分析砌体结构物在地震中产生裂缝的原因
摘要:建筑物墙体在地震作用下产生裂缝是一个普遍存在的实际问题,文章对地震作用下墙体产生裂缝的进行分析,并针对一些具体情况提出了相关处理措施。
关键词:地震作用;裂缝;建议
近年来,世界已进入多地震活跃期,地震活动非常频繁。
这些大地震不仅造成了巨大的人员伤亡,同时还造成了大量的建筑物的破坏,给人类社会带来了巨大的损失,同时破坏了人类赖以生存的环境。
工程结构物在地震中的破坏是造成人民财产安全损失的主要原因,所以,对于如何做好建筑物的抗震设计,是防止灾害的有效途径。
首先,我们要正确了解建筑物在地震下的受力状态,只有正确的分析结构物的受力状态,才能最大的减少建筑物在地震中所受的损害。
其次,就是通过构造上的措施来提高建筑物的抗震性能。
文章通过基本力学知识分析房屋在地震作用下墙体裂缝产生的原因,及在裂缝危害不大的情况下,如何进行加固处理。
1地震中常见的裂缝
对于地震中的多数建筑物,由于受到地震波的影响,都受到不同程度的损坏,尤其是未经抗震设防的砌体结构,其破坏最为严重,这是由于砌体结构主要是由黏土砖、砌块等通过砂浆砌筑而成承重墙和各种混凝土楼面板组成,其墙体材料为脆性,整体性能较差,抗震性能较差,故砌体结构中往往在地震中最先发生破坏,产生斜裂缝,同时在地震反复作用下,形成交叉裂,最终导致破坏。
1.1墙体的破坏
由于在地震水平力的作用下,墙体是主要的抗侧力构件,当其体内的主拉应力超过极限应力时,就会产生裂缝,通过大量的现场资料观察分析,在高宽比较小的横墙上,中部容易出现水平的剪切裂缝,这种裂缝的产生往往底层比上层更为严重。
在纵墙上,交叉裂缝出现在窗间墙,当房屋墙体达到极限强度后,随着水平力的继续作用,将会导致墙体的原地塌落。
墙体的水平裂缝主要出现在纵墙的窗口上截面。
1.2墙角处的破坏
对于房屋的墙角,主要包括房屋的四角和部分凸出阳角的墙面,易出现纵横两个方向的V形斜裂缝,严重者该部分墙体发生倒塌。
1.3纵横墙连接处的破坏
纵横墙连接处的破环通常在底层表现明显,其他楼层基本无破坏。
连接处的
破坏主要表现为沿墙角拉开,裂缝形式为上宽下小。
2问题的讨论与分析
对于墙体的破坏,地震发生时,由于地震横坡的作用,导致建筑物发生横向的往复振动,与水平地震作用平行的墙体是承受地震作用的主要抗侧力构件,当地震作用在砌体结构体内时,我们可以通过分析得知其墙体任意一点的受力状态。
在墙体自重作用下,单元体受到铅垂方向的压应力作用;而在地震横波的作用下,房屋和墙体在水平方向做往复运动,单元体上受到很大的切应力作用,如图1所示。
根据与墙体内任意一点的应力状态对应的应力圆,显然单元体中存在很大的主拉应力。
由于墙体是抗拉强度较低的砖和水泥砂浆砌成的,所以在很大的拉应力作用下,墙体发生脆性断裂,产生裂缝,应力圆中的虚线就是第一主拉应力的作用方向,从该方向的位置可以看出,墙体上将产生与虚线方向垂直的裂缝(由于墙体做水平往复运动,切应力的方向交替变换,因此与图中两条虚线垂直方向都有可能出现裂缝)。
上述裂缝大量出现在窗户的四个角,这是由于这些地方部位具有应力集中现象,裂缝首先在窗户的四个角附近出现,然后逐渐向前延伸和扩展。
对于墙角处的破坏,这主要是因为在地震的过程中的扭转影响以及墙角部位具有较大的刚度,使得房屋角部所受的地震作用效应加大,且墙角出应力复杂并易产生应力集中,而墙角位于房屋尽端,纵横两个方向的约束减弱,使得该处的抗震能力减弱。
对于纵横墙连接处,由于在施工时纵横墙不能保持很好的连接,其间留有马牙搓,使墙体间缺乏拉结,同时有可能造成砌筑的质量不好,导致其抗拉强度降低,地震作用时,在纵横墙连接处产生了较大的拉应力,当所产生的拉应力超过材料的极限抗拉强度后,极易出现竖向裂缝、拉脱等现象,甚至有可能导致整片墙体倒塌。
另外,地基基础有可能在地震作用下产生不均匀的沉降,也能引起纵横墙件的竖向裂缝。
3建议
如果受损的墙体不是承重墙,而且也没有在整个墙体完全贯通,那么可以采取以下的一些措施来进行加固。
譹?訛高压灌注水泥砂浆。
它是利用压力设备将胶结材料压入到墙体裂缝中去,胶结材料硬化后与墙体形成一个整体,常见的胶结材料有聚醋酸乙烯、乙烯共聚物乳液、丙烯酸脂共聚乳液,丁苯橡胶乳液等聚合物。
掺配一定比例的聚合物可克服普通砂浆收缩大、脆性大、粘结强度不高的通病,可使砂浆有效提高塑性变形能力和粘结强度,抗裂效果明显提高。
譺?訛深度不大的裂缝,在裂缝垂直方向上用钢筋锚固。
对于深度不大的裂缝,可采用此方法进行加固,主要是利用钢筋的抗拉性能防止裂缝在其长度方向的发展,同时能保证墙体的稳定。
譻?訛置换法。
置换法是处理损坏较严重的墙体的一种方法,此方法是将深度较大甚至在厚度方向贯穿的裂缝,可以将裂缝周围局部墙体凿穿,然后重新填充、修砌。
常见的置换材料砌体材料、水泥砂浆或混凝土。
4结语
裂缝是地震过程中一种常见的破坏现象,它的出现不仅降低了建筑物的安全性,更是对人民财产造成了很大威胁。
因此,对于地震作用下产生的墙体裂缝要进行认真研究,区别对待,采用合理的方法进行处理,同时在施工的过程中要采取各种措施来增加结构的抗震性能,保证建筑物和构件安全。
参考文献:
[1] 孙训芳.材料力学[M].北京:高等教育出版社,2002.。