建筑物裂縫處理及加固問(wèn)題研究

　　關(guān)鍵詞：建筑物，磚混住宅結(jié)構(gòu)，裂縫處理

　　中國(guó)建筑科學(xué)研究院對(duì)我國(guó)建筑物耐久性的調(diào)查表明，工業(yè)建筑物的破損比較嚴(yán)重，其結(jié)構(gòu)的使用壽命一般不能保證50年，多數(shù)在25—30年左右就必須進(jìn)行大修或維修加固。冶金部1985年對(duì)我國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)建筑檢查后推斷，全國(guó)三級(jí)工業(yè)建筑面積為300—500萬(wàn)平方米，占工業(yè)建筑面積的10%—11%，其中危險(xiǎn)建筑面積為30萬(wàn)—45萬(wàn)平方米，占三級(jí)工業(yè)建筑面積的10%—15%。從上面的數(shù)據(jù)表明，我國(guó)的民用建筑和工業(yè)建筑都存在結(jié)構(gòu)破壞問(wèn)題。為了使這些建筑能夠正常的使用，就必須對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固以保證能夠繼續(xù)使用。建筑物的裂縫主要產(chǎn)生在墻體和鋼筋混凝土構(gòu)件上。其中磚砌體裂縫有：窗間墻水平及斜裂縫、內(nèi)外縱橫墻豎向及水平裂縫、頂層墻體及女兒墻溫度裂縫、梁端下部墻體水平裂縫與房屋包角裂縫等；鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫有：樓板角及梁體裂縫、懸臂構(gòu)件根部裂縫及預(yù)制多孔板板底橫向裂縫等。裂縫產(chǎn)生的主要原因大致可歸納為：地基不均勻沉降、溫度變形影響、磚砌體強(qiáng)度及剛度不足、建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理不當(dāng)、施工質(zhì)量不符合規(guī)范要求等。對(duì)已出現(xiàn)裂縫的磚混結(jié)構(gòu)建筑物，要依據(jù)科學(xué)合理的隱患分析與加固程序，找出裂縫產(chǎn)生的原因，選用相應(yīng)的計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證，最后提出切實(shí)可行的加固處理方案并組織實(shí)施，保證建筑物的安全正常使用。其實(shí)早在上世紀(jì)80年代初，在發(fā)達(dá)國(guó)家，建筑結(jié)構(gòu)的新建與加固改造就已呈現(xiàn)出前消后漲的趨勢(shì)。例如：在瑞典和丹麥，建筑業(yè)投資用于新建工程與建筑物維修加固的比例分別達(dá)1：1和1：6；在英國(guó)，用于建筑物維修和加固的投資是60年代的近4倍。我國(guó)是一個(gè)自然災(zāi)害較多的國(guó)家，地震、水災(zāi)、火災(zāi)等都對(duì)建筑物造成損害，使混凝土結(jié)構(gòu)面臨更嚴(yán)酷的環(huán)境；在五六十年代修建的大批工業(yè)、民用建筑也已進(jìn)入超齡期；前些時(shí)期的新建工程又由于設(shè)計(jì)規(guī)范偏低、施工和管理等問(wèn)題，造成工程質(zhì)量不盡理想，存在著諸多安全隱患。這些因素致使我國(guó)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估和加固顯得更加迫切和突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有的60多億m2的房屋中，40％以上需要分期分批進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估和加固。這為建筑加固修復(fù)業(yè)帶來(lái)了空前的發(fā)展機(jī)遇。

 

　　近年來(lái)出現(xiàn)的一些新加固技術(shù)，如粘貼纖維復(fù)合材料加固法、鋼絲網(wǎng)水泥砂漿加固法、纖維材料的嵌入式加固法等，這些技術(shù)從一開(kāi)始引進(jìn)和出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)，就以它們優(yōu)異的性能、特點(diǎn)和加固效果得到了工程界的關(guān)注和青睞。廣大科研技術(shù)人員在新加固技術(shù)方面開(kāi)展了大量的試驗(yàn)研究和理論分析，國(guó)家也頒布了一些新加固技術(shù)規(guī)范，在工程實(shí)踐中正逐步推廣。預(yù)計(jì)不久的將來(lái)，隨著新加固技術(shù)的逐步成熟，一定會(huì)在工程中得到廣泛應(yīng)用。

　　1.1 碳纖維加固技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

　　我國(guó)在利用碳纖維加固技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚，發(fā)展卻很迅猛。1997年國(guó)家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心率先開(kāi)始了“碳纖維材料加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)”的試驗(yàn)研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，并被定為國(guó)家“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。隨后通過(guò)采用進(jìn)口的碳纖維材料在北京、上海、遼寧、江蘇等省市進(jìn)行了一些實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固，并取得了較好的效果。

　　1.2纖維復(fù)合材料嵌入式加固技術(shù)

　　纖維復(fù)合材料嵌入式加固技術(shù)是將加固材料放入結(jié)構(gòu)表面預(yù)先開(kāi)好的槽中，并向槽中注入粘結(jié)材料使之形成整體。目前國(guó)外已經(jīng)有了一定規(guī)模的研究和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)在國(guó)家工業(yè)建筑診斷與改造技術(shù)研究中心開(kāi)展了這項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)研究，但尚未應(yīng)用于工程實(shí)踐。

 

　　2.1干縮裂縫

　　多發(fā)生在墻面抹灰層內(nèi)，一般沿墻面長(zhǎng)度方向每隔一段距離形成一條裂縫，這種裂縫開(kāi)始隨時(shí)間而發(fā)展，以后逐漸穩(wěn)定。另一種干縮裂縫則呈不規(guī)則的龜裂或呈放射狀裂縫，此類裂縫寬度較小。產(chǎn)生的原因有：①抹灰用砂過(guò)細(xì)或含泥量較大；②水泥安定性不好；③砂漿過(guò)稀，抹灰不實(shí)；④抹灰層失水過(guò)快，養(yǎng)護(hù)不好等造成抹灰層收縮較大而形成裂縫。

　　2.2 磚墻溫度裂縫：

　　一般有如下規(guī)律：① 頂層重，下層輕；兩端重，中間輕；向陽(yáng)重，背陽(yáng)輕；且這類裂縫與溫度變化有關(guān)。② 磚墻溫度裂縫隨部位不同而呈不同的形狀。產(chǎn)生的原因有：①屋面保溫層，隔熱保溫性能差；② 磚墻砂漿標(biāo)號(hào)較低，砌筑質(zhì)量較差；③結(jié)構(gòu)構(gòu)造上處理不當(dāng)，如采用半圈梁 。

　　2.3 地基下沉裂縫：

　　一般共同規(guī)律是：下層多，上層少；縱墻多，橫墻少；外墻多，內(nèi)墻少；斜向多，豎向少。產(chǎn)生的原因有：①地基不均勻下沉；② 房屋過(guò)長(zhǎng)未留縫，沉降不一；③平面復(fù)雜，轉(zhuǎn)角較多；④高低層相差較大，未留沉降縫；⑤荷載與分布不均勻；⑥ 使用不當(dāng)，地基浸水或地下水位上升(多發(fā)生于濕陷性黃土地區(qū))；⑦ 地基承載力有偏差。

 

　　砌體結(jié)構(gòu)裂縫的類型有斜裂縫、水平裂縫和豎向裂縫三種。斜裂縫有的發(fā)生在有現(xiàn)澆混凝土挑檐的平屋頂房屋和無(wú)保溫屋蓋的房屋頂層縱墻面的兩端，一般長(zhǎng)度在1開(kāi)間～2開(kāi)間范圍內(nèi)，外縱墻兩端有窗時(shí)，裂縫沿窗口對(duì)角方向裂開(kāi)。有的發(fā)生在底層至二層外縱墻的兩端，斜裂縫通過(guò)窗口的兩個(gè)對(duì)角向沉降量較大的方向傾斜，裂縫下大上小。水平裂縫有的發(fā)生在平屋頂屋檐下或頂層圈梁下2皮～3皮磚的灰縫位置，一般沿外墻頂部連續(xù)分布，兩端較中間嚴(yán)重。有的發(fā)生在底層至二層窗間墻的上下對(duì)角處，成對(duì)出現(xiàn)，沉降量大的一邊裂縫在下，沉降量小的一邊裂縫在上。豎向裂縫發(fā)生在縱墻中央的頂部和底層窗臺(tái)處，裂縫上寬下窄。

　　根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因，要消除砌體裂縫，必須從根源上進(jìn)行防治。盡可能在夏季或溫暖季節(jié)，澆灌屋頂挑檐及圈梁混凝土，一般不要冬季施工。挑檐上最好做保溫層，并達(dá)到規(guī)定的厚度，這樣就能減小鋼筋與混凝士和砌體之間的溫差，避免頂部出現(xiàn)裂縫。根據(jù)建筑物的實(shí)際情況設(shè)置沉降縫、伸縮縫，提高結(jié)構(gòu)剛度和施工質(zhì)量，都能減少裂縫的產(chǎn)生。當(dāng)然，處理好地基是防止墻體底部出現(xiàn)裂縫最有效的方法。

 

　　4.1 加大截面加固法

　　加大截面加固法是采用與原有構(gòu)件同類的材料，通過(guò)增大截面的面積，提高構(gòu)件的承載能力和剛度，達(dá)到對(duì)原構(gòu)件進(jìn)行加固的目的。

　　4.2 外包鋼加固法

　　外包鋼加固法是把型鋼或鋼板等材料包在被加固(鋼筋混凝土)構(gòu)件的外側(cè)，通過(guò)外包鋼與原有構(gòu)件的共同作用，提高構(gòu)件的承載能力和剛度，達(dá)到加固的目的。

　　4.3 外加預(yù)應(yīng)力加固法

　　外加預(yù)應(yīng)力加固法是采用外設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進(jìn)行加固的方法。它通過(guò)改變?cè)�結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布、降低結(jié)構(gòu)原有應(yīng)力水平來(lái)間接提高結(jié)構(gòu)的承載能力。

　　4.4 改變受力體系加固法

　　改變受理體系加固法法是以減小結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨度和變形，間接提高承載能力的一種加固方法。為了減小構(gòu)件的計(jì)算跨度，常采用增設(shè)支點(diǎn)(包括柱支座和彈性支座)和采用托梁技術(shù)，從而改變結(jié)構(gòu)的受力體系，使承載能力得以提高。

　　4.5 粘鋼加固法

　　粘鋼加固法是將鋼板用結(jié)構(gòu)膠粘貼在混凝土構(gòu)件的外部，以提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。這相當(dāng)于構(gòu)件的體外配筋。該項(xiàng)技術(shù)目前已趨于成熟。

　　4.6 粘貼纖維復(fù)合材料法

　　粘貼纖維復(fù)合材料加固方法與粘鋼加固法相似，只是加固用的材料是纖維復(fù)合材料，如玻璃纖維(GFRP)、碳纖維(CFRP)、芳綸纖維(AFRP)等。

 

　　裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)有較大的危害，主要表現(xiàn)在如下幾方面：1)冰凍的影響：混凝土有了裂縫，水可滲入，當(dāng)氣溫降到2℃以下時(shí)，水分就會(huì)結(jié)成冰，結(jié)成冰的水分膨脹，會(huì)導(dǎo)致裂縫邊緣散裂。凍融循環(huán)每重復(fù)一次，這種散裂現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生一次，裂縫就會(huì)逐漸加寬。2)鋼筋銹蝕：由于空氣中二氧化碳的長(zhǎng)期作用使混凝土中性物質(zhì)的堿度降低，喪失保護(hù)作用。當(dāng)碳化到達(dá)鋼筋表面時(shí)，若鋼筋上有水溶液、氧和電位差，就會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，使受力鋼筋截面積不斷削弱。另外，銹蝕的產(chǎn)物大約是鋼筋被侵蝕體積的2～3倍，這種膨脹效應(yīng)足以使外圍混凝土產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力，致使混凝土裂縫繼續(xù)擴(kuò)張，影響鋼筋和混凝土的粘結(jié)力。3)破壞結(jié)構(gòu)整體性，降低結(jié)構(gòu)剛度、結(jié)構(gòu)承載力及耐久性，發(fā)生滲漏。4)加快混凝土碳化脫落，降低抗疲勞能力。5)影響美觀效果。

　　所以一旦建筑物出現(xiàn)裂縫就必須對(duì)其進(jìn)行處理。建筑結(jié)構(gòu)加固方法的不斷進(jìn)步都有利于建筑工程質(zhì)量的提高，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著積極的作用。

 

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