内容摘要目前,砌体结构房屋出现各种型式的裂缝,非常常见,其裂缝程度轻重不一,差别很大,轻则影响房屋正常使用和美观,严重的将形成结构安全隐患,甚至发生工程事故。
通过分析,引起砌体结构裂缝的原因很多,有的是地基、温度、干缩,也有的是设计、施工、材料的原因。
关键词:工程结构事故分析处理措施目录内容摘要 (I)引言 (1)一、砌体裂缝的原因 (2)1、温度变形 (2)2、地基不均匀沉降 (2)3、结构荷载过大或砌体截面过小 (2)4、设计构造不当 (3)5、材料质量不良 (3)6、施工质量低劣 (3)7、其它原因 (3)二、砌体裂缝性质、鉴别 (3)1、裂缝位置 (4)2、裂缝形态特征 (4)3、裂缝出现时间 (5)4、裂缝发展变化 (5)5、建筑物特征和使用条件 (5)6、建筑物的变形 (5)三、砌体裂缝处理原则 (6)1、砌体裂缝是否需要处理的界限 (6)2、裂缝处理界限 (7)四、砌体裂缝处理方法与选择 (8)1、裂缝处理方法分类 (8)2、裂缝处理方法选择 (9)五、砌体裂缝处理与实例 (9)1、砖柱裂缝处理 (9)2、窗间墙裂缝处理 (10)3、砖墙和石墙裂缝处理 (11)六、结论 (14)致谢 (14)参考文献 (14)引言在砌体结构建筑物中,墙体裂缝多有发生,裂缝出现的时间因不同的建筑物而异,有的出现早,有的出现晚,但多发生在新建房屋的1-3年内;缝宽不等,较宽者有,严重者形成贯穿性裂缝。
砌体结构裂缝问题已经是一个普遍性的问题,它不仅影响了建筑物的正常使用,降低了建筑功能,缩短了使用年限,而且对抗震也是极为不利的,尤其是在住宅商品化的今天,这个问题已日益引起开发商和居民的普遍关注,因此,如何控制砌体结构房屋墙体开裂的问题是摆在工程技术人员面前的新课题。
一、砌体裂缝的原因砌体常见的裂缝现象,分析砌体裂缝原因及代表性1、温度变形因日照及气温变化,不同材料及不同结构部位的变形不一致,同时又存在较强大的约束。
如平屋顶砖混结构层砖墙因日照及气温变化和两种材料的温度线膨胀系数不同,造成屋盖与砖墙变形不一致所产生的裂缝。
单层厂房屋盖温度膨胀变形,在厂房山墙或生活间砖墙上的裂缝。
气温或环境温度温差太大。
如房屋和温度太大,又不设置伸缩缝,造成贯穿房屋全高的竖向裂缝。
砖墙温度变形受地基的约束。
如北方地区施工期不采暖,砖墙收缩受到地基约束而造成窗台及其以下砌体中产生斜向或竖向裂缝。
砌体中的混凝土收缩(温度与干缩)较大。
如较长的现浇丽篷梁两端墙面产生的斜裂缝。
2、地基不均匀沉降地基沉降差大,如长高比较大的砖混结构房屋中,中部地基沉降大于两端时产生八字裂缝;地基两端沉降大于中部时,产生倒八字裂缝;地基突变,一端沉降较大时,产生竖向裂缝。
地基局部塌陷,如位于防空洞、古井上的砌体,因地基局部塌陷而裂缝。
地基冻胀,如北方地区房屋基础埋深不足,地基土具有冻胀性,导致砌体裂缝。
地基浸水,如填土地基或温陷黄土地基局部浸水后产生不均匀沉降使纵墙开裂。
地下水位降低,如地下水位较高的软土地基,因人工降低水位引起附加沉降导致砌体开裂。
相邻建筑物形响,如原有建筑物附近新建高大建筑物造成原有建筑产生附加沉降而裂缝。
3、结构荷载过大或砌体截面过小抗压强度不足,如中心受压柱的竖向裂缝。
抗弯强度不足,如砖砌平拱抗变强度不足产生竖向或斜向裂缝。
抗剪强度不足,如挡土墙抗剪强度不足而产生水平裂缝。
抗拉强度不足,如砖砌水池池壁沿灰缝的裂缝。
局部承压强度不足,如大梁或梁垫下的斜向或竖向裂缝。
4、设计构造不当沉降缝设置不当,如沉降缝位置不设在沉降差最大处;沉降缝太窄,沉降变形后砌体受挤压而开裂。
建筑结构整体性差,如砖混结构建筑中,楼梯间砖墙的钢筋混凝土圈梁不闭合而引起的裂缝。
墙内留洞,如住宅内外墙交接处留烟囱孔影响内外墙连接,使用后因温度变化而开裂。
不同结构混合使用,又无适当措施,如钢筋混凝土梁挠度过大引起砌体裂缝。
新旧建筑连接不当,如原有建筑扩建时,基础分离,新旧砖墙砌成整体,使结合处产生裂缝。
留大窗洞的墙体构造不当,如大窗台墙下,上宽下窄的竖向裂缝。
5、材料质量不良砂浆体积不稳定,如水泥安定性不合格,用含硫量超标准的硫铁矿渣代砂引起浆开裂。
砖体积不稳定,如使用出厂不久的砂砖墙,较易引起裂缝。
6、施工质量低劣组砌方法不合理,漏放构造钢筋,如内外墙不同时砌筑,又不留踏步式接槎,或不放拉结钢筋,导致内外墙连接处产生通长竖向裂缝。
砌体中通缝、重缝较多,如某单层厂房围护外墙因集中使用断砖而裂缝。
留洞或留槽不当,如某试验楼在500mm宽窗间留脚手眼,而导致砌体开裂。
7、其它原因地震,如多层砖混结构宿舍在强烈地震下产生的斜向或交叉形裂缝。
机械振动,如工程附近爆破所造成的裂缝。
二、砌体裂缝性质、鉴别裂缝是否需要处理和怎样处理,主要取决于裂缝的性质及其危害程度。
例如,砌体因抗压强度不足而产生竖向裂缝,是构件达到临界状态的重要特征之一,必须及时采取措施加固或卸荷;而常见的温度裂缝,一般不会危及结构安全,通常都不必加固补强。
因此,根据裂缝的特征,鉴别裂缝的不同性质十分重要。
砌体最常见的裂缝原因是温度变形和地基不均匀沉降。
这两类裂缝统称为变形裂缝。
荷载过大或截面过小导致的受力裂缝虽然不多见,但其危害性往往很严重。
由于设计构造不当,材料或施工质量低劣造成的裂缝比较容易鉴别,但这种情况较少见。
因此重点论述前三类性质裂缝的鉴别。
前面的内容已提供了部分鉴别方法和根据。
理论验算也是鉴别方法之一。
根据砌体结构设计规范的规定,用结构力学方法,验算荷载作用下的砌体应力是否偏高;以及利用国内外的某些研究成果,对混合结构中的温度应力作近似分析等。
下面主要以工程实践经验为基础,从裂缝位置、形态特征、开裂时间、发展变化、建筑特征、使用条件和建筑变形等方面介绍鉴别这三类裂缝的方法。
1、裂缝位置温度变形:多数出现在房屋顶部附近,以两端为最常见,裂缝在纵墙和横墙上都有可能出现;在寒冷地区越冬又未采暖的房屋有可能在下部出现冷缩裂缝。
位于房屋长度中部附近的竖向裂缝,也可能属此类型。
地基不均匀沉降:多数出现的房屋下部,少数可发展到2-3层;对等高的长条形房屋,裂缝位置大多出现在两端附近;其它形状的房屋,裂缝都在沉降变化剧烈处附近;一般都多出现在纵墙上,横墙上较少见。
当地基性质突变(如基岩变土)时,也可能在房屋顶部出现裂缝,并向下延伸,严重时可贯穿房屋全高。
承载能力不足:多数出现在砌体应力较大部位,在多层建筑中,底层较多见,但其它各层也可能发生。
轴心受压柱的裂缝往往在柱下部1/3高度附近,出现在柱上、下端的较少。
梁或梁垫下砌体的裂缝大多数是局部承压强度不足而造成。
2、裂缝形态特征温度变形:最常见的是斜裂缝,形状有一端宽,另一端细和中间宽两端细两种;其次是水平裂缝,多数呈断续状,中间宽两端细,在厂房与生活间连接处的裂缝与屋面形状有关,接近水平状较多,裂缝一般是连续的,缝芝变化不大;第三是竖向裂缝,多因纵向收缩产生,缝宽变化不大。
地基不均匀沉降:较常见的是斜向裂缝,通过门窗口的洞口处缝较宽;其次是竖向裂缝,不论是房屋上部,或窗台下,或贯穿房屋全高的裂缝,其形状一般是上宽下细,水平裂缝较少见,有的出现在窗角,靠窗口一端缝有的水平裂缝是地基局部塌陷而造成,缝宽往往较大。
承载能力不足:受压构件裂缝方向与应力一致,裂缝中间宽两端细;受拉裂缝与应力垂直,较常见的是沿灰缝开裂;受弯裂缝在构件的受拉区外边缘较宽,受压区不明显,多数裂缝沿灰缝开展;砖砌平拱在弯矩和剪力的共同作用下可能产生斜裂缝;受剪缝与剪力作用方向一致。
3、裂缝出现时间温度变形:大多数在经过夏季或冬季后形成。
地基不均匀沉降:大多数出现在房屋建成后不久,也有少数工程在施工期间明显开裂,严重的不能竣工。
承载能力不足:大多数发生在荷载突然增加时,例如大梁拆除支撑;水池、筒仓启用等。
4、裂缝发展变化温度变形:随气温或环境温度变化,在温度最高或最低时,裂缝宽度、长度最大,数量最多,但不会无限止地扩展恶化。
地基不均匀沉降:随地基变形和时间增长裂缝加大,加多。
一般在地基变形稳定后,裂缝不再变化,极个别的地基产生剪切破坏,裂缝发展导致建筑物倒塌。
承载能力不足:受压构件开始出现断续的细裂缝,随荷载或作用的时间的增加、裂缝贯通,宽度加大导致破坏。
其它荷载裂缝可随荷载增减而变化。
5、建筑物特征和使用条件温度变形:屋盖的保温、隔热差,屋盖对砌体的约束大;当地温差大;建筑物过长又无变形缝等因素都可能导致温度裂缝。
地基不均匀沉降:房屋长而不高,且地基变形量大,易产生沉降裂缝。
房屋刚度差;房屋高度或荷载差异大,又不设沉降缝;地基浸水或软土地基中地下水位降低;在房屋周围开挖土方或大量堆载;在已有建筑物附近新建高大建筑物。
承载能力不足:结构构件受力较大或截面削弱严重的部位;超载或产生附加内力,如受压构件中出现附加弯矩等。
6、建筑物的变形温度变形:往往与建筑物的横向(长或宽)变形有关,与建筑物的竖向变形(沉降)无关。
地基不均匀沉降:用精确的测量手段测出沉降曲线,在该曲线曲率较大处出现的裂缝,可能是沉降裂缝。
承载能力不足:往往与横向或竖向变形无明显的关系。
需要说明是鉴别根据与方法就一般情况而言,在应用时还需注意各种因素的综合分析。
才能得出较正确的结论。
三、砌体裂缝处理原则1、砌体裂缝是否需要处理的界限1)标准规范的规定(1)国家标准《砌体结构设计规范》(GB 50003-2001)对砌体裂缝无明确的要求与规定,仅列一节“防止墙体开裂的主要措施”,以往设计规范也作类似规定。
值得注意的是许多建筑物的设计符合规范要求,但砌体裂缝依然屡见不鲜。
(2)国家标准《工业厂房可靠性鉴定标准》(GBJ144-90)中,关于砌体裂缝是否需要处理的有关规定如下:a)受力裂缝。
当砌体结构或构件已出现明显的受压、受弯、受剪等受力裂缝时,应采取措施处理。
b)变形裂缝:当砌体结构或构件因温度、收缩、变形和地基不均匀沉降造成裂缝时,应处理和必须处理的标准。
表1 变形裂缝需作处理的界限(3)建设部标准《危险房屋鉴定标准》(JGJ125-99)中,有关砌体危险构件的规定如下:a)墙体裂缝长超过层高的1/2、缝宽大于20mm的竖向裂缝,或产生缝长超过层高1/3的多条竖向裂缝。
b)梁支座下的墙体产生明显的竖向裂缝或柱体产生多条竖向裂缝。
c)门窗洞口或窗间墙产生明显的交叉裂缝、竖向裂缝或水平裂缝。
d)砌体柱身出现水平裂缝,或产生竖向贯通裂缝,其缝长超过柱高的1/2。
2)工程实践不少建筑物因温度变形或地基不均匀沉降产生较严重的裂缝。
其中不少工程的缝宽>1.5mm长期未作处理而仍在正常使用。
还有的缝宽>10mm的未作处理,例如某市有幢房屋地基不均匀沉降产生严重裂缝,有的缝宽>10mm已正常使用了10多年,至今未作处理。