[论文]多层砌体裂缝成因及有效控制措施.doc

浅论多层砌体裂缝的成因及有效控制措施【摘要】本文主要分析砌体结构其建筑材料分布广，容易就地取材，且较水泥钢材和木材的价格便宜，具有良好的耐火性和较好的耐久性能，使用期限较长，因此得到广泛运用。但是，砌体结构也存在许多缺点，其抗拉、弯、剪的强度又较其抗压强度低，抗震性能差，在多层砌体结构建筑物中，墙体裂缝多有发生，本文主要针对砌体裂缝提出一些防治措施。【关键词】多层砌体结构；裂缝；控制1 概述砌体结构是我国应用较广的房屋建筑，在多层住宅中有广泛的应用。随着住宅建筑商品化，为了满足其基本功能和它的特殊性，对建设和设计者提出了新的要求，住宅建筑已从过去的单一满足使用安全功能延伸到满足视觉安全功能，在规定的使用年限内不出现建筑病害。住宅建筑中出现的裂缝问题便是其病害之一， 墙面裂缝引起建筑饰面受损、脱落，影响建筑物的装饰和使用效果，严重的会给使用者造成心理上的恐惧。砌体出现裂缝，往往是标志砌体内某部分产生的内应力已超过它能承担的抗拉、抗剪极限强度。砌体产生裂缝后，会影响建筑物的美观。有的还会造成建筑物的渗漏等病害，对于建筑物的强度、刚度、稳定性，也将产生不同程度的削弱；有的砌体裂缝如超载裂缝等，将会造成房屋倒塌事故。因此在砌体上发现裂缝后，要定期观察，及时检查分析，确定究竟属于哪一种裂缝？是否是危险裂缝？下面给出几种典型裂缝的形态特征，以便于有效地分析、判别和处理，并采取相应措施。2、裂缝的形式2.1 水平裂缝由于砌体结构的抗拉强度和抗剪强度比较低，而且不均匀，外墙上的斜裂缝往往与水平裂缝互相结合出现，形成一段斜裂缝和一段水平裂缝相结合的混合裂缝，水平裂缝有时沿灰缝错开使人们错误地认为是斜裂缝，造成原因分析错误和处理方法失当。2.2 垂直裂缝这种裂缝常出现在大多在较宽窗的窗台中部。当发生不均匀沉降时，窗间墙因受荷载较大，窗台因其上伏有窗重，荷载很小，因此窗台墙相当于反梁而窗间墙相当于反梁支座，窗台墙因反向变形过大而开裂，上宽下窄。2.3 斜裂缝斜裂缝一般发生在建筑物纵墙的两端，或建筑物的中部以及建筑物的阳角。斜裂缝成因是由于地基局部沉降，使墙体承受较大的剪力，当砌体受拉应力超过其抗拉强度时，即发生断裂。如：门窗洞的转角、窗问墙、外强与内墙的交接处。3、裂缝的原因引起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、材料不合格及缺乏经验等。3.1 温度裂缝由于砖砌块与混凝土楼板的温度线膨胀系数相差很大。当温度升高时，混凝土顶盖变形大。墙体变形相对较小。导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。屋盖受压、墙体受拉受剪开裂。当砌块材料为混凝土砌块时，由于混凝土砌块的强度比砖砌块少得多，更容易引起墙面开裂。裂缝形态有门窗洞边的“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈粱下沿砖（块）灰缝的水平裂缝以及水平包角裂缝。3.2 地震裂缝地震对砌体结构的影响十分大，通常造成墙体出现水平裂缝、斜裂缝、“X”形裂缝，严重的出现歪斜甚至倒塌。水平裂缝是由于墙肢较窄，在地震作用下墙体受弯、受剪的缘故。在大开间的纵墙上。窗间墙的上下端会产生的。斜裂缝一般属于主拉应力超过砌体强度所引起的剪切破坏现象，墙体开裂后出现滑移、碎落等现象，直至局部倒塌、压塌。“X”形裂缝由于建筑物墙体受地震反复作用，由斜裂缝发展而来。3.3 收缩裂缝干涨湿缩是自然界的普遍现象，组成砌体结构的各组成材料的含水率不同，受干涨湿缩影响也不协调，因此产生了各种收缩裂缝。收缩裂缝的形态有，在墙体中部出现的阶梯形裂缝，环块体周边灰缝的裂缝；在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝，山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝。3.4结构超载裂缝随着结构使用功能的转变和砌体材料强度的降低，加之砂浆和砖这两种材料的弹性模量、横向变形和强度不相同。当外部荷载超过结构的极限状态而形成了受压、受拉和受剪裂缝等破坏形态。3.5 地基不均匀沉降裂缝一般情况下，地基受到上部传递的压力，引起地基的沉降变形呈凹形，从而导致地基反力在边缘区较高。这种沉降使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的弯曲，产生正弯距。结构中下部受拉，端部受剪，特别是由于端部地基反力梯度很大，端部的剪应力很大，墙体由于剪力形成的主拉应力破裂，裂缝呈正八字形。此外，当地基中部有回填砂、石，或中部地基坚硬而端部软弱，或由于荷载相差悬殊，建筑物端部沉降大干中部时，会形成负弯距。主拉应力将引起墙体的斜裂缝或倒八字裂缝。局部的沉降不均不仅可以引起斜裂缝，由于垂直沉降还可能引起砌体的水平裂缝。4、墙体裂缝的措施4.1 防止混凝土屋盖的温度变化与砌体的干缩变形引起的墙体开裂，宜采取下列措施：4.1.1在建筑工程设计中，设计师大都习惯于从强度方面考虑问题，而忽视了温度这一导致裂缝的主要因素。结构设计中首先考虑的是满足在承载力、抗震、风荷载条件的强度要求，如在选择砌块及砌筑用砂浆的强度等级时，一般是底层砌体选用强度较高的砌块和砂浆，楼层越向上选择的砌块及砂浆强度等级越低，建筑顶层及女儿墙甚至选用MU10砖、M2.5砂浆砌筑。这种习惯作法虽能满足重力荷载作用下的强度要求，但远不能满足顶层砌体在温差应力下所需要的强度。为此，控制砌体结构温度裂缝可以从以下几个方面进行：提高顶层及女儿墙砌体的强度，以加强整体抗剪能力。砌体受剪破坏有两种形式：一种是沿灰缝破坏，另一种是沿灰缝及砌块破坏。砌体结构的抗剪强度计算公式：V （ fv+）A 式中，V为截面剪力设计值； fv为砌体抗剪强度设计值；a和分别为与荷载类别、砌体类别相关的修正系数。o 永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力；A为水平截面面积。根据计算公式，砌体结构的抗剪主要取决于砌体的抗剪强度 fv ，而 fv 的高低又取决于砌体砂浆的强度等级。在工程实例中，砌体温度裂缝多是沿砌体水平灰缝或阶梯形灰缝发生的，即为砌块的强度高于砂浆的强度所致。为此顶层砌体所用的砂浆强度等级不得低于M5，且必须为混合砂浆。4.1.2 屋盖上设置保温层或隔热层；4.1.3 在屋盖的适当部位设置控制缝，控制缝的间距不大于30m；4.1.4 当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；4.1.5 建筑物温度伸缩缝的间距除应满足砌体结构设计规范BGJ3-88第5.3.2条的规定外，宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝，控制缝的间距不宜大于30m。4.2 防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝可采用下列措施之一4.2.1 设置控制缝控制缝的设置位置a.在墙的高度突然变化处设置竖向控制缝；b.在墙的厚度突然变化处设置竖向控制缝；c.在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半设置竖向控制缝；d.在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝；e.竖向控制缝，对3层以下的房屋，应沿房屋墙体的全高设置；对大于3层的房屋，可仅在建筑物1-2层和顶层墙体的上述位置设置；f.控制缝在楼、屋盖处可不贯通，但在该部位宜作成假缝，以控制可预料的裂缝；g.控制缝作成隐式，与墙体的灰缝相一致，控制缝的宽度不大于12mm，控制缝内应用弹性密封材料，如聚硫化物、聚氨脂或硅树脂等填缝。控制缝的间距a对有规则洞口外墙不大于6mm；b对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍；c在转角部位，控制缝至墙转角的距离不大于4.5m。4.2.2 设置灰缝钢筋在墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝，钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600mm；在楼盖标高以上，屋盖标高以下的第二或第三道灰缝，和靠近墙顶的部位；灰缝钢筋的间距不大于600mm；灰缝钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的距离不小于600mm；灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊接网片，网片的纵向钢筋不小于25，横筋间距不宜大于200mm；对均匀配筋时含钢率不少于0.05%；局部截面配筋，如底、顶层窗洞上下不小于38；灰缝钢筋宜通长设置，当不便通长设置时，允许搭接，搭接长度不应小于300mm；灰缝钢筋两端应锚人相交墙或转角墙中，锚固长度不应小于300mm；灰缝钢筋应埋人砂浆中，灰缝钢筋砂浆保护层，上下不小于3mm，外侧小于15mm，灰缝钢筋宜进行防腐处理；当利用灰缝钢筋作砌体抗剪钢筋时，其配筋量应按计算确定，其搭接和锚固长度尚不应小于75d和300mm；不配筋的外叶墙应设控制缝，控制缝间距不宜大于6m；设置灰缝钢筋的房屋的控制缝的间距不宜大于30m。4.2.3 在建筑物墙体中设置配筋带A、在楼盖处和屋盖处；B、墙体的顶部；C、窗台的下部；D、配筋带的间距不应大于2400mm，也不宜小于800mm；E、配筋带的钢筋，对190mm厚墙，不应小于212，对250300mm厚墙不应小于216，当配筋带作为过梁时，其配筋应按计算确定；F、配筋带钢筋宜通长设置，当不能通长设置时，允许搭接，搭接长度不应小于45d和600mm；G、配筋带钢筋应弯入转角墙处锚固，锚固长度不应小于35d和400mm；H、当钢筋带仅用于控制墙体裂缝时，宜在控制缝处断开，当设计考虑需要通过控制缝时，宜在该处的配筋带表面作成虚缝，以控制可预料的裂缝位置；I、对地震设防裂度7度的地区，配筋带的截面不应小于190mm×200mm，配筋不应小于410；J、设置配筋带的房屋的控制缝的间距不宜大于30m；4.3防止因使用不当引起的墙体裂缝房屋装修时，应征求原设计人员意见，对承重构件不得随意破坏，装修楼地面时荷载不应超过设计值；使用中，活载不应过于集中；房屋超过结构合理使用年限时，应委托相关单位进行鉴定。必要时，对损坏的构件进行加固并加强观测。也可根据建筑物的具体情况，如场地土及地震设防裂度、基础结构布置型式、建筑物平面、外形等，综合采用上述抗裂措施。5、总结综上分析，结束语：砌体裂缝是建筑工程的通病，成因复杂，以上论述不可能面面俱到，但在设计、施工中应严格按照规范、采取合理措施，就能把砌体裂缝控制在极小的程度内。在对裂缝采取控制和修补之前一定要深入调查建筑物的地基情况、建筑结构设计、建筑施工、建筑材料、建筑使用等，综合分析，才能做到措施得当“对症下药”。参考文献1G P 50O O 2-2001，砌体结构设计规范S.北京：中国建筑工业出版社，2002.2王铁梦.工程结构裂缝控制M .北京：中围建筑工业出版社，1997.3彭圣浩.建筑工程质量通病防治手册M .北京：中国建筑工业出版社，1984.4孙瑞虎.房屋建筑修缮工程M .北京：中国铁道出版社，1988.