某砌体结构裂缝调查及原因分析

2019-07-16 11:52高海军王德志
工程质量 2019年5期
关键词:圈梁砌体墙体

高海军,王德志,黄 翔

(中国建筑科学研究院有限公司,北京 100013)

0 引 言

现阶段有大量砌体结构存在裂缝现象,为防止砌体结构因产生裂缝而影响使用,查明产生裂缝的主要原因尤其重要。本文以实际工程为例,判断裂缝产生的主要原因,并对类似工程提供参考。

1 工程概况

某建筑物为地上四层砌体结构,建筑面积约1 288m2,抗震烈度为 7 度,结构安全等级为二级,基础形式为墙下条形基础。建筑物尺寸为 8.94 mh 39.84 m。墙体标高 5.970 m 以下采用 MU 15 烧结页岩实心砖,M 10 混合砂浆,标高 5.970 m 以上采用 MU 10 烧结页岩实心砖,M7.5 混合砂浆。圈梁、构造柱、楼板均采用强度等级为 C 30 混凝土浇筑。砌体结构平面图如图1所示。

2 裂缝调查

图1 砌体结构平面图(单位:mm)

该砌体结构于 2011年3月开工,2013年11月竣工。在施工后期,该结构承重墙体出现裂缝,参建方对裂缝进行了修补工作。一段时间后墙体再次产生新的开裂,且裂缝数量及发展程度进一步增加。对裂缝位置、形态及大小进行调查,调查结果如下:

1)裂缝多分布于楼体东侧,主要为斜裂缝和水平裂缝,最大裂缝宽度达 30 mm,如图2所示;

2)裂缝所在位置的承重砌块已开裂,并延伸至上部圈梁,圈梁的裂缝形态与墙体裂缝相似,但宽度略小于墙体裂缝。圈梁最大裂缝宽度达 1.5 mm,如图3所示;

3)楼板存在多条南北向裂缝,楼面上部瓷砖已出现断裂现象,如图4所示;

4)开挖该结构条形基础,发现基础局部存在裂缝,裂缝延伸至外墙,如图5所示;

5)该建筑物场地依山而建,场地内未发现排水设施,大量雨水在场地内形成散流,沿地表漫延,并渗入松散的填土中,如图6所示。

图2 外墙裂缝

图3 内墙裂缝

图4 楼板裂缝

图5 基础裂缝

图6 场区内排水现状

3 检测及复核计算

砌体结构产生裂缝的原因主要有:地基不均匀沉降、温度变化引起的伸缩、地震等灾害作用以及砌体本身承载力不足等。该工程墙体产生了严重开裂的情况,尤其在建筑物的东侧,后续进行了上部施工质量检测、依据原规范体系对该工程进行复核计算、调查了原勘察资料并进行了补充勘察、调查了场地平整情况、进行了裂缝及沉降观测等工作。主要目的为调查裂缝产生的原因,并为后续加固处理提供依据。

3.1 结构主体施工质量检测

根据现场条件,剔凿墙体、圈梁、构造柱构件表面抹灰层,进行材料强度检测,为了排除检测方法的影响,混凝土强度采用回弹法及取芯法,砌筑砂浆强度采用点荷法及回弹法,砌筑用砖强度采用现场取样及回弹法进行检测,检测结果表明,材料强度符合设计图纸要求。

采用磁感仪、盒尺、游标卡尺等仪器结合剔凿方式对构件的钢筋配置、截面尺寸进行检测,对照原设计图纸,检测结果均满足原设计要求。

依据结构主体施工质量检测结果,该砌体结构主体施工质量满足设计图纸要求。

3.2 主体结构复核计算

依据设计图纸(不考虑现有构件的倾斜、裂缝等外观质量的影响),砌筑用砖、砂浆、混凝土抗压强度、钢筋配置、截面尺寸采用原设计参数,建立整体计算模型,采用中国建筑科学研究院有限公司编制结构分析软件 PKPM对该楼主体结构进行承载力验算分析。

验算结果表明:该结构墙体受压承载力、墙体高厚比、墙体抗震承载力均满足原设计体系规范要求。

3.3 基础复核计算

该砌体结构基础为无筋扩展基础,按照GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》中 8.1.1 条,对基础强度进行验算。无筋扩展基础(见图7)高度应满足式(1)要求:

式中:b为基础底面宽度,m;b0为基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度,m;H0为基础高度,m;tanα为基础台阶宽高比,其允许值可按 GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》中 8.1.1 条表8.1.1 选用。

图7 无筋扩展基础构造示意图

按照式(1)对该建筑物的基础宽高比进行验算,其中基础参数来自设计图纸,荷载由设计单位提供的PKPM 模型中导出。验算结果如表1所示。

表1 基础宽高比验算结果

验算结果表明,基础高宽比满足 GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》要求。

3.4 地基承载力验算

该建筑物前后共进行两次勘察,原详细勘察及加固勘察,原详勘持力层为松散卵石层,深宽修正前承载力特征值为 160 kPa。加固勘察揭露的持力层:西南角为松散卵石层、西北角为细砂层、东侧为素填土层,深宽修正前承载力特征值分别为为 180、90、90 kPa。加固勘察和详勘各土层承载力进行深宽修正,计算结果如表2所示。

现按照 GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》中 5.2.1 条~5.2.4 条,对该砌体结构地基承载力进行验算。荷载取标准组合,具体数值由设计院提供的计算书(PKPM 模型)中导出,同持力层同类型基础中选择基底反力较大的基础进行验算,验算结果如表3所示。

验算结果表明,素填土层作为持力层时,使用原详细勘察数据验算时,结果满足规范要求,而加固勘察数据验算时,结果不能满足规范要求。

4 砌体结构沉降监测

对该砌体结构进行沉降监测,沉降测点位置如图8所示,监测周期一年半,沉降监测结果如表4所示。

依据沉降监测结果可知:

1)监测点 C 27、C 28、C 31 及 C 32 处沉降偏大且沉降未达到稳定;

2)C 27、C 28、C 31 及 C 32 监测点均位于砌体结构东侧,该位置持力层为填土层。

表2 地基承载力深、宽修正计算表

表3 地基础承载力验算结果

图8 沉降观测点位置及累计沉降值(单位:mm)

表4 沉降观测数据结果

5 裂缝产生的主要原因分析

通过对砌体结构裂缝调查、检测验算及沉降监测,裂缝产生的主要原因分析如下:

1)主体结构施工质量检测及验算结果均符合设计和规范要求;

2)基础验算表明,该结构基础满足规范要求;

3)地基承载力验算表明,该砌体结构东侧持力层素填土层承载力偏小,不能满足规范要求,使该结构地基基础产生不均匀沉降,导致主体结构构件产生裂缝;

4)沉降监测结果表明,该砌体结构东侧沉降点沉降值偏大且未达到稳定,进一步说明该结构裂缝产生的主要原因为地基基础的不均匀沉降;

5)建筑场地未发现排水措施,由于地表雨水渗漏,加剧了地基基础不均匀沉降,导致裂缝持续发展[1-4]。

6 处理建议

1)建议立即组织实施场区排水;

2)建议该砌体结构东侧进行地基基础加固,加固方式可采用注浆加固、扩大基础底面积或布设钢管桩等方法;

3)地基基础加固完成后,进行建筑物沉降、倾斜和裂缝监测,待监测数据稳定并符合相关规范要求后,再进行上部结构加固施工,上部加固可采用混凝土夹板墙、粘钢或增大截面等方法。

7 结 语

针对砌体结构产生裂缝的问题,对裂缝原因进行了系统分析研究,并提出了相应的处理措施。砌体结构产生裂缝原因复杂,但通过科学的分析研究,使用合理的分析方法,找出砌体结构产生裂缝的主要原因,可以降低砌体结构产生裂缝的风险。

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