磚混結構設計中墻體裂縫的防治措施
關鍵詞：磚混結構；墻體裂縫；地基不均勻沉降
近年來，磚混結構多層住宅工程屢屢發(fā)生墻體裂縫。磚混結構建筑是量大面廣的建筑結構形式，為廣大城市和農村所普遍采用，但是磚砌體的抗拉、抗剪能力比較低，容易在局部產(chǎn)生裂縫，嚴重影響建筑物的整體性和使用功能，甚至危及結構安全。墻體裂縫有的由小變大，發(fā)展很快；有的裂縫位置走向不一。發(fā)展到一定程度后就不再增大，給住戶心理造成很大壓力。因此分析產(chǎn)生裂縫的原因并做好預防措施，是工程技術人員的一項重要任務。
一.墻體裂縫形成的原因及類型
(一)墻體裂縫形成的原因
磚混結構的墻體除承受各種荷載引起的內力外。還承受因地基不均勻沉降、溫度變化和收縮等復雜因素引起的內力。因為磚混砌體抗拉強度很差，受這些內力的作用，很可能使墻體發(fā)生裂縫。形成磚混結構墻體的裂縫其主要原因分析如下：
1．由荷載引起的墻體裂縫。在磚混結構中，墻體既是圍護結構，又是承重的主要結構構件，它將樓板和梁傳來的荷載及自身的重量傳遞給基礎。在力的傳遞過程中，當遇有門窗洞口時，應力會集中在門窗洞口的兩側，這樣使門窗洞口的上下端成了受彎構件，一般門窗洞口的上端設置有過梁，會由過梁承擔由此產(chǎn)生的彎矩，而門窗洞口的下端部位產(chǎn)生的彎矩則由墻體自身來承擔，加之砌體受彎能力差，就會出現(xiàn)我們常見的窗臺下墻體裂縫。洞口越大，裂縫越大，數(shù)量越多，裂縫也越長。這種裂縫一般表現(xiàn)為豎向裂縫。另一方面。有些墻體上支撐的粱(屋架)作用點距墻中心距離過大或承受吊車荷載，產(chǎn)生的偏心距很大，特別是承受風荷載為主山墻墻體，這些墻體會承受很大的彎矩而產(chǎn)生彎曲拉應力，當墻體內產(chǎn)生的拉應力超過砌體的抗拉強度時，使墻體發(fā)生裂縫。這種裂縫一般表現(xiàn)為水平裂縫。
2．由地基不均勻沉降引起的墻體裂縫。房屋下部的地基支撐整幢房屋而產(chǎn)生壓縮變形，房屋亦隨著沉降。當?shù)鼗翆硬灰恢禄蛲翆右恢露喜亢奢d分布不均勻時，地基將產(chǎn)生不均勻沉降，因而使房屋的墻體中產(chǎn)生彎曲和剪切引起的附加應力，當墻體內產(chǎn)生的拉應力超過砌體的抗拉強度時，砌體中會出現(xiàn)裂縫。如果地基的不均勻沉降繼續(xù)加劇，裂縫不斷開展，就可能使房屋嚴重破壞。這種裂縫都表現(xiàn)為斜裂縫。裂縫方向與沉降方向基本垂直。
3．由溫度變化和收縮引起的墻體裂縫。熱脹冷縮是大部分物體同有的物理性質，我們的建筑也不例外。磚混結構房屋，主要由鋼筋砼梁板和磚墻組合而成，在相同溫度條件下，鋼筋砼的線膨脹系數(shù)是砌體線膨脹系數(shù)的2倍。由于屋面長時間受陽光的輻射，其溫度比墻體溫度高出很多，在夏季，屋面溫度是墻體溫度的2—3倍左右，這樣在屋蓋的變形過程中，產(chǎn)生了很大推力。由于板與墻之間存在著摩擦力，作用在墻體頂端的水平推力使屋蓋下的墻體受剪，產(chǎn)生內應力，當主拉應力大于墻體的抗拉強度時墻體就會出現(xiàn)裂縫，這種裂縫體現(xiàn)為斜裂縫和水平裂縫。同理，通長的陽臺、挑檐、女兒墻和壓頂?shù)韧饴俄艠嫾诟邷乇⿻裣屡蛎浬扉L，均會造成墻體的裂縫�；炷恋氖湛s值比砌體的收縮值大得多。若墻體能抑制埋入墻內的板端收縮，則在板內產(chǎn)生收縮應力，引起墻體的裂縫。
(二)墻體裂縫的種類
磚混結構墻體的裂縫可劃分為3種：豎向裂縫、水平裂縫、斜向裂縫。豎向裂縫是指與建筑的設計水平面垂直的裂縫；水平裂縫是指與建筑的設計水平面平行的裂縫；斜向裂縫是指與建筑的設計水平面有一定夾角的裂縫。
二.防止磚混結構墻體開裂的措施
由于墻體的抗裂性差，受荷不均、地基的不均勻沉降、溫度變化和收縮，都可使磚混結構房屋的墻體產(chǎn)生裂縫，直接影響房屋的整體性和美觀，同時給人們的生活和工作帶來不便，嚴重時可能會影響房屋的使用功能，危及生命安全，因此必須在磚混結構設計中采取一系列有效的防裂措施，防止墻體裂縫的出現(xiàn)或抑制裂縫的開展。
(一)防止由荷載引起墻體裂縫的措施
1．提高房屋的整體性和空間剛度
(1)合理布置承重墻，盡量將縱墻拉通，避免斷開和轉折，且每隔一定距離，設置一道橫墻，將內外縱墻連接起來。
(2)設置鋼筋混凝土構造柱、圈梁。為了增加建筑物的整體剛度，在外墻四角、錯層部位橫墻與外縱墻交接處、大房間內外墻交接處設置構造柱；在檐口、樓蓋、基礎頂面處，沿外墻和內縱墻、橫墻設置圈梁，所有圈梁均應在一個水平面內連接成封閉系統(tǒng)。
(3)加強墻體被削弱的部位，不宜在磚墻上開過大的門窗洞口。若因開洞過大使墻體剛度削弱時，宜在大洞口兩側設置鋼筋混凝土構造柱予以加強。如窗口過大，窗臺易產(chǎn)生反向彎曲而出現(xiàn)裂縫。這時可在窗臺的墻體上設置鋼筋砼梁帶，以防止這種裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。
2．加強構件之間的連接措施
(1)墻體的連接。砌體的轉角處、縱橫墻交接處應同時砌筑，并使縱橫墻的砌體互相咬合。對不能同時砌筑又必須留置的臨時間斷處，應砌成斜槎。如留斜槎有困難時，也可做成直槎，但應加設砌體拉結筋。
(2)墻體和屋蓋、樓蓋等水平構件的連接。其一，預制鋼筋混凝土板在墻上的支撐長度不宜小于lOOmm，預制鋼筋混凝土板擱置在混凝土圈梁上的支撐長度不宜小于80mm，鋼筋混凝土梁在墻上的支撐長度不宜小于180mm～240mm。其二，跨度大于6m的屋架和跨度大于4．8m的梁，其支撐面下的砌體，應設置混凝土梁墊。其三，厚度小于或等于240mm的墻，當大梁跨度大于或等于6m時，其支撐處宜加設壁柱，或采取其他加強措施。
3．減少軸向力偏心距措施。墻體設計時應盡可能使墻體受軸心壓力或小偏心壓力，為此要采取以下措施：
(1)對于荷載偏心距和彎矩很大的墻體，一般都要采用帶壁柱的墻體來增加截面慣性距以減小彎曲受拉應力。
(2)為了減小屋架或梁端部支撐壓力對砌體的偏心距，可在屋架或梁端底部和墊塊頂面的預埋鋼板之間加設較窄的鋼墊板。
(3)在保證墻體有足夠的局部受壓承載力條件下，不宜將梁的支撐長度伸得過長，梁下放置梁墊比將梁端放大的構造做法要好，這樣可以避免梁出現(xiàn)彎曲后，梁端的上下墻體隨著梁端共同轉動，從而在墻體中產(chǎn)生過大彎矩。
(二)防止由地基不均勻沉降引起墻體裂縫的措施
1．選擇合理的建筑體型和平面形狀。其一，建筑物的長高比不宜過大，一般為長高比不宜大于2．5；其二，建筑物體型應力求簡單，盡量避免立面高低起伏和平面凹凸曲折，當體型較復雜時，應用沉降縫將其劃分為若干平面形狀規(guī)則且剛度較好的單元；其三，建筑物高差不宜過大，對空間剛度較好的建筑物，其緊接部分的高差不宜超過一層，超過一層時宜用沉降縫將其分開。
2．認真分析地質資料并做好地基處理。一是對勘察單位提供的地質報告要認真分析，謹慎對待，用最科學的辦法提供地基處理方案。二是認真做好地基的驗槽工作，核對基槽尺寸是否與設計尺寸相符，實際的地質構造是否與地質報告提供的地質構造相符，有無古墓、洞穴等。三是設計中一定要做好地基的沉降量預估，在施工圖中標注沉降觀測點，注明沉降觀測的要求。四是在濕陷性黃土地區(qū)，一定按規(guī)范要求設計處理地基，并做好檢漏防水的措施。防止由于漏水造成地基的不均勻沉降而引起墻體的裂縫。
3．設置沉降縫。沉降縫的作用是將建筑物自屋頂?shù)交A分為若干個長寬比較小、整體剛度好、自成沉降體系的單元。這些單元具有調整過大不均勻沉降的能力。沉降縫的位置一般設置在下列部位：一是平面形狀復雜的建筑物的轉折部位；二是建筑物高度或荷載差異處；三是建筑物結構或基礎類型不同處；四是分期建造的建筑物交界處；五是過長建筑物的適當部位；六是地基土的壓縮性有顯著差異處。設計時要綜合考慮許多因素(如地質情況、預期沉降量、建筑體型、結構類型、美觀要求、施工情況等)，才能正確合理地布置沉降縫的位置。一般應盡可能設置在建筑物的轉折部位，以便于進行建筑的處理。
(三)防止由溫度變化和收縮引起墻體裂縫的措施
因收縮和溫度變形產(chǎn)生的裂縫，對建筑物的整體性、耐久性和外形美觀有很大影響。設計時應妥善布置墻體，盡可能避免產(chǎn)生這種縫。其主要措施如下：
一是設置溫度伸縮縫，伸縮縫是將過長的建筑物用縫分成幾個長度較小的獨立單元，使每個單元砌體因收縮和溫度變形而產(chǎn)生的拉應力小于砌體的抗拉強度，從而防止和減少墻體裂縫。伸縮縫應設置在因溫度和收縮變形引起應力集中、砌體產(chǎn)生裂縫可能性最大的地方。
二是合理設計后澆帶，將現(xiàn)澆混凝土樓蓋分段施工，使混凝土的早期收縮先行完成，然后再澆注分段間的混凝土，使之成為整體。
三是在建筑物頂層宜設置圈粱，當采用鋼筋混凝土圈梁時，在溫差較大而易引起墻體開裂的地區(qū)，圈梁不宜露在室外。
四是外露的混凝土挑檐、通長陽臺等構件，應按一定的距離設置伸縮縫。
五是為避免女兒墻開裂對整個建筑物的影響，應設法消除屋頂面層因溫度變形對女兒墻的推力作用。
六是盡量避免混凝土構件外露，設計節(jié)能型建筑。
三.結語
防止磚混結構墻體的裂縫，除從設計方面采取措施外，還必須從其他環(huán)節(jié)采取措施。應從加強施工質量的管理、加強監(jiān)理和監(jiān)督、嚴把原材料進場關、提高施工人員的素質、合理安排施工工序等方面來消除墻體的裂縫。
參考文獻
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