近年來(lái),磚混結(jié)構(gòu)多層住宅工程屢屢發(fā)生墻體裂縫。裂縫位置走向不一。有的裂縫由小變大,發(fā)展很快;有的裂縫,發(fā)展到一定程度后就不再增大,給住戶(hù)心理造成很大壓力。因此分析產(chǎn)生裂縫的原因并做好預(yù)防措施,是工程技術(shù)人員的一項(xiàng)重要任務(wù)。優(yōu)秀的加固方案具體體現(xiàn)在其施工作業(yè)方便、施工技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效果好、加固質(zhì)量高等四方面的特點(diǎn)。加固工程方案的優(yōu)劣,首先要把是否具有施工作業(yè)方便作為必要條件,沒(méi)有良好的施工性是阻礙加固工程施工的一個(gè)攔路虎。有的加固方案雖然具有解決問(wèn)題的可行性,但是,由于其方案在施工過(guò)程中增加了一定的施工難度,而造成施工工期長(zhǎng),勞動(dòng)用工大,安全系數(shù)低的弊端,結(jié)果是將影響到加固質(zhì)量。
一、磚混結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因
1、由于基礎(chǔ)不均勻沉降造成墻體裂縫
對(duì)于不均勻的地基,設(shè)計(jì)中沒(méi)有把剛度不同的地基進(jìn)行調(diào)整,造成基礎(chǔ)不均勻沉降,墻身受較大的剪力作用,主拉應(yīng)力大于墻體抗拉應(yīng)力,造成了砌體受主拉應(yīng)力而破壞。這種裂縫往往是由沉降較小的一邊向沉降較大的一邊逐漸向上發(fā)展。
2、由于溫度的變化
因屋面長(zhǎng)時(shí)間受陽(yáng)光幅射,其溫度較墻體高出許多,在炎熱的夏季,屋面溫度是墻體溫度的2倍左右,且在相同溫度條件下,鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)是磚砌體線膨脹系數(shù)的2倍,它使屋面變形比墻體變形大得多。在屋面變形過(guò)程中,產(chǎn)生了很大的推力,作用在墻體頂端的水平推力使墻體與屋面的接觸面受剪,剪力與屋蓋、挑檐或女兒墻的垂直壓力,構(gòu)成墻體雙向應(yīng)力,當(dāng)主拉應(yīng)力大干墻體的抗拉強(qiáng)度時(shí),墻體就會(huì)出現(xiàn)裂縫。
在建筑物的端部,垂直壓應(yīng)力很小,則此區(qū)域的主拉應(yīng)力等于最大剪應(yīng)力,一般砌體的抗拉強(qiáng)度最低,所以在端部容易出現(xiàn)斜裂縫,對(duì)于灰縫強(qiáng)度不良的砌體則出現(xiàn)水平裂縫。
3、由于塊石基礎(chǔ)施工質(zhì)量差,造成墻體裂縫。對(duì)于塊石基礎(chǔ),在施工過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格按《施工規(guī)范》施工,砌筑塊石的砂漿不飽滿,或采用堆砌的方法施工,造成塊石基礎(chǔ)工程質(zhì)量低劣。樓房交付使用后由于豎向荷載的作用或水平振動(dòng)荷載的作用,造成塊石移位,使整個(gè)基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降,造成砌體受主拉應(yīng)力作用而破壞。
4、對(duì)于寒冷地區(qū),在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋置灤度的過(guò)程中,只考慮了結(jié)構(gòu)要求而忽視了基礎(chǔ)的冰凍線要求;A(chǔ)的埋置深度小于該地區(qū)的冰凍線,造成基底地基土受凍后膨脹,給基礎(chǔ)施加了向上的作用力,當(dāng)這種作用產(chǎn)生的主拉應(yīng)力大于墻體的抗拉應(yīng)力時(shí),導(dǎo)致了墻體裂縫,尤其經(jīng)過(guò)多次凍融循環(huán)后,裂縫更加嚴(yán)重。
5、在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在的問(wèn)題
建筑物頂層端部剪應(yīng)力與溫度成正比,與水平阻力系數(shù)、材料彈性模量、建筑物長(zhǎng)度呈非線性關(guān)系,控制溫度應(yīng)力引起墻體裂縫的主要因素有多種,而不是建筑物長(zhǎng)度單一因素,因此用伸縮縫作為控制裂縫的唯一方法是不壘面的。
磚混房屋長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng),如有的住宅,5個(gè)單元連在一起,總長(zhǎng)度超過(guò)溫度變形允許長(zhǎng)度,規(guī)范規(guī)定總長(zhǎng)超過(guò)60m應(yīng)設(shè)伸縮縫,有的房屋超過(guò)較多而未設(shè),也未采取其他措施。
構(gòu)造柱是增強(qiáng)建筑物整體性,抵抗地震作用的重要構(gòu)造措施,過(guò)去不少設(shè)計(jì),構(gòu)造柱的設(shè)置只考慮符臺(tái)抗震規(guī)范,不考慮實(shí)際已存在的溫度應(yīng)力,認(rèn)為溫度應(yīng)力在規(guī)范上未明確規(guī)定計(jì)算的方法,不考慮不能算是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。因此,設(shè)計(jì)人員對(duì)6層以下住宅,基本上是隔問(wèn)布置構(gòu)造柱,未對(duì)建筑物端部裂縫多發(fā)區(qū)予以重點(diǎn)加強(qiáng)。構(gòu)造柱的布置有的較稀,每隔2~3道內(nèi)橫墻才設(shè),靠近建筑物端部往往也是一視同仁。
不少磚混房屋熱衷于采用屋頂鋼筋混凝土大挑檐,有時(shí)為平衡懸挑荷重,在室內(nèi)屋蓋部分也要現(xiàn)澆一部分屋蓋板,在二者之間緊密連結(jié)的是外縱墻圈粱,圈梁往往與墻同寬。這樣桃檐、圈梁及現(xiàn)澆屋蓋部分共同組成剛度較大的現(xiàn)澆連續(xù)板如遇溫差變化,產(chǎn)生的溫度應(yīng)力較高,導(dǎo)致墻體不能承受而開(kāi)裂。
采用的磚、砂漿強(qiáng)度等級(jí),越到頂層越低,有些建筑物底部幾層采用MU10級(jí)磚,M5級(jí)砂漿,而到頂層則為MU7.5級(jí)磚,5級(jí)砂漿。設(shè)計(jì)人員習(xí)慣于從強(qiáng)度上考慮,對(duì)溫度應(yīng)力引起的抗剪強(qiáng)度及變形則考慮較少。
二、不同類(lèi)型加固工程與加固方案分析
一般來(lái)說(shuō),加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包鋼加固法,預(yù)應(yīng)力加固法和改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法等,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝進(jìn)行工程加固的方法,如,化學(xué)灌漿法、粘鋼錨固法、碳纖維加固法應(yīng)運(yùn)而生,并開(kāi)始廣泛應(yīng)用于各類(lèi)加固工程中。具體那個(gè)方案最能體現(xiàn)加固工程所要求的短、平、快、省的特點(diǎn),應(yīng)根據(jù)需要加固的構(gòu)件情況,綜合確定加固方案。
1、框架粱的加固
此種加固方法較為合理、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)先進(jìn)的加固方案當(dāng)屬粘鋼錨固法和碳纖維加固法,前者以造價(jià)低,施工簡(jiǎn)單,占用空間小,加固效果好,明顯優(yōu)于加大截面法和預(yù)應(yīng)力加固法,后者除材料費(fèi)用高外,則各種優(yōu)勢(shì)盡顯其中,重要表現(xiàn)在自重輕,材料自身幾乎不增加重量;強(qiáng)度高,固化后的碳纖維強(qiáng)度比鋼材高達(dá)十幾倍;勞動(dòng)強(qiáng)度小,一個(gè)作業(yè)面只需一至兩人操作即可;施工工期短,熟練工人每人每天可完成近200左右。但是,應(yīng)用其在負(fù)彎矩部位進(jìn)行加固效果不如鋼板性能好。
2、框架柱的加固
這是較為常見(jiàn)的加固方法有外包鋼加固法,即,在混凝土柱四周包以型鋼進(jìn)行加固,這樣既不增大混凝土截面尺寸,又大幅度地提高混凝土柱的承載力,具體方法又分干法作業(yè)與濕作業(yè)法兩種形式:干式加固法是將型鋼(一般是角鋼)直接外包干需要加固的混凝土柱四周,型鋼與混凝土之間無(wú)連接,由于與混凝土沒(méi)有形成一個(gè)整體,所以不能確保結(jié)合面?zhèn)鬟f剪力。濕式加固法一是用乳膠水泥漿或環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿等材料,將角鋼粘貼在混凝土柱上,二是角鋼與混凝土之間留一定間距,中間澆筑混凝土,達(dá)到外包鋼材與混凝土相結(jié)合。兩種作業(yè)方法相比較,干式作業(yè)法施工更為簡(jiǎn)單,價(jià)格低,施工時(shí)間短,但其承載力提高不如濕式作業(yè)法好。在方案選擇時(shí),應(yīng)根據(jù)加固要求和原構(gòu)件情況,合理挑選適當(dāng)?shù)姆桨高M(jìn)行加固。
另外,對(duì)于加固工程,還有焊接補(bǔ)筋加固法、套箍加固法、噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)法、化學(xué)灌漿修補(bǔ)法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等,每種加固方法各有其特點(diǎn)及適應(yīng)范圍,只要行之有效,技術(shù)成熟,既滿足加固要求,又經(jīng)濟(jì)實(shí)用,均可采用。
3、有粘結(jié)外包型鋼加固法
外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構(gòu)件的外邊,外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應(yīng)采用濕式外包法,即采用環(huán)氧樹(shù)脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)傭粘結(jié)成一整體,加固后的構(gòu)件,由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高,因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。
該法也稱(chēng)濕式外包鋼加固法,受力可靠、施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無(wú)防護(hù)的情況下用于600C以上高溫場(chǎng)所;適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
4、粘鋼加固法
鋼筋混凝土受彎構(gòu)件外部粘鋼加固是在構(gòu)件承載力不足區(qū)段(正截面受拉區(qū)、正截面受壓區(qū)或斜截面)表面粘貼鋼板,這樣可提高被加固構(gòu)件的承載力,且施工方便。
該法施工快速、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè),對(duì)生產(chǎn)和生活影響小,且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無(wú)顯著影響,但加固效果‘在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。
就目前來(lái)看,這些混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)還有待于在實(shí)踐中進(jìn)一步探索,隨著建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,新型建筑材料不斷出現(xiàn),更好的加固施工方法將會(huì)有更大拓展,因此,加固施工方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。