王 穎 高春生
1河南省建筑科學(xué)研究院有限公司(450053) 2鄭州市正巖建設(shè)有限公司(450000)
近年來,磚混結(jié)構(gòu)工程中墻體出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象較為普遍,裂縫位置走向不一,程度輕重差別較大,輕則影響房屋正常使用和觀感,重則影響結(jié)構(gòu)安全,產(chǎn)生安全隱患。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)。近幾年來,作者通過對磚混結(jié)構(gòu)房屋墻體常見裂縫進(jìn)行分析研究,根據(jù)形態(tài)特征對裂縫類型進(jìn)行歸納總結(jié),并采取相應(yīng)防治措施,論述如下。
磚混結(jié)構(gòu)房屋墻體產(chǎn)生裂縫的原因歸納起來主要有兩方面:①在各種直接荷載(包括靜、動荷載)作用下墻體產(chǎn)生的裂縫,稱為受力裂縫;②由于溫度、干縮、變形或地基不均勻沉降等產(chǎn)生應(yīng)力而引起的裂縫,稱為非受力裂縫。在磚混結(jié)構(gòu)工程中,最為常見的墻體裂縫是溫度、干縮、變形或地基不均勻沉降產(chǎn)生的非受力裂縫。
溫度的變化會引起材料的熱脹、冷縮,由于磚砌體和鋼筋混凝土線膨脹系數(shù)不同,當(dāng)溫度變化時二者會產(chǎn)生變形不協(xié)調(diào),從而導(dǎo)致墻體開裂。此類裂縫主要發(fā)生在鋼筋混凝土平屋面的磚混結(jié)構(gòu)住宅中。典型裂縫形式如下:
1)“八”字形裂縫。多見于磚混結(jié)構(gòu)房屋頂層內(nèi)、外縱墻兩端,尤其是外縱墻沿窗洞口對角裂縫居多,其原因是混凝土結(jié)構(gòu)屋面受環(huán)境溫度影響與磚砌體變形不一致,在墻體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致墻體開裂。輕微者僅在兩端1~2個開間內(nèi)出現(xiàn),嚴(yán)重者會發(fā)展至房屋兩端1/3縱長范圍內(nèi),并由頂層向下幾層發(fā)展。
2)倒“八”字形裂縫。多見于磚混結(jié)構(gòu)房屋底層縱墻兩端,沿窗洞口對角開裂,其原因是冬季墻體受溫度影響收縮變形受到地基約束,在窗洞口處產(chǎn)生集中應(yīng)力,導(dǎo)致墻體開裂。
3)水平裂縫。多見于頂層橫墻、縱墻、女兒墻及山墻處,在日照條件下屋面板受熱膨脹對墻體產(chǎn)生水平推力,使縱橫墻與屋蓋的接觸面上產(chǎn)生水平裂縫。
4)豎向裂縫。多見于縱墻中部,出現(xiàn)貫穿房屋全高的豎向裂縫。當(dāng)房屋縱向較長,又未設(shè)置伸縮縫,當(dāng)環(huán)境溫度變化時,墻體中溫度應(yīng)力較大造成開裂。
一般來講,燒結(jié)黏土磚其干縮變形很小,且變形完成比較快,只要不使用新出窯的磚,不需要考慮砌塊本身的干縮變形引起的附加應(yīng)力。但對于灰砂磚、粉煤灰磚等砌塊,隨著含水量的降低,材料會產(chǎn)生較大的干縮變形,當(dāng)墻體較長時會在跨中墻體產(chǎn)生豎向裂縫,嚴(yán)重者甚至將砌塊拉裂。
當(dāng)?shù)鼗l(fā)生不均勻沉降后,沉降不一致的砌體之間會產(chǎn)生相對位移,從而使砌體中產(chǎn)生附加應(yīng)力,當(dāng)這種附加應(yīng)力超過砌體抗力時,便會產(chǎn)生裂縫。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,且多發(fā)生在門窗洞口處。典型裂縫形式如下:
1)“八”字形裂縫。長高比較大的磚混結(jié)構(gòu)房屋,當(dāng)中部地基沉降大于兩端時,在房屋底層縱墻兩端會產(chǎn)生正“八”字裂縫,多沿門窗洞口對角開裂延伸。
2)倒“八”字形裂縫。長高比較大的磚混結(jié)構(gòu)房屋,當(dāng)兩端地基沉降大于中部時,在房屋底層縱墻兩端會產(chǎn)生倒“八”字裂縫,多沿門窗洞口對角開裂延伸。
3)豎向裂縫。當(dāng)?shù)鼗蛔?,一端沉降較大時,在突變處墻體上產(chǎn)生自下向上的豎向裂縫,裂縫下寬上窄。對于有些底層窗洞口較大的磚混結(jié)構(gòu),當(dāng)窗間墻受荷后,由于地基反力作用,會在底層窗臺下墻體中部產(chǎn)生豎向裂縫。
1)屋蓋上設(shè)置保溫層或隔熱層。2)在屋蓋的適當(dāng)部位設(shè)置控制縫,控制縫的間距不大于30 m。3)當(dāng)采用現(xiàn)澆混凝土挑檐的長度大于12 mm時,宜設(shè)置分隔縫,分隔縫的寬度不應(yīng)小于20 mm,縫內(nèi)用彈性油膏嵌縫。4)合理設(shè)置灰縫鋼筋,要求如下:①在墻洞口上、下的第一道和第三道灰縫設(shè)置鋼筋,鋼筋伸入洞口每側(cè)長度應(yīng)不小于600 mm;②在樓蓋標(biāo)高以上、屋蓋標(biāo)高以下的第二或第三道灰縫及靠近墻頂?shù)牟课辉O(shè)置鋼筋;③灰縫鋼筋的間距不大于600 mm;④灰縫鋼筋距樓、屋蓋混凝土圈梁或配筋帶的距離應(yīng)不小于600 mm;⑤灰縫鋼筋宜通長設(shè)置,當(dāng)不便通長設(shè)置時,允許搭接,搭接長度不小于55 d;⑥灰縫鋼筋兩端應(yīng)錨入相交墻或轉(zhuǎn)角墻中,錨固長度不小于1 m;⑦灰縫鋼筋應(yīng)埋入砂漿中,其保護(hù)層上下應(yīng)不小于3 mm,外側(cè)不小于15 mm,灰縫鋼筋宜進(jìn)行防腐處理;⑧當(dāng)利用灰縫鋼筋作砌體抗剪鋼筋時,其配筋量應(yīng)按計算確定,其搭接和錨固長度尚不應(yīng)小于75 d和300 mm;⑨設(shè)置灰縫鋼筋的房屋的控制縫的間距不宜大于30 m。
1)加強(qiáng)地基探槽工作。對于復(fù)雜的地基,在基槽開挖后應(yīng)進(jìn)行普遍釬探,對探出的軟弱部位加固處理后,方可進(jìn)行基礎(chǔ)施工。
2)合理設(shè)置沉降縫。凡不同荷載、高差懸殊、長度過大、平面形狀較為復(fù)雜、同一建筑物地基處理方法不同或有部分地下室的房屋,都應(yīng)設(shè)置沉降縫,以避免因地基沉降不均造成墻體開裂。
3)加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度,提高墻體抗剪強(qiáng)度。如在基礎(chǔ)頂及各樓層門窗洞口上部設(shè)置圈梁;砌筑操作過程嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范規(guī)定,采取磚澆水潤濕,改善砂漿和易性,提高砂漿強(qiáng)度、飽滿度、施工臨時間斷處嚴(yán)禁留直槎等措施。
4)為避免多層房屋底層窗臺下出現(xiàn)裂縫,除了加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性外,也可采取在大窗洞口下部增設(shè)40 mm厚鋼筋混凝土帶以提高結(jié)構(gòu)的整體性。
1)砌體施工過程中,應(yīng)嚴(yán)格做好各種原材料的質(zhì)量控制,砂漿攪拌應(yīng)嚴(yán)格按要求進(jìn)行操作和配料。2)砌體施工每日砌筑的高度不能超過1.8 m的規(guī)范要求。3)砌體在砌筑過程中嚴(yán)禁打鑿,特別是輕質(zhì)砌體。砌體質(zhì)量要嚴(yán)格控制好,砂漿要飽滿,拉結(jié)筋應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行留設(shè)。4)預(yù)留施工孔洞應(yīng)按要求留設(shè)和封堵。
1)對于受力裂縫,需根據(jù)裂縫墻體承載能力復(fù)核驗(yàn)算結(jié)果,采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法或鋼筋水泥夾板墻法進(jìn)行加固處理。
2)對于非受力裂縫,如裂縫數(shù)量較少且寬度不大可采取填縫法或壓漿法進(jìn)行修復(fù),如裂縫數(shù)量較多且寬度較大可采取鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法進(jìn)行修復(fù)。
通過對磚混結(jié)構(gòu)房屋常見墻體裂縫的分析研究,裂縫雖然不可完全避免,但只要采取全過程控制的方法,從設(shè)計、原材料到施工都加強(qiáng)管理,嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范和操作規(guī)程,就能大大減少墻體裂縫產(chǎn)生的可能性,或?qū)⒘芽p數(shù)量控制在最小程度,從而確保工程施工質(zhì)量。