間有產(chǎn)生相對位移的趨勢,致使房屋端部磚墻內(nèi)產(chǎn)生拉力和剪力,使截面突變,應力集中等薄弱部位的墻體被剪、拉應力剪斷、拉裂、產(chǎn)生裂縫。
2.溫差大小是裂縫的主要因素,溫差裂縫的大小與環(huán)境溫度差成正比,溫差大的裂縫較大,溫差小的裂縫較小;屋面保溫隔熱效果好的裂縫小,保溫隔熱差的裂縫較大。
3.與墻體門窗開洞大小有關,砌體強度高,施工質量好,抗拉、抗剪能力強,裂縫就輕微。
4.與砌體強度、施工質量有關。砌體強度高,施工質量好,抗拉、抗剪能力強,裂縫就輕微。
。ㄈ夭盍芽p防治措施
1.減少屋面伸縮間距。屋面圈梁伸縮縫的間距不宜超過30m,現(xiàn)澆整體式鋼筋砼屋面板,一般每隔6m左右粗設置柔性分格縫;在預制屋面板的板端、板邊圈梁、墻體之間,留出相應的伸縮縫,讓砼構件自由伸縮。
2.將屋面挑檐設計。(1)設計中優(yōu)先選用內(nèi)天溝排水;(2)在鋼筋砼挑檐表面設置保溫隔熱層;(3)現(xiàn)澆挑檐每隔10m左右設一道伸縮縫(板斷梁不斷);(4)將現(xiàn)澆挑檐改為預制。
3.在房屋兩端屋蓋與墻頂之間用1:3石灰砂漿設置水平活動縫。
4.在鋼筋砼屋蓋上設置良好的架空保溫隔熱層。
5.增強頂層砌體強度度等級。
。1)提高頂層砌體強度等級;
。2)在頂層端部一至二個開間砌體水平灰縫內(nèi),設適量的通長鋼筋;
。3)在非抗震設防地區(qū),外墻轉角處設置鋼筋砼構造柱,并增強與墻體的拉結;
(4)減少頂層端部墻上六窗口寬度,加大頂層窗間墻及邊垛的寬度。
四、結 語
在通常使用條件下磚混結構出現(xiàn)裂縫是不可避免的,可能是上述其單一因素,也可能受多種因素共同影響,當裂縫出現(xiàn)后,要通過認真分析,作出正確判斷,采取有效措施控制裂縫發(fā)展,確保結構安全,延長使用年限。