目前,在一般民用建筑中,磚混結(jié)構(gòu)房屋因其造價(jià)相對(duì)較低,且具有較好的隔熱、隔音性能,仍被廣泛采用。但其砌體強(qiáng)度較小,結(jié)構(gòu)自重大,砂漿和磚石之間的粘結(jié)力較差,抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度較低,砌體易于開(kāi)裂。砌體裂縫不僅種類(lèi)繁多,形態(tài)各異,而且較普遍,輕微者影響建筑物美觀,造成滲漏水,嚴(yán)重者降低建筑結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、穩(wěn)定和整體性、耐久性,甚至還會(huì)導(dǎo)致整體倒塌的重大質(zhì)量事故。本文就如何防止磚混結(jié)構(gòu)墻體開(kāi)裂談一些看法。
1 溫度變化引起墻體開(kāi)裂的原因剖析及預(yù)防
1.1溫度變化引起墻體開(kāi)裂的原因剖析
當(dāng)溫度變化時(shí),由于材料熱脹冷縮,房屋各部分構(gòu)件將產(chǎn)生各自不同的變形,引起彼此制約而產(chǎn)生應(yīng)力。因屋面混凝土與墻體的線膨脹系數(shù)不一致,屋面變形較大;當(dāng)屋蓋和墻體之間構(gòu)造處理不當(dāng),會(huì)使墻體受拉,當(dāng)其剪力和拉應(yīng)力大于砌體的抗剪抗拉強(qiáng)度時(shí),墻體便被拉裂。這類(lèi)裂縫普遍是在建筑物的(特別是那些縱向較長(zhǎng)的)頂層兩端內(nèi)外縱墻上,其形態(tài)呈“八”字或“X”型,且顯對(duì)稱(chēng)性,但有時(shí)僅一端有,輕微者僅在兩端1～2個(gè)開(kāi)間內(nèi)出現(xiàn),嚴(yán)重者會(huì)發(fā)展至房屋兩端1/3縱長(zhǎng)范圍內(nèi),并由頂層向下幾層發(fā)展。此類(lèi)型縫對(duì)那種剛性屋面平屋頂、未設(shè)變形縫、隔熱層的房屋,更易發(fā)生。溫差裂縫的輕重程度與屋頂保溫情況、室內(nèi)外溫差和施工質(zhì)量有關(guān),如砌體砂漿標(biāo)號(hào)太低,在以往的設(shè)計(jì)中只考慮砌體的抗壓強(qiáng)度,砂漿標(biāo)號(hào)越到上層越低。
1.2溫度變化引起墻體開(kāi)裂的預(yù)防
為了防止溫度變化引起墻體開(kāi)裂,可根據(jù)具體情況采取下列措施:
1.2.1適當(dāng)調(diào)整溫度伸縮縫間距。設(shè)計(jì)規(guī)范《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003-2001中對(duì)有保溫層或隔熱層的屋樓蓋規(guī)定每50米設(shè)一道伸縮縫,無(wú)保溫層或隔熱層的屋蓋規(guī)定每40米設(shè)一道伸縮縫,這個(gè)規(guī)定是從整體結(jié)構(gòu)考慮的,但對(duì)溫差較大且溫度變化頻繁地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)的房屋及構(gòu)筑物不適用,特別對(duì)于冬天有嚴(yán)寒,夏天有酷暑的地區(qū),伸縮縫的最大間距除應(yīng)滿(mǎn)足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003-2001中的規(guī)定外,伸縮縫的間距不宜大于30m。
1.2.2當(dāng)房屋的屋蓋和樓板不在同一標(biāo)高時(shí),如錯(cuò)層房屋,應(yīng)在錯(cuò)層處縱橫墻相交點(diǎn)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱并設(shè)雙道圈梁與構(gòu)造柱相連,以幫助墻體抵抗拉剪應(yīng)力。
1.2.3適當(dāng)加大屋面層圈梁和房屋四角構(gòu)造柱的配筋和提高頂層砌體的砂漿標(biāo)號(hào)。
1.2.4當(dāng)有女兒墻時(shí),女兒墻的抗風(fēng)構(gòu)造柱應(yīng)與樓層的構(gòu)造柱上下連通。
1.2.5在建筑物的兩端的1～2個(gè)開(kāi)間內(nèi)或總長(zhǎng)1/4范圍內(nèi)的屋面板底設(shè)置滑動(dòng)支座,讓其自由伸縮。
1.2.6做好屋面保溫隔熱層,這是最關(guān)鍵的一點(diǎn)。傳統(tǒng)的做法是設(shè)一道架空隔熱板,但效果不理想,筆者建議采用種植屋面和儲(chǔ)水屋面,或者使屋面做成太陽(yáng)能集熱器,把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能或其他能量,這樣既符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,又能取得非常理想的隔熱效果。
2 基礎(chǔ)不均勻沉降引起墻體開(kāi)裂的原因剖析及預(yù)防
2.1基礎(chǔ)不均勻沉降引起墻體開(kāi)裂的原因剖析
磚混結(jié)構(gòu)房屋墻體開(kāi)裂的另一個(gè)主要原因是建筑工程基礎(chǔ)不均勻沉降引起建筑物橫向不規(guī)則變形,當(dāng)建筑物的主體剛度較差,基礎(chǔ)不足以調(diào)整因沉降差而產(chǎn)生應(yīng)力時(shí),便會(huì)使磚砌體的薄弱部位產(chǎn)生不同程度的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力,當(dāng)砌體的抗拉抗剪強(qiáng)度不足以抵抗變形應(yīng)力時(shí),墻體便會(huì)產(chǎn)生裂逢,基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫一般在建筑物下部,由下往上發(fā)展,呈“八”字、倒“八”字、水平及豎縫。當(dāng)長(zhǎng)條形的建筑物中部沉降過(guò)大,則在房屋兩端由下往上形成正“八”字縫,且首先在窗對(duì)角突破。反之,當(dāng)兩端沉降過(guò)大,則形成的兩端由下往上的倒“八”字縫,也首先在窗對(duì)角突破,還可在底層中部窗臺(tái)處突破形成由上至下豎縫。當(dāng)某一端下沉過(guò)大時(shí),則在某端形成沉降端高的斜裂縫。當(dāng)縱橫墻交點(diǎn)處沉降過(guò)大,則在窗臺(tái)下角形成上寬下窄的豎縫,有時(shí)還有沿窗臺(tái)下角的水平縫。當(dāng)外縱墻呈凹凸形時(shí),由于一側(cè)的不均勻沉降,還可導(dǎo)致在此處產(chǎn)生水平推力而組成力偶,從而導(dǎo)致此交接處的豎縫。引起基礎(chǔ)不均勻沉降的原因主要有如下幾點(diǎn):
2.1.1房屋建于土質(zhì)差別較大的地基上;
2.1.2建筑物基礎(chǔ)深淺不一;
2.1.3房屋相鄰部分的高度、荷重、結(jié)構(gòu)剛度差別較大及基礎(chǔ)處理不當(dāng)造成不均勻沉降;
2.1.4建于軟弱土質(zhì)上,如在淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土上,即使上部結(jié)構(gòu)均勻,但由于壓縮模量較小,強(qiáng)度較低,變形較大,因荷載差異也會(huì)引起不均勻沉降;
2.1.5建筑物平面形狀復(fù)雜,立面變化過(guò)大,長(zhǎng)度過(guò)大等,也會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降。
2.2基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫預(yù)防
根據(jù)以上原因,在建筑設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中,應(yīng)結(jié)合地基基礎(chǔ)的具體情況,做好以下預(yù)防措施:
2.2.1當(dāng)房屋建于土質(zhì)差別較大的地基上,或房屋相鄰部分的高度、荷重、結(jié)構(gòu)剛度、地基基礎(chǔ)的處理方法等有顯著差別時(shí),應(yīng)在差異部位設(shè)置沉降縫,將其劃分成剛度較好、長(zhǎng)度變化較小的幾個(gè)單元,可以減少因基礎(chǔ)不均勻沉降在樣體內(nèi)引起的應(yīng)力,避免墻體裂縫。規(guī)范規(guī)定《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002的沉降縫寬度一般應(yīng)大于5厘米,為避免上部結(jié)構(gòu)在地基沉降后相互頂撞,房屋較高時(shí)應(yīng)加寬,最大可達(dá)12厘米以上。
2.2.2加強(qiáng)門(mén)窗洞口外的剛度,將門(mén)窗洞口上的鋼筋混凝土過(guò)梁與內(nèi)墻鋼筋連接起來(lái),形成一個(gè)連續(xù)過(guò)梁,以增強(qiáng)房屋整體剛度。
2.2.3盡量避免用軟弱土層做持力層,若無(wú)法避免,可調(diào)整上部結(jié)構(gòu)剛度,或采用筏式基礎(chǔ),以減少建筑的沉降。
2.2.4房屋的縱墻宜貫通,橫墻的間距不宜過(guò)大,一般小于建筑寬度的1.5倍左右。
2.2.5對(duì)于地基持力層不均勻的建筑物,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,將局部基礎(chǔ)適當(dāng)加深或加寬,或局部設(shè)計(jì)成板帶基礎(chǔ),降低基底應(yīng)力,盡量達(dá)到地基均勻沉降。
2.2.6在施工過(guò)程中應(yīng)盡量避免對(duì)地基土的擾動(dòng),做好排水處理,完工后建筑物四周做好散水坡及排水地溝,避免地表水浸泡基礎(chǔ)而引起局部下沉。
2.2.7設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格按規(guī)范設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁,必要時(shí)可增加圈梁道數(shù),以增加上部結(jié)構(gòu)的剛度,當(dāng)建筑物屋層較高且大時(shí),在窗頂增設(shè)一道圈梁,效果更好。
3 結(jié)構(gòu)裂縫的原因剖析及預(yù)防
3.1結(jié)構(gòu)裂縫的原因剖析
3.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)差錯(cuò)。由于結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算遺漏,設(shè)計(jì)差錯(cuò),構(gòu)造不合理,荷載過(guò)大而構(gòu)件截面尺寸偏小,砌體受壓面積不夠原因,造成結(jié)構(gòu)本身先天不足。
3.1.2因埋設(shè)各種管線穿過(guò)墻體破壞了砌體整體性,減少了砌體截面面積,削弱了砌體承載力。
3.1.3砌體施工質(zhì)量低劣。由于砌筑用磚和砂漿強(qiáng)度等級(jí)低,水平灰縫砂漿不飽滿(mǎn),組砌不符合要求,降低了砌體承載能力。
3.1.4使用不當(dāng)。由于改變房屋用途,加大使用荷載或增加振動(dòng)力,破壞墻體。
3.2結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防
3.2.1正確進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)資料要經(jīng)過(guò)層層把關(guān)核算。
3.2.2卸載。對(duì)由于荷載過(guò)大,砌體強(qiáng)度低,已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的墻體,可采用減輕上層結(jié)構(gòu)自重與使用荷載的方法,或在其頂部砌體內(nèi)增設(shè)鋼筋混凝土過(guò)梁,承擔(dān)上部荷載。
總之,在房屋建設(shè)中,除施工時(shí)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和規(guī)范操作外,設(shè)計(jì)人員還應(yīng)根據(jù)建筑物的特點(diǎn)、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和氣候特征等做好設(shè)計(jì)工作,嚴(yán)把設(shè)計(jì)關(guān),就一定能夠降低和防止磚混結(jié)構(gòu)墻體開(kāi)裂的現(xiàn)象發(fā)生。
