砌體結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生與控制
092建筑材料2021-07-18 12:03:11
1、裂縫的性質(zhì)
引起砌體結(jié)構(gòu)墻體裂縫的因素很多，既有地基、溫度、干縮，也有設(shè)計上的疏忽、施工質(zhì)量、材料不合格及缺乏經(jīng)驗等。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。
1.1溫度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(yīng)力足夠大時，墻體就會產(chǎn)生溫度裂縫。最常見的裂縫是在砼平屋蓋房屋頂層兩端的墻體上，如在門窗洞邊的正八字斜裂縫，平屋頂下或屋頂圈梁下沿磚（塊）灰縫的水平裂縫等。導(dǎo)致平屋頂溫度裂縫的原因，是頂板的溫度比其下的墻體高得多，而砼頂板的線脹系數(shù)又比磚砌體大得多，故頂板和墻體間的變形差，在墻體中產(chǎn)生很大的拉力和剪力。剪應(yīng)力在墻體內(nèi)的分布為兩端大，中間小，頂層大，下部小。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(jīng)過一個冬夏之后才逐漸穩(wěn)定，不再繼續(xù)發(fā)展。
1.2干縮裂縫燒結(jié)粘土磚，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，一般不要考慮砌體本身的干縮變形引起的附加應(yīng)力。但對這類砌體在潮濕情況下會產(chǎn)生較大的濕脹，而且這種濕脹是不可逆的變形。對于砌塊等砌體，隨著含水量的降低，材料會產(chǎn)生較大的干縮變形。如砼砌塊的干縮率為0.3～0.45mm/m，它相當于25～40℃的溫度變形，可見干縮變形的影響很大。輕骨料塊體砌體的干縮變形更大。干縮變形的特征是早期發(fā)展比較快，如砌塊出窯后放置28d能完成50％左右的干縮變形，以后逐步變慢，幾年后材料才能停止干縮。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。如房屋內(nèi)外縱墻中間對稱分布的倒八字裂縫；在建筑底部一至二層窗臺邊出現(xiàn)的斜裂縫或豎向裂縫；在大片墻面上出現(xiàn)的底部重、上部較輕的豎向裂縫。另外不同材料和構(gòu)件的差異變形也會導(dǎo)致墻體開裂。如樓板錯層處或高低層連接處常出現(xiàn)的裂縫，框架填充墻或柱間墻因不同材料的差異變形出現(xiàn)的裂縫。
2、裂縫的危害和防裂的迫切性
砌體屬于脆性材料，裂縫的存在降低了墻體的質(zhì)量，如整體性、耐久性和抗震性能，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。它已成為住戶評判建筑物安全的一個非常直觀、敏感和首要的質(zhì)量標準。因此加強砌體結(jié)構(gòu)，已成為國家行政主管部門、建筑公司及房屋開發(fā)商共同關(guān)注的課題。
3、現(xiàn)有產(chǎn)生裂縫的原因
3.1設(shè)計者重視強度設(shè)計而忽略抗裂構(gòu)造措施設(shè)計者一般認為多層砌體房屋比較簡單，在強度方面作必要的計算后，針對構(gòu)造措施，引用標準圖集，很少單獨提出有關(guān)防裂要求和措施。
3.2我國《砌體規(guī)范》抗裂措施的局限性我認為這是最為重要的原因?！镀鲶w規(guī)范》GBJ3－88的抗裂措施主要有兩條，一是第5.3.1條：對鋼筋砼屋蓋的溫度變化和砌體的干縮變形引起的墻體開裂，可采取設(shè)置保溫層或隔熱層；采用有檁屋蓋或瓦材屋蓋；控制硅酸鹽磚和砌塊出廠到砌筑的時間和防止雨淋。二是第5.3.2條：防止房屋在正常使用條件下，由溫差和墻體干縮引起的墻體豎向裂縫，應(yīng)在墻體中設(shè)置伸縮縫。
由此可見，《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(jié)構(gòu)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。因為如果按照砼砌塊、硅酸鹽塊體砌體的干縮率0.2～0.4mm/m，無筋砌體的溫度區(qū)段不能越過10m；對配筋砌體也不能大于30m.在這方面，國外已有比較成熟的預(yù)防和控制墻體開裂的經(jīng)驗，值得借鑒：一是在較長的墻上設(shè)置控制縫，這種控制縫和我國的雙墻伸縮縫不同，而是在單墻上設(shè)置的縫。該縫的構(gòu)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(shè)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?qū)⑵鲶w設(shè)計成配筋砌體，如美國配筋砌體的最小含鋼率為0.07％，該配筋率又抗裂，又能保證砌體具有一定的延性?！ ?/div>
4、防止墻體開裂的具體構(gòu)造措施建議
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(shè)置保溫層或隔熱層；
4.1.2在屋蓋的適當部位設(shè)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(shè)置分隔縫，分隔縫的寬度不應(yīng)小于20mm，縫內(nèi)用彈性油膏嵌縫；
4.1.4建筑物溫度伸縮縫的間距除應(yīng)滿足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shè)置控制縫
?、倏刂瓶p的設(shè)置位置
a在墻的高度突然變化處設(shè)置豎向控制縫；
b在墻的厚度突然變化處設(shè)置豎向控制縫；
c在不大于離相交墻或轉(zhuǎn)角墻允許接縫距離之半設(shè)置豎向控制縫；
d在門、窗洞口的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置豎向控制縫；
e豎向控制縫，對3層以下的房屋，應(yīng)沿房屋墻體的全高設(shè)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(shè)置；
f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(yù)料的裂縫；
g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(nèi)應(yīng)用彈性密封材料，如聚硫化物、聚氨脂或硅樹脂等填縫。
?、诳刂瓶p的間距a對有規(guī)則洞口外墻不大于6mm；b對無洞墻體不大于8m及墻高的3倍；c在轉(zhuǎn)角部位，控制縫至墻轉(zhuǎn)角的距離不大于4.5m。
4.2.2設(shè)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(cè)長度不應(yīng)小于600mm；
?、谠跇巧w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?/div>
?、刍铱p鋼筋的間距不大于600mm；
?、芑铱p鋼筋距樓、屋蓋混凝土圈梁或配筋帶的距離不小于600mm；
?、莼铱p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；
?、迣鶆蚺浣顣r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(shè)置，當不便通長設(shè)置時，允許搭接，搭接長度不應(yīng)小于300mm；
⑧灰縫鋼筋兩端應(yīng)錨人相交墻或轉(zhuǎn)角墻中，錨固長度不應(yīng)小于300mm；
?、峄铱p鋼筋應(yīng)埋人砂漿中，灰縫鋼筋砂漿保護層，上下不小于3mm，外側(cè)小于15mm，灰縫鋼筋宜進行防腐處理；
?、猱斃没铱p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75d和300mm；不配筋的外葉墻應(yīng)設(shè)控制縫，控制縫間距不宜大于6m；設(shè)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(shè)置配筋帶
①在樓蓋處和屋蓋處；
?、趬w的頂部；
?、鄞芭_的下部；
④配筋帶的間距不應(yīng)大于2400mm，也不宜小于800mm；
?、菖浣顜У匿摻睿瑢?90mm厚墻，不應(yīng)小于2Φ12，對250～300mm厚墻不應(yīng)小于2Φ16，當配筋帶作為過梁時，其配筋應(yīng)按計算確定；
⑥配筋帶鋼筋宜通長設(shè)置，當不能通長設(shè)置時，允許搭接，搭接長度不應(yīng)小于45d和600mm；
?、吲浣顜т摻顟?yīng)彎入轉(zhuǎn)角墻處錨固，錨固長度不應(yīng)小于35d和400mm；
?、喈斾摻顜H用于控制墻體裂縫時，宜在控制縫處斷開，當設(shè)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(yù)料的裂縫位置；
?、釋Φ卣鹪O(shè)防裂度≥7度的地區(qū)，配筋帶的截面不應(yīng)小于190mm×200mm，配筋不應(yīng)小于410；
?、庠O(shè)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(shè)防裂度、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置型式、建筑物平面、外形等，綜合采用上述抗裂措施。
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