孟憲忠
(河北省邢臺縣建設局,河北 邢臺054001)
引起砌體結構墻體裂縫的因素很多,既有地基、溫度、干縮,也有設計上的疏忽、施工質量、材料不合格及缺乏經驗等.根據(jù)工程實踐和統(tǒng)計資料這類裂縫幾乎占全部可遇裂縫的80%以上.而最為常見的裂縫有兩大類,一是溫度裂縫,二是干燥收縮裂縫,簡稱干縮裂縫,以及由溫度和干縮共同產生的裂縫.
溫度的變化會引起材料的熱脹、冷縮,當約束條件下溫度變形引起的溫度應力足夠大時,墻體就會產生溫度裂縫.溫度裂縫是造成墻體早期裂縫的主要原因.這些裂縫一般經過一個冬夏之后才逐漸穩(wěn)定,不再繼續(xù)發(fā)展,裂縫的寬度隨著溫度變化而略有變化.
燒結粘土磚,包括其它材料的燒結制品,其干縮變形很小,且變形完成比較快.但是干縮后的材料受濕后仍會發(fā)生膨脹,脫水后材料會再次發(fā)生干縮變形,但其干縮率有所減小,約為第一次的80%左右.這類干縮變形引起的裂縫在建筑上分布廣、數(shù)量多、裂縫的程度也比較嚴重.另外不同材料和構件的差異變形也會導致墻體開裂.
對于燒結類塊材的砌體最常見的為溫度裂縫,而對非燒結類塊體,如砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體,也同時存在溫度和干縮共同作用下的裂縫,其在建筑物墻體上的分布一般可為這兩種裂縫的組合,或因具體條件不同而呈現(xiàn)出不同的裂縫現(xiàn)象,而其裂縫的后果往往較單一因素更嚴重.
砌體屬于脆性材料,裂縫的存在降低了墻體的質量,同時墻體的裂縫給居住者在感觀上和心理上造成不良影響.因此加強砌體結構,特別是新材料砌體結構的抗裂措施,已成為工程量、國家行政主管部門,以及房屋開發(fā)商共同關注的課題.
此處提到的墻體裂縫寬度的標準(限值),是一個宏觀的標準,即肉眼明顯可見的裂縫,砌體結構尚無這種標準.但根據(jù)德國資料,當裂縫寬度≤0.2mm時,對外部構件(墻體)的耐久性是不危險的.
對砌體結構來說,墻體的裂縫寬度還涉及到可接受的美學方面的問題.它直接取決于觀察人的目的和觀察的距離.
長期以來人們一直在尋求控制砌體結構裂縫的實用方法,并根據(jù)裂縫的性質及影響因素有針對性的提出一些預防和控制裂縫的措施.
長期以來,人們對砌體結構的各種裂縫習以為常,設計者一般認為在強度方面作必要的計算后,絕大部分引用國家標準或標準圖集,很少單獨提出有關防裂要求和措施,更沒有對這些措施的可行性進行調查或總結.
我認為這是最為重要的原因.《砌體規(guī)范》的抗裂措施,如溫度區(qū)段限值,主要是針對干縮小、塊體小的粘土磚砌體結構的,而對干縮大、塊體尺寸比粘土磚大得多的砼砌塊和硅酸鹽砌體房屋,基本是不適用的.在這方面,國外已有比較成熟的預防和控制墻體開裂的經驗,值得借鑒:一是在較長的墻上設置控制縫(變形縫),這種控制縫和我國的雙墻伸縮縫不同,而是在單墻上設置的縫.該縫的構造既能允許建筑物墻體的伸縮變形,又能隔聲和防風雨,當需要承受平面外水平力時,可通過設置附加鋼筋達到.這種控制縫的間距要比我國規(guī)范的伸縮縫區(qū)段小得多.二是在砌體中根據(jù)材料的干縮性能,配置一定數(shù)量的抗裂鋼筋,其配筋率各國不盡相同,從0.03%~0.2%,或將砌體設計成配筋砌體.
本文在綜合了國內外砌體結構抗裂研究成果的基礎上,結合我國當前的具體情況,提出了更具體的抗裂構造措施.
4.1 防止混凝土屋蓋的溫度變化與砌體的干縮變形引起的墻體開裂,宜采取下列措施
4.1.1 屋蓋上設置保溫層或隔熱層;
4.1.2 在屋蓋的適當部位設置控制縫,控制縫的間距不大于30m;
4.1.3 當采用現(xiàn)澆混凝土挑檐的長度大于12m時,宜設置分隔縫,分隔縫的寬度不應小于20mm,縫內用彈性油膏嵌縫;
4.1.4 建筑物溫度伸縮縫的間距除應滿足《砌體結構設計規(guī)范》BGJ3-88第5.3.2條的規(guī)定外,宜在建筑物墻體的適當部位設置控制縫,控制縫的間距不宜大于30m.
4.2 防止主要由墻體材料的干縮引起的裂縫可采用下列措施之一:
4.2.1 設置控制縫
4.2.1.1 控制縫的設置位置
(1)在墻的高度突然變化處設置豎向控制縫;(2)在墻的厚度突然變化處設置豎向控制縫;
(3)在不大于離相交墻或轉角墻允許接縫距離之半設置豎向控制縫;
(4)在門、窗洞口的一側或兩側設置豎向控制縫;
(5)豎向控制縫,對3層以下的房屋,應沿房屋墻體的全高設置;對大于3層的房屋,可僅在建筑物1-2層和頂層墻體的上述位置設置;
(6)控制縫在樓、屋蓋處可不貫通,但在該部位宜作成假縫,以控制可預料的裂縫;
(7)控制縫作成隱式,與墻體的灰縫相一致,控制縫的寬度不大于12mm,控制縫內應用彈性密封材料,如聚硫化物、聚氨脂或硅樹脂等填縫.
4.2.1.2 控制縫的間距
(1)對有規(guī)則洞口外墻不大于6mm;
(2)對無洞墻體不大于8m及墻高的3倍;
(3)在轉角部位,控制縫至墻轉角的距離不大于4.5m;
4.2.2 設置灰縫鋼筋
(1)在墻洞口上、下的第一道和第二道灰縫,鋼筋伸入洞口每側長度不應小于600mm;
(2)在樓蓋標高以上,屋蓋標高以下的第二或第三道灰縫,和靠近墻頂?shù)牟课唬?/p>
(3)灰縫鋼筋的間距不大于600mm;
(4)灰縫鋼筋距樓、屋蓋混凝土圈梁或配筋帶的距離不小于600mm;
(5)灰縫鋼筋宜采用小螺紋鋼筋焊接網(wǎng)片,網(wǎng)片的縱向鋼筋不小于25,橫筋間距不宜大于200mm;
(6)對均勻配筋時含鋼率不少于0.05%;局部截面配筋,如底、頂層窗洞上下不小于38;
(7)灰縫鋼筋宜通長設置,當不便通長設置時,允許搭接,搭接長度不應小于300mm;
(8)灰縫鋼筋兩端應錨入相交墻或轉角墻中,錨固長度不應小于300mm;
(9)灰縫鋼筋應埋入砂漿中,灰縫鋼筋砂漿保護層,上下不小于3mm,外側小于15mm,灰縫鋼筋宜進行防腐處理;
(10)當利用灰縫鋼筋作砌體抗剪鋼筋時,其配筋量應按計算確定,其搭接和錨固長度尚不應小于75d和300mm;
(11)不配筋的外葉墻應設控制縫,控制縫間距不宜大于6m;
(12)設置灰縫鋼筋的房屋的控制縫的間距不宜大于30m.
4.2.3 在建筑物墻體中設置配筋帶
(1)在樓蓋處和屋蓋處;
(2)墻體的頂部;
(3)窗臺的下部;
(4)配筋帶的間距不應大于2400mm,也不宜小于800mm;
(5)配筋帶的鋼筋,對190mm厚墻,不應小于2ф12,對250~300mm厚墻不應小于2ф16,當配筋帶作為過梁時,其配筋應按計算確定;
(6)配筋帶鋼筋宜通長設置,當不能通長設置時,允許搭接,搭接長度不應小于45d和600mm;
(7)配筋帶鋼筋應彎入轉角墻處錨固,錨固長度不應小于35d和400mm;
(8)當配筋帶僅用于控制墻體裂縫時,宜在控制縫處斷開,當設計考慮需要通過控制縫時,宜在該處的配筋帶表面作成虛縫,以控制可預料的裂縫位置;
(9)對地震設防裂度≥7度的地區(qū),配筋帶的截面不應小于190mm×200mm,配筋不應小于410;
(10)設置配筋帶的房屋的控制縫的間距不宜大于30m;
4.3 也可根據(jù)建筑物的具體情況,如場地土及地震設防裂度、基礎結構布置型式、建筑物平面、外形等,綜合采用上述抗裂措施.
[1]肖亞明,砌體結構裂縫與控制問題研究綜述,第三屆全國工程學術會議論文集,1994.
[2]苑振芳,砌體結構的局部配筋對裂縫控制和伸縮縫間距影響的討論,《工程建議標準化》1996.2期
[3]配置灰縫鋼筋砌體的裂縫控制,第10屆國際砌體會議論文集,1994.P719.