张斌程向红
1石家庄建工集团有限公司(050000)2石家庄万成民用建筑设计有限公司(050000)
设计与施工
浅谈砖混结构墙体开裂原因及预防
张斌1程向红2
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根据砖混结构房屋的特点,详细分析了砖混结构房屋开裂的原因和规律,提出了在不同条件下预防砖混结构房屋开裂的处理措施。
砖混结构;开裂;分析预防
目前,造成砖混结构墙体开裂的原因很多,但其主要原因有两点:1)温度变化;2)地基不均匀沉降。这里就如何防止砖混结构墙体开裂谈一些看法。
当温度变化时,由于材料热胀冷缩,房屋各部分构件将产生各自不同的变形,引起彼此制约而产生应力。因屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致,屋面变形较大;屋盖和墙体之间构造处理不当,会使墙体受拉,当其剪力和拉应力大于墙体的抗剪抗拉强度时,墙体便被拉裂。这类裂缝普遍是在建筑物的顶层两端内外纵墙上,呈“八”或“X”型,有对称性,但有时仅一端有,轻微者仅在两端1~2个开间内出现,严重者会发展至房屋两端1/3纵长范围内,并由顶层向下几层发展。刚性屋面平屋顶、未设变形缝及隔热层的房屋,更易发生这种裂缝。温差裂缝的轻重程度与屋顶保温情况、室内外温差和施工质量有关,如砌体砂浆标号太低,只考虑砌体的抗压强度,砂浆标号越到上层越低。另外,房屋越高变形越大,墙体开裂情况越严重。
为了防止温度变化引起墙体开裂,可根据具体情况采取下列措施:
1)适当调整温度伸缩缝间距。《砌体结构设计规范》GB50003-2001规定,对有保温层或隔热层的屋盖每50m设一道伸缩缝,无保温层或隔热层的屋盖每40m设一道伸缩缝。这个规定是从整体结构考虑的,但对温差较大且温度变化频繁地区和严寒地区的房屋不适用,特别对于冬天有严寒、夏天有酷暑的地区,伸缩缝的最大间距除应满足《砌体结构设计规范》GB50003-2001中的规定外,伸缩缝的间距不宜大于30m。
2)当屋盖和楼板不在同一标高时,如错层房屋,应在错层处纵横墙相交点设置钢筋混凝土构造柱,并设双道圈梁与构造柱相连,以帮助墙体抵抗拉剪应力。
3)适当加大屋面层圈梁和房屋四角构造柱的配筋,提高顶层砌体的砂浆标号。
4)当有女儿墙时,女儿墙的抗风构造柱应与楼层的构造柱上下连通。
5)在建筑物两端1~2个开间内或总长1/4范围内的屋面板底设置滑动支座,让其自由伸缩。
6)做好屋面保温隔热层,这是最关键的一点。传统的做法是设一道架空隔热板,但效果不理想。采用种植屋面、储水屋面,将屋面做成太阳能集热器,把太阳能转化为电能或其他能量,这样既符合可持续发展战略,又能取得非常理想的隔热效果。
砖混结构房屋墙体开裂的另一个主要原因是建筑工程基础不均匀沉降引起建筑物横向不规则变形。当建筑物的主体刚度较差,基础不足以调整因沉降差而产生应力时,砖混结构墙体的薄弱部位便产生不同程度的拉应力和剪应力,当墙体的抗拉抗剪强度不足以抵抗变形应力时,墙体便会产生裂缝。基础不均匀沉降引起的裂缝一般在建筑物下部,由下往上发展,呈“八”字、倒“八”字、水平及竖缝。引起基础不均匀沉降的原因主要有如下几点:
1)房屋建于土质差别较大的地基上。
2)建筑物基础深浅不一。
3)房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度差别较大,基础处理不当,造成不均匀沉降。
4)房屋建于软弱土质上,如在淤泥、淤泥质土、杂填土,即使上部结构均匀,但压缩模量较小,强度较低,变形较大,荷载差异,也会引起不均匀沉降。
5)建筑物平面形状复杂,立面变化过大,长度过长等,也会产生不均匀沉降。
根据以上原因,在建筑设计和施工过程中,应结合地基基础的具体情况,做好以下预防措施:
1)当房屋建于土质差别较大的地基上,或房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度、地基基础的处理方法等有显著差别时,应在差异部位设置沉降缝,以减少因基础不均匀沉降在墙体内引起的应力,避免墙体裂缝。《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002规定,沉降缝宽度一般应大于5cm。为避免上部结构在地基沉降后相互顶撞,房屋较高时沉降缝宽度应加宽,最大可达12cm。
2)将门窗洞口上的钢筋混凝土过梁与内墙钢筋连接起来,形成一个连续过梁,以增强房屋整体刚度。
3)尽量避免用软弱土层做持力层,若无法避免,可调整上部结构刚度,或采用筏式基础,以减少建筑的沉降。
4)房屋的纵墙宜贯通,横墙的间距不宜过大。
5)对于地基持力层不均匀的建筑物,应根据实际情况,将局部基础适当加深或加宽。或将局部设计成板带基础,降低基底应力,尽量达到地基均匀沉降。
6)在施工过程中应尽量避免对地基土的扰动,做好排水处理。建筑物四周建好散水坡及排水地沟,避免地表水浸泡基础而引起局部下沉。
7)设计时严格按规范设置构造柱和圈梁,必要时可增加圈梁道数,以提高上部结构的刚度。当建筑物屋层较高且大时,在窗顶增设一道圈梁,效果更好。