美国砌体结构房屋裂缝控制

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1、砌体结构理论与新型墙材应用美国砌体结构房屋裂缝控制梁建国1方亮1，2彭茂丰2(1．长沙理工大学桥梁与结构工程学院，长沙410076；2．湖南农业大学)摘要：本文对美1重12005年版的砌体结构规范的裂缝控制做了简要介绍。供我国砌体结构设计规范的修订时参考。关键词：砌体；配筋砌体；裂缝；标准砌体房屋的裂缝问题在美国也是工程界十分重视的问题。从近年来修订的标准来看。从材料标准到应用标准，控制裂缝的措施也在不断地更新和改变。但总的来说。美国控制砌体房屋裂缝主要是从材料、设计等多方面来加以控制。下面就美国的ASTM材料标准和应用最为普遍的砌体结构规范【11、【

2、21及相关文件所规定的砌体房屋裂缝问题做一个综合介绍，以供我国砌体结构设计规范修编参考。1产生裂缝的原因砌体因温度或湿度的改变而产生体积变化。体积变化、荷载作用下的弹性变形、徐变及其他因素都可产生变形。约束这些变形，在结构构件中就会产生应力。导致开裂。1．1温度变形所有墙体材料在温度改变时会产生膨胀或收缩。无约束条件时，这种变形理论上是可逆的。温度变形为材料线胀系数与温度改变和构件长度的乘积。各种建筑材料线胀系数的取值见表1。温度改变按墙中平均温度计算。对实心墙，按墙中点温度计算；对双叶墙，空气或者隔热层将两叶墙分开，按各叶的中点温度计算，且每叶墙的温

3、差不同。砖墙的表面温度要比周边温度高很多，主要影响因素有墙的朝向、颜色、墙体类型、隔热层及其位置等。朝南的深色墙体的表面温度可能高达600C，而周围空气的温度只有380C。带隔热层的102ram厚的砖饰面墙的平均温度接近砖表面温度。不带隔热层或者较厚的墙体的平均温度比外表温度低。砖墙经历的温度变化范围为砌体高温和低温的平均温度差。实际工程中这个温差取380C。1．2潮湿变形砌体材料一般随着含水量的增加而膨胀。减少而收缩。有的建筑材料，这些变形是可逆的，而对于另一些材料是不可逆的或部分可逆。1．2．1粘土砖砌体粘土砖暴露在水或潮湿空气中。会随时间慢慢膨胀

4、。在正常温度下干燥时，这种变形是不可逆的。出炉冷却时砖的体积最小，从那时起由于吸收潮湿．尺寸随时间而增加。前面几周内膨胀很快发生．且会以很低的速度持续多年，如图1。砖的湿胀性能主要取决于原材料．其次是烧结的温度。同种原材料低温烧结的砖．其湿胀较高温烧结大。在砌体中，砖的湿膨胀会由于砂浆的收缩而有所减少。由于砖在墙体中所占的面积较大，砖砌体仍然表现为192表1建筑材料的设计线胀系数材料设计线胀系数／x10-qoC砖砌体7．2混凝土砌体8．1混凝土9．9结构钢11．7蒸压加气混凝土8．1oO．51．01．52．02．53．03．54．04．5时间／年图1砖

5、的湿胀裂缝控制与工程设计湿膨胀。预计总的湿胀变形是很困难的．一般采用长度乘以潮湿变形系数来确定。文献121．线性潮湿变形系数取：对砖砌体取3x10。4mm／mm；对砖饰面墙取5x10。mm／mm。饱和状态下，砖的霜冻也会产生膨胀。霜冻膨胀对总膨胀的影响较小。砖砌体霜冻变形系数一般取2x10-4mm／mm。吸水饱和的砖一般在一10。C以下时发生霜冻膨胀，其变形可以忽略。1．2．2混凝土砌体混凝土制品由裹有水泥的骨料混合体组成，水泥与骨料紧密粘结一起。一旦混凝土浇注，裹满水泥浆的骨料混合体会随着含水率的增加而膨胀，随着含水率的减少而收缩。因而干燥收缩是含水

6、量改变的作用。尽管砂浆、灌浆和混凝土砌块都是混凝土制品，由于砌块在墙中占的比重最大，它的收缩对整个墙的收缩起主导作用。因此仅仅用砌块的收缩特性来建立墙体的裂缝控制设计准则。对于单个砌块．其收缩量与以下因素有关：砌筑时的含水量、水泥的性质和用量、骨料类型、搅拌、养护和干湿循环。(1)用“湿”的砌块砌筑的墙的干燥收缩比用“干”的砌块要大。(2)水泥含量的增大将增大干燥收缩。(3)易于体积改变的骨料将导致干燥收缩增大。(4)经历一个lj2_lz干燥循环的砌块在以后的干燥循环中不再受到大的收缩。含水率变化产生的混凝土砌块的线性干燥收缩值通过ASTMC426t4

7、1确定，它是饱和到平衡含水率(相对含水率约17％)范围内的收缩值，一般为2x10--4至4．5x10-4mm／mm。1．3碳化收缩碳化收缩是由于水泥水化物与空气中二氧化碳之间的一种不可逆的反应，它慢慢持续好几年。目前美国也没有碳化收缩的试验方法标准．美国砌块协会(NCMA)建议取2．5x10-4mm／mm。1．4弹性变形弹性变形是由于结构上各种荷载作用产生的可逆变形。尤其重要的是。对于支承于框架结构上的填充墙和饰面墙，由于主体结构的变形而产生不均匀的变形。从而导致开裂。这时的框架填充墙就成了承重墙。1．5徐变徐变或塑性流动．是荷载或应力作用下材料的持续

8、的不可逆变形。砌体和混凝土的徐变变形量取决于：应力大小、材料龄期、应力时间长短、材料质量和环境