鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,河南 新鄭 451100
砌體結(jié)構(gòu)的裂縫主要包括變形裂縫與荷載裂縫兩種,其中按照發(fā)生原因的不同變形裂縫又分為溫度裂縫、干縮裂縫、沉降裂縫等三種。溫度裂縫主要是由于溫度變化導(dǎo)致砌體發(fā)生裂縫,最典型的就是窗洞口邊出現(xiàn)正八字斜裂縫,還會出現(xiàn)在平屋頂頂層兩端墻體、屋頂圈梁下等。溫度裂縫主要會損傷裝飾層,影響到墻體的美觀性,且會隨著溫度變化而不斷擴(kuò)大,影響到建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。干縮裂縫是由于砌體與混凝土不均勻收縮導(dǎo)致的裂縫,主要出現(xiàn)在內(nèi)外縱墻中間部位,并會延伸至墻體交接處及圈梁底,還會在圈梁處出現(xiàn)水平包角裂縫或水平裂縫。干縮裂縫是房屋建筑中常見的現(xiàn)象,分布廣、數(shù)量多,且程度更加嚴(yán)重,一旦發(fā)現(xiàn)干縮裂縫要及時(shí)處理。沉降裂縫主要是由于地基不均勻沉降導(dǎo)致的,形狀主要呈正八字形或反八字形,主要發(fā)生于底層窗角部,部分墻體還會出現(xiàn)水平裂縫。通常局部傾斜較大、彎剪應(yīng)力大的房屋下部會出現(xiàn)八字形斜裂縫,或者沉降曲率較大的部位也會集中出現(xiàn)沉降斜裂縫。荷載裂縫主要是由于荷載超出墻體的承受范圍而導(dǎo)致的裂縫。墻體變形及裂縫是客觀存在不可避免的,在不影響建筑正常使用功能的前提下采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧┘纯?。不過在某些特殊情況下,比如對砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改建、擴(kuò)建,會導(dǎo)致荷載超出墻體的承受范圍而產(chǎn)生荷載裂縫[1]。
(1)溫度裂縫:溫度裂縫的發(fā)生原因主要是由于砌體材料在環(huán)境溫度變化的影響下發(fā)生熱脹冷縮,墻體各部分會發(fā)生不同程度的溫度變形,變形所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力過大就會導(dǎo)致墻體出現(xiàn)溫度裂縫。溫度變化會導(dǎo)致磚砌體出現(xiàn)溫度變形而產(chǎn)生相對位移,位是屋頂與墻體之間存在相對約束,這種約束會對相對位移產(chǎn)生限制作用,屋頂與墻體接觸面剪應(yīng)力值大于墻體抗剪強(qiáng)度就能會出現(xiàn)水平裂縫;當(dāng)壓應(yīng)力與剪應(yīng)力共同作用于墻體時(shí),溫度應(yīng)力與荷載形成的主拉應(yīng)力就會超出砌體的抗剪強(qiáng)度,導(dǎo)致出現(xiàn)斜裂縫。(2)干縮裂縫:出現(xiàn)干縮裂縫的砌體會濕脹干縮,受潮后會發(fā)生不可逆的變形,且由于砌塊批次不同、材料存在差異、施工工藝不同,所以表現(xiàn)出的膨脹及收縮數(shù)值也存在較大差異,因此不同階段濕脹干縮的情況也不均勻,這種濕脹干縮導(dǎo)致的不平衡變形會產(chǎn)生大于砌塊抗拉強(qiáng)度的應(yīng)力,導(dǎo)致裂縫發(fā)生[2]。(3)沉降裂縫:受材料及結(jié)構(gòu)的限制,建筑砌體的抗拉、抗彎及抗剪強(qiáng)度均比較低,無法承受過大的拉應(yīng)力、剪應(yīng)力及彎剪應(yīng)力等,一旦出現(xiàn)地基不均勻沉降就會導(dǎo)致墻體開裂,出現(xiàn)沉降裂縫。導(dǎo)致地基出現(xiàn)不均勻沉降的原因包括地質(zhì)勘探報(bào)告誤差大,數(shù)據(jù)真實(shí)性低;地基狀況發(fā)生改變等,當(dāng)然設(shè)計(jì)方面也會存在問題,比如沉降縫設(shè)置不合理,建筑體型復(fù)雜或者整體剛度不夠等,這些因素均有可能導(dǎo)致墻體產(chǎn)生附加應(yīng)力,引起墻體裂縫。(4)荷載裂縫:砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況差異較大,設(shè)計(jì)時(shí)未考慮某些內(nèi)力,導(dǎo)致砌體結(jié)構(gòu)荷載發(fā)生變化時(shí)超出其所能夠承受的范圍,最終導(dǎo)致荷載裂縫發(fā)生。
雖然客觀來講房屋砌體結(jié)構(gòu)的變形與裂縫是不可避免的,但是采取科學(xué)、合理的預(yù)防措施可以減少裂縫對房屋整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的危害:
干縮裂縫與溫度裂縫是常見的砌體裂縫,針對這類裂縫要做好溫度控制措施??梢栽诜课蓓斣O(shè)置隔熱層或者保溫隔熱層,隔熱層可以減少陽光輻射屋面而吸收的熱量,減少結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫度差異,減少溫度應(yīng)力的影響;要做好屋頂?shù)谋?、防水措施,減少由于防水層滲漏而出現(xiàn)保溫層充水膨脹的問題。還可以增設(shè)空氣隔熱層,減少屋面混凝土構(gòu)件的外露面,控制屋面溫升,也可以減少砌體裂縫。合理設(shè)置砌體結(jié)構(gòu)伸縮縫,尤其是長度較長、平面形狀復(fù)雜的房屋,間隔一定距離設(shè)置伸縮縫,可以降低裂縫發(fā)生機(jī)率,也可以在長度較長的墻上設(shè)置控制縫,可以在墻的高度、厚度、轉(zhuǎn)角墻允許接縫距離、門窗洞口一側(cè)設(shè)置豎向控制縫,或者可以在樓蓋或屋蓋處砌體中設(shè)置配筋帶,注意如果配筋帶的作用僅僅是控制墻體裂縫,則要斷開控制縫。上述措施可以減少墻體材料干縮引起的干縮裂縫。此外,建筑工程竣工交付后,如果房屋可能會長期空置,為了避免夏季溫度過高導(dǎo)致現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)層膨脹而出現(xiàn)裂縫,要做好房屋室內(nèi)外的溫度控制,保持室內(nèi)良好通風(fēng)。進(jìn)場的非燒結(jié)磚、砌塊要做好嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn),保證砌塊齡期至少在4 周以上,進(jìn)場后砌塊露天堆放,要做好防雨防潮措施[3]。
地基沉降是導(dǎo)致砌體結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降裂縫的直接原因,而沉降裂縫會嚴(yán)重影響到建筑整體的安全性與穩(wěn)定性,因此要采取有效措施預(yù)防地基不均勻沉降的問題。首先要分析建筑工程的總高度,根據(jù)實(shí)際情況做好地基加固處理。施工前做好地質(zhì)勘察工作,確定地基的類型、土質(zhì),如果存在軟弱地基則要做好回填,保證砌體結(jié)構(gòu)受力的均衡性。地基進(jìn)行加固處理后要進(jìn)行受力試驗(yàn),確定承載性能薄弱的部位,進(jìn)行重點(diǎn)加固。其次,地基土壤無法科學(xué)分散建筑自重,因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)承重墻,承重墻的主要作用是減少剪力對砌體的破壞性,有了承重墻后砌體結(jié)構(gòu)承載能力更大,結(jié)構(gòu)也更穩(wěn)定。承重墻可以提高房屋結(jié)構(gòu)的剛度,即使地基發(fā)生了小范圍的不均勻沉降,在承重墻的保護(hù)作用下,墻體結(jié)構(gòu)也不會直接受到地基不均勻沉降的影響,大大降低了裂縫發(fā)生的機(jī)率。最后,提高砌體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,尤其是門窗、洞口等易出現(xiàn)集中裂縫的部位,要采取加固措施,比如圈梁可以采用鋼筋混凝土進(jìn)行加固,提高房屋主體結(jié)構(gòu)的荷載能力,當(dāng)主體結(jié)構(gòu)荷載能力大于地基不均勻沉降引起的附加應(yīng)力,就會減少沉降裂縫的發(fā)生機(jī)率。此外,還要做好地基的檢測工作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)地基施工中的質(zhì)量問題,保證房屋建筑工程的基礎(chǔ)質(zhì)量[4]。
相對而言,變形裂縫具有一定的不可控性,溫度、環(huán)境等客觀因素導(dǎo)致裂縫的發(fā)生,荷載裂縫則體現(xiàn)出更多人為因素的影響,因此荷載裂縫的防治相對更加有效。設(shè)計(jì)階段就要準(zhǔn)確計(jì)算建筑荷載,綜合分析會對砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的荷載條件,并將荷載值在設(shè)計(jì)圖中明確標(biāo)注出來,保證實(shí)際荷載與砌體設(shè)計(jì)荷載相同。施工過程中要進(jìn)一步檢驗(yàn)砌體的強(qiáng)度,再結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)結(jié)果計(jì)算砌體的局部承壓能力,如果局部荷載大于砌體局部承壓,該部位則要設(shè)置混凝土墊塊,提高砌體的局部承壓能力[5-6]。
總之,房屋建筑砌體結(jié)構(gòu)的裂縫問題會直接影響到建筑整體的穩(wěn)定性與安全性,常見的裂縫形式包括溫度裂縫、干縮裂縫、沉降裂縫等變形裂縫,以及荷載過大引起的荷載裂縫,在施工過程中,技術(shù)人員要分析各種裂縫發(fā)生的根本原因,從源頭上層層把控,科學(xué)設(shè)計(jì)砌體荷載條件,做好結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差控制,加固軟弱地基,減少地基不均勻沉降等,以減少變形裂縫及荷載裂縫的發(fā)生機(jī)率,提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。