要害词:小砌体结构 裂缝控制办法
1 裂缝的性质
引起砌体结构墙体裂缝的因素很多,既有地基、温度、干缩,也有设计上的忽视、施工质量、材料不及格及缺少经验等.依据工程实践和统计材料这类裂缝几乎占全体可遇裂缝的80%以上.而最为常见的裂缝有两大类,一是温度裂缝,二是干燥压缩裂缝,简称干缩裂缝,以及由温度和干缩共同产生的裂缝.
温度裂缝
温度的变化会引起材料的热胀、冷缩,当束缚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平屋盖房屋顶层两真个墙体上,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,以及水平包角裂缝(包含女儿墙).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,而砼顶板的线胀系数又比砖砌体大得多,故顶板和墙体间的变形差,在墙体中产生很大的拉力和剪力.剪应力在墙体内的分布为两端邻近较大,中间渐小,顶层大,下部小.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固,不再持续发展,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化.
干缩裂缝
烧结粘土砖,包含其它材料的烧结制品,其干缩变形很小,且变形完成比拟快.[KG-*2]只要不应用新出窑的砖,一般不要斟酌砌体本身的干缩变形引起的附加应力.[KG-*2]但对这类砌体在湿润情形下会发生较大的湿胀,而且这种湿胀是不可逆的变形.[KG-*2]对于砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体,随着含水量的下降,材料会产生较大的干缩变形.〖KG-*2〗如砼砌块的干缩率为0.3~0.45mm/m,它相当于25~40℃的温度变形,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.干缩变形的特点是早期发展比拟快,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,几年后材料才干结束干缩.但是干缩后的材料受湿后仍会产生膨胀,脱水后资料会再次产生干缩变形,但其干缩率有所减小,约为{dy}次的80%左右.这类干缩变形引起的裂痕在建筑上散布广、数目多、裂缝的水平也比较严重.如房屋内外纵墙中间对称散布的倒八字裂缝;在建筑底部一至二层窗台边呈现的斜裂缝或竖向裂缝;在屋顶圈梁下出现的程度缝和程度包角裂缝;在大片墙面上涌现的底部重、上部较轻的竖向裂缝.另外不同材料和构件的差异变形也会导致墙体开裂.如楼板错层处或高下层衔接处常出现的裂缝,框架填充墙或柱间墙因不同材料的差别变形涌现的裂缝;空腔墙内外叶墙用不同材料或温度、湿度变更引起的墙体裂缝,这种情形一般外叶墙裂缝较内叶墙严重.
1.3 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,面对非烧结类块体,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散布一般可为这两种裂缝的组合,或因具体条件不同而浮现出不同的裂缝现象,而其裂缝的成果往往较单一因素更严重.另外设计上的忽视、无针对性防裂措施、材料质量不及格、施工质量差、违背设计施工规程、砌体强度达不到设计要求,以及缺少经验也是造成墙体裂缝的主要原因之一.如对砼砌块、灰砂砖等新型墙体材料,没有针对材料的特别性,采取合适的砌筑砂浆、注芯材料和相应的结构措施,仍沿用粘土砖应用的砂浆和相应的抗裂措施,必定造成墙体出现较严重的裂缝.
.温差应力引起的裂缝,主要在平屋顶,房屋顶层的端部开间,有端部窗上角斜裂缝,端部内纵墙的斜裂缝,或为圈梁下的水平缝,最典范的是国民路上一幢4层住宅楼,顶层四角已形成"V"型包角裂缝,下面三层为斜裂缝,顶层裂缝最宽,逐丢减小.
2.地基变形引起的裂缝,房屋下面的地基蒙受整幢房屋的荷载而产生紧缩变形,房屋随之沉降.当地基土层不一致或土层一致而上部荷载不均匀时,地基就产生不同的紧缩变形而形成不均匀沉降,使房屋的墙体中产生曲折和剪切引起的附加应力.当差异沉降较大时,墙体内产生的拉应力将超过砌体的抗拉强度,墙体中会出现裂缝.此类裂缝一般产生在建筑物的下部,由下往上发展,呈"八"型、倒"八"字型,竖缝等.比如底层窗台中部产生的竖向裂缝,由于房屋采取摩擦桩基本,外墙的地基本梁采用加翼钢筋混凝土梁.由于桩基础沉降大而基础梁沉降少,在窗台中部形成负弯矩.当拉应力超过砌体的抗拉强度时,就涌现了上述的竖向裂缝.此外当长条形的建筑中部沉降过大,则在房屋两端由下往上形成正"八"字缝,且首先在窗对角突破;反之,则形成倒"八"缝.
冻胀性土在温度降至0℃以下,由于毛细管作用,下部未冻结水不断上升,在冻结层中形成冰晶,使土的体积膨胀向上隆起,隆起高度根据冻结层厚度及地下水补给情况而异.地基冻胀对基础影响还有侧向冻胀力和冻剪力,由于基础埋设深度、土的冻胀性、日照及其它因素影响,基础各部位地基冻胀水平也不一致.当冻胀应力超过砌体体的蒙受力时,墙体裂缝就产生了.
3.小砌块干缩引起的裂缝,典范的单纯的干缩裂缝较少见,绍兴某幼儿园教室横墙中部出现阶梯形裂缝属于这种裂缝,一般情况是和其他原因一起形成了斜裂缝、阶梯缝或竖直缝等.
4.差别荷载或应力集中引起的裂缝,常呈现在孔洞的底角斜裂缝、底层窗台下墙体阶梯缝、斜裂缝,也有竖直缝,承重梁下部裂缝.
在1990年编制小砌块省标时,笔者曾对裂缝的成因进行初步的剖析[1]:
绍兴地域平屋顶夏天在太阳直接照耀下,屋面表面温度比屋面下墙体高出20~30℃,这个温差引起的拉应力可达0.25~0.4MPa,而绍兴的年温差、日温差引起的应力可达0.4、0.15MPa,而小砌块墙体的抗剪强度仅为0.1~0.22MPa,因此温差应力形成屋盖推力,发生的剪,拉应力超过了墙体抗剪、抗拉才能时就开裂.
绍兴地区大多为软土地基,4~6层小砌块房屋过往大多采用条基或板基,地基应力呈马鞍型,沉降极易不均匀,墙体在挠曲作用下产生剪应力或主拉应力过大而开裂.尤其是整板基出,其本身刚度不大,上部结构往往不注意增强整体刚度,因而对地基变形的和谐才能低.
小砌块是由混凝土浇注而成,不象粘上砖要经烧结而成,因而小砌块的干缩值比拟大,一般在自然养护28天后,其压缩率约0.035%(亦即0.35mm/m),砌成后约为0.02%,其收缩应力可达0.3MPa,大大超过砌体的抗拉强度.而且小砌块在28天以内的收缩率要比28天以后的收缩率大好几倍,当然28天以后的小砌块如遇水浸湿.再干燥,其收缩率也在0.025%以上.所以对于长墙轻易出现干缩裂缝.
关于应力集中和差异荷载情形引起的裂缝,这可以从孔口应力集中方面来剖析,笔者曾参与混凝土壁板孔口应力的研讨,在垂直荷载作用下,垂直压应力的峰值比均匀压应力大2一3倍,且集中在孔口侧边一倍板厚的范畴内,程度拉应力峰值也集中在孔顶孔底的边沿,孔角的主拉应力也较集中,同样小砌块墙体的孔口也是如此,无论在垂直荷载或变形荷载作用(如温差、干缩)下,都会因应力集中而发生裂缝.
综上所述,产生裂缝的原因很庞杂,所以要预防为主.预防的措施就是:
1.设计时斟酌周全,尽量xx动力源;
2.施工图审查时,认真加细心,对设计中不足提出补救措施;
3.施工进程中严厉依照国度验收规范和施工图请求施工;
4.质量监视时严厉依照国度验收规范和图纸把好材料关和技巧关.对施工中不符合请求的严令整改.总而言之,只要认真看待,墙体裂缝是可以预防的.
2 砌体裂缝的控制
2.1 裂缝的迫害和防裂的急切性
砌体属于脆性材料,裂缝的存在下降了墙体的质量,如整体性、耐久性和抗震性能,同时墙体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成不良影响.特殊是随着我国墙改、住房商品化的进展,人们对居住环境和建筑质量的要求不断进步,对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严厉.由于建筑物的质量拙劣,如墙体裂缝、渗漏等涉及的纠纷或官司也越来越多,建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和重要的质量标准.因此增强砌体结构,特殊是新材料砌体结构的抗裂措施,已成为工程量、国度行政主管部分,以及房屋开发商共同关注的课题.因为这涉及到新型墙体材料的顺利推广问题.
2.2 裂缝宽度的尺度问题
实际上建筑物的裂缝是不可避免的.此处提到的墙体裂缝宽度的尺度(限值),是一个宏观的标准,即肉眼显明可见的裂缝,砌体结构尚无这种标准.但对钢筋砼结构其{zd0}裂缝宽度限值重要是考虑结构的耐久性,如裂缝宽度对钢筋腐化,以及外部构件在湿度和抗冻融方面的耐久性影响.我国到现在为止对外部构件(墙体)最危险的裂缝宽度尚未作过调查和评定.但依据德国材料,当裂缝宽度l0.2mm时,对外部构件(墙体)的耐久性是不危险的.
对砌体结构来说,墙体的裂缝宽度多大是无害呢?这是个比较庞杂的问题.由于它还涉及到可接收的美学方面的问题.它直接取决于察看人的目标和视察的间隔.对钢筋砼结构,裂缝宽度>0.3mm,通常在美学上是不能接收的,这个概念也可用于配筋砌体.而对无筋砌体似乎应比配筋砌体的裂缝宽度标准放宽些.但是对于客户来讲二者是完整一样的.这实际上是直观判别裂缝宽度的安全标准.
3 现有控制裂缝的原则和措施
长期以来人们一直在追求控制砌体结构裂缝的适用方式,并依据裂缝的性质及影响因素有针对性的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"相联合的构想,这些构想、措施有的已应用到工程实践中,一些办法也引进到《砌体规范》中,也收到了必定的后果,但总的来说,我国砌体结构裂缝仍较严重,纠其原因有以下几种.
3.1 设计者器重强度设计而疏忽抗裂构造措施
长期以来住房公有制,人们对砌体结构的各种裂缝习认为常,设计者一般以为多层砌体房屋比较简略,在强度方面作必要的盘算后,针对构造措施,尽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,尚无结构安问题,不涉及到义务问题.
3.2 我国《砌体规范》抗裂措施的局限性
我以为这是最为主要的原因.《砌体规范》GBJ3-88的抗裂措檀越要有两条,一是第5.3.1条:对钢砼屋盖的温度变更和砌体的干缩变形引起的墙体开裂,可采用设置保温层或隔热层;采取有檩屋盖或瓦材屋盖;把持硅酸盐砖和砌块出厂到砌筑的时光和防止雨淋.未斟酌我国幅原广阔、不同地域的气象、温度、湿度的宏大差别和雷同办法的适应性.二是第5.3.2条:防止房屋在正常应用条件下,由温差和墙体干缩引起的墙体竖向裂痕,应在墙体中设置伸缩缝.从规范的温度伸缩缝的{zd0}间距可见,它重要取决于屋盖或楼盖的种别和有无保温层,而与砌体的种类、资料和压缩性能等无直接关系.可见我国的伸缩缝的作用重要是防止因建筑过长在构造中呈现竖向裂缝,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,基础是不实用的.因为假如依照砼砌块、硅酸盐块体砌体的干缩率0.2~0.4mm/m,无筋砌体的温度区段不能超出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,值得鉴戒: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.该缝的构造既能容许建筑物墙体的伸缩变形,又能隔声和防风雨,当须要蒙受平面外水平力时,可通过设置附加钢筋到达.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{zd0}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,配置必定数目的抗裂钢筋,其配筋率各国不尽雷同,从0.03%~0.2%,或将砌体设计成配筋砌体,如美国配筋砌体的最小含钢率为0.07%,该配筋率又抗裂,又能保证砌体具有必定的延性.
关于在砌体内配置抗裂钢筋的数目(含钢率)和后果,是广泛比较关注的问题.由于它涉及到用钢量和造价的增幅问题.
4 防止墙体开裂的具体构造措施建议
本文在综合了国内外砌体结构抗裂研讨结果的基础上,联合我国当前的具体情况,提出的更具体的抗裂构造措施.它是对"防"、"放"、"抗"的具体体现.笔者以为这些措施可根据具体条件选择或综合利用.该措施已反应到我院为大庆油田砌块厂编制的《砼砌块建筑构造图集》中.
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,宜采用下列措施
4.1.1 屋盖上设置保温层或隔热层;
4.1.2 在屋盖的恰当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;
4.1.3 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;
4.1.4 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,宜在建筑物墙体的恰当部位设置控制缝,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
4.2.1.1 节制缝的设置地位
(1) 在墙的高度忽然变更处设置竖向控制缝;
(2) 在墙的厚度忽然变化处设置竖向控制缝;
(3) 在不大于离相交墙或转角墙容许接缝间隔之半设置竖向控制缝;
(4) 在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向把持缝,;
(5) 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地位设置;
(6) 控制缝在楼、屋盖处可不贯通,但在该部位宜作成假缝,以控制可预感的裂缝;
(7) 控制缝作成隐式,与墙体的灰缝相一致,掌握缝的宽度不大于12mm,节制缝内利用弹性密封资料,如聚硫化物、聚氨脂或硅树脂等填缝.
4.2.1.2节制缝的间距
1对有规矩洞口外墙不大于6mm;
2对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍;
3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
1 在墙洞口上、下的{dy}道和第二道灰缝,钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600mm;
2 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;
3 灰缝钢筋的间距不大于600mm;
4 灰缝钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的间隔不小于600mm;
5 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;
6 对均匀配筋时含钢率不少于0.05%;局部截面配筋,如底、顶层窗洞高低不小于38;
7 灰缝钢筋宜通长设置,当不便通长设置时,许可搭接,搭接长度不应小于300mm;
8 灰缝钢筋两端应锚进相交墙或转角墙中,锚固长度不应小于300mm;
9 灰缝钢筋应埋入砂浆中,灰缝钢筋砂浆维护层,高低不小于3mm,外侧小于15mm,灰缝钢筋宜进行防腐处置;
10当应用灰缝钢筋作砌体抗剪钢筋时,其配筋量应按盘算断定,其搭接和锚固长度尚不应小于75d和300mm;
11不配筋的外叶墙应设控制缝,控制缝间距不宜大于6m;
12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
1. 在楼盖处和屋盖处;
2. 墙体的顶部;
3. 窗台的下部;
4. 配筋带的间距不应大于2400mm,也不宜小于800mm;
5. 配筋带的钢筋,对190mm厚墙,不应小于2ф12,对250~300mm厚墙不应小于2ф16,当配筋带作为过梁时,其配筋应按盘算断定;
6. 配筋带钢筋宜通长设置,当不能通长设置时,容许搭接,搭接长度不应小于45d和600mm;
7. 配筋带钢筋应弯进转角墙处锚固,锚固长度不应小于35d和400mm;
8. 当配筋带仅用于控制墙体裂缝时,宜在掌握缝处断开,当设计考虑须要通过控制缝时,宜在该处的配筋带表面作成虚缝,以控制可预感的裂缝地位;
9. 对地震设防裂度g7度的地域,配筋带的截面不应小于190mmt200mm,配筋不应小于410;
10. 设置配筋带的房屋的掌握缝的间距不宜大于30m;
4.3 也可根据建筑物的具体情况,如场地土及地震设防裂度、基本结构安排型式、建筑物平面、外形等,综合采用上述抗裂措施.
①多层房屋的墙体阵缩缝、沉降缝应按有关规范规程请求设置.并应力求建筑刚度的均匀,建筑体型的简练.
②为加强房屋整体刚度,对四层以上房屋须在房屋四大角及外墙转角、楼梯间、四角设置混凝土芯柱,一般为三孔.对于脆弱地基,还要在角孔或中孔配置圆10钢筋混凝土芯柱.
③对于脆弱地基上的三层及以上的房屋,其长高比值不大于2.5;当房屋长高比且不大于3.0时,尽量作到纵墙不转折或少转折.
④对于脆弱地基上采用整板基础的房屋,当预估{zj2}沉降量>120mm时,应有不少于两道纵墙拉直贯通,每层板底设置圈梁.尽量使上部的重心和板基的形心重合.
4.对于地震区,应用抗震措施以防裂,履行平震联合,震时抗震,平时防裂.
此部分不再详述,详见小砌块省标的抗震部分.
小砌块省标在1992年开端施行,1991年按省标要求由市设计院没计,建造了14幢住宅,迄今没有发明上述裂缝,偶然见到圈梁底一条渺小的水平缝.1993年由省设计院设计的经济开发区约30万平方米住宅(六层带自行车库),采用沉管灌注桩基,并将芯柱改为结构柱.迄今仍没有发生上述裂缝,也是偶见圈梁底的渺小水平裂缝或窗角短小细裂缝.事实证实小砌块省标采用的防裂措施是有效的.
参考文献
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