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1、浅析砌体结构裂缝原因及防治措施 摘要:砌体结构开裂是非常普遍存在的技术问题,由于导致裂缝因素的多元性和不定性,裂缝问题一直受到人们的关注。本文通过对砌体结构经常出现的裂缝进行归类分析其成因,并根据裂缝的特征及发展提出控制措施。 关键词:砌体结构;变形裂缝;裂缝原因;措施 在各种直接荷载作用下,墙体产生的裂缝称为受力裂缝;而砌体因温度、收缩、变形或地基不均匀沉降等引起的裂缝是非受力裂缝,又称变形裂缝。变形裂缝占砌体房屋裂缝中的80%以上,其中因地基不均匀沉降而引起的裂缝更为突出和引人关注。相对于受力裂缝,变形裂缝的产生机理和影响因素复杂
2、得多,本文主要分析砌体结构由地基不均匀沉降和温度引起的变形裂缝。 一、地基不均匀沉降引起的裂缝 在软土、填土、暗渠、沉陷区以及各种不均匀地基上建造结构物,虽然比较均匀,但是荷载差别过大或结构物刚度差别悬殊时,地基不均匀沉降均能引起裂缝。 1.1地基不均匀沉降裂缝 地基不均匀沉降裂缝的形态是多种多样的。裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝。地基不均匀沉降裂缝常见的有正八字裂缝和斜向裂缝。沉降裂缝多出现在房屋中下部且发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大。 1.2地基不均匀沉降裂缝的产生机理 (1)墙体中下部区域的斜向裂缝 一般情况下,地基
3、受到上部结构传递的压力,引起地基的沉降变形呈凹形,常称为“盆形沉降曲面”,这是由于中部压力相互影响高于边缘处相互影响,以及边缘处非受荷载区地基对受荷载区下沉有剪切阻力等共同作用的结果,导致地基反力在边缘区较高。 (2)墙体端部区域斜向裂缝 当地基中部有回填砂、石,或中部地基坚硬而端部软弱,或由于荷载相差悬殊,建筑物端部沉降大于中部时,会形成负弯矩。主拉应力将引起墙体端部出现倒八字裂缝。局部的沉降不均不仅可以引起斜裂缝,还可能引起砌体的水平裂缝。 1.3影响地基沉降裂缝的因素 地基、基础、建筑物构成一个整体,共同工作。其内力和变形形态
4、与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸、形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。 (1)建筑物与地基的相对刚度 首先,建筑物的长度和宽度越小,基础的抗弯刚度越大,建筑物与地基的相对刚度就越大。这时在外荷载作用下,地基的反力向两端集中,则中部弯矩较大,这就需要结构具有足够的强度,满足结构物最大弯矩的要求;其次,在较差的地基上,地基的变形模量较高,而基础的抗弯刚度较小,结构物的几何尺寸较长,则柔性指数相应增大。 (2)徐变 建筑物的下沉、水平位移、温度、湿度变化引起的变形,除了绝对值外,变形速率是一个重要因素。只要变形是缓慢的,
5、则多数建筑物能经受较大的变形而不破坏,其主要原因就是由于建筑材料一般都具有徐变特性,在变形过程中,其内应力会随着变形速度的下降而降低。3 (3)建筑物的形状 平面形状复杂的建筑物,如“I”、“T”、“L”、“E”字形等,在纵横单元交叉处基础密集,地基附加应力重叠,使地基沉降量增大。同时,此类建筑物整体性差,刚度不对称,在地基产生不均匀沉降时容易发生墙体开裂。 二、砌体房屋的温度变形裂缝 2.1温度裂缝的主要形态 最常见的温度裂缝出现在混凝土平屋盖房屋的顶层两端墙体和山墙上。如在门窗洞边的正“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、平屋顶下
6、或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝、以及水平包角裂缝(包括女儿墙)等,其中顶层两端纵墙墙体门窗洞边的正“八”字斜裂缝最为普遍。 2.2温度裂缝产生机理 对于砖砌体结构,砖砌体的线膨胀系数5×10-6,是混凝土的一半。当外界温度升高时,混凝土屋盖变形大,墙体变形相对较小,导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。使屋盖受压,墙体受拉、受剪。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。 混凝土砌块墙体的线膨胀系数与混凝土屋盖相同。在夏季阳光照射下,两者之间存在一定的温差。屋面最高温度可达40℃～50℃,而顶层外墙平均
7、最高温度约为30℃～35℃。屋面和顶层外墙存在10℃～15℃的温差,两者的温差可能引起墙体开裂。在相同受力状态下,混凝土砌块抵抗拉力和剪力的能力要比砖砌体小很多,所以更容易开裂。对于顶层墙体,墙体的压应力较小,墙体的剪应力近似等于主拉应力。 三、裂缝的处理 对于砌体裂缝的处理,从安全性方面考虑,对受力裂缝都应采取措施进行处理。对非受力产生的纵横墙连接处通长竖向裂缝、最大宽度大于5mm的墙身裂缝和宽度大于1.5mm的砖柱裂缝必须采取措施进行处理;从正常使用性方面考虑,对宽度大于1.5mm的墙身裂缝及出现裂缝的砖柱应采取措施进行处理。 砌
8、体裂缝是房屋结构缺陷的最直接反映,部分应采取加固措施进行处理。常用的砌体承载能力及稳定性加固方法有扶壁柱法和钢筋网水泥砂浆法,砖柱有截面增大法和外包角钢法。 3.1扶壁柱法加固
