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建筑工程砖混结构设计中裂缝问题的分析探讨
砖混结构就是竖直承重构件用砖砌体,而水平承重构件用混凝土,由这两种材料混合建造的结构。由于砖混结构造价低、取材方便、性能良好而被广泛应用。砖混结构在建设和使用过程中会出现不同程度、不同形式的裂缝,这是一个相当普遍的现象。本文就砖混砌体产生裂缝的原因和防治措施进行介绍。
??【关键词】砖混结构;裂缝;原因;防治
??1、 砖混结构的现状
??砖混结构是目前我国城乡住宅建筑和学校公寓等普遍采用的形式。砖混结构房屋在建设和使用过程中出现的墙体裂缝,是相当普遍的现象,也是长期困扰着工程技术人员的技术难题。虽然结构设计是建立在强度设计的极限承载力基础上的,但大多数工程的使用标准却是由裂缝控制的,结构的破坏和倒塌也都是从裂缝的扩展开始的,如强烈地震后震区的建筑物上都布满了 各种各样的裂缝等。所以人们对裂缝往往产生一种破坏前兆的恐惧感。
2、 砖混结构的优缺点
??2.1 用砖砌体做承重内外墙、钢筋混凝土做楼板的砖混结构房屋在我国住宅建筑中占较大比重,这是因为它具有如下的优点:
??(1) 易于取材,施工方便:由于能制砖的粘土几乎到处都有,大规模的砖瓦厂很多,分布也广,我国前些年粘土砖的产量超过6千亿块,掌握砌筑技术的瓦工也很多。和钢筋混凝土结构相比,采用砖混结构可以节约水泥、钢材和木材。
??(2) 材料性能稳定:烧透的砖具有很好的化学稳定性和大气稳定性。意大利帕维亚900年前建造的意大利契维克(Civic)塔倒塌后的研究表明,其中砖的风化和因冻融循环乃至侵蚀因素导致材料性能退化的现象仅发生在表面1-2cm的范围内。我国嵩岳寺砖塔迄今已经历1400余年的风风雨雨,虽有一定的风化,但仍屹立于万山丛中。
??(3) 保温隔热性能好:砖混结构房屋的砖墙墙保温性优于混凝土墙板和其他墙体材料。
??2.2 砖混结构的不足之处
??(1) 砖混结构自重大。砖砌体强度不高,特别是抗拉、抗剪强度很低,因此砖混结构截面尺寸一般较大,体积大,自重也大。材料用量多,也加重了运输任务。同时自重大,对基础和抗震也都是不利的。
??(2) 砖混结构基本上采用手工方式砌筑,工作量大,劳动强度高,生产效率低。
??(3) 无筋砖砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度低,延性差,因此抗震性能差。
3、 砖混结构裂缝产生的原因
??引起砖混结构房屋墙体裂缝的因素很多,既有地基、温度、干缩,也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及缺乏经验等。现就温度和地基不均匀沉降原因引起的墙体裂缝进行理论分析研究。
??3.1 温度变化的影响
?? 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;当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砌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(特别是那些纵向较长的)顶层两端内外纵墙上,其形态呈“八”字或“X”型,且显对称性,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。
??3.2 地基不均匀沉降引起的裂缝
?? 由于地基变形所引起的事故,占工程事故的80%以上,建造在软土地基、不均匀地基、冲沟、古河道、填土区的地基,湿陷性、膨胀性、可液化地基,不稳定地基上的建筑,极易产生下沉裂缝。建筑物在使用过程中,由于外来因素的影响:如地下水的升降,上下水管漏水,绿化浇水,近邻新建工程,近邻有深基坑开挖,大面积堆载,近邻打桩工程,振动影响等,均会对原有建筑造成不利影响,地基变形引起墙体裂缝。裂缝在楼层上的分布一般下层比上层严重,裂缝的形状有竖向裂缝、水平裂缝。
??4、 防治措施
??4.1 温度应力裂缝的防治
??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。设计规范《砌体结构设计规范》GB50003-2001 中对有保温层或隔热层的屋楼盖规定每50米设一道伸缩缝,无保温层或隔热层的屋盖规定每40米设一道伸缩缝,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及构筑物不适用,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)当房屋的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和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)在建筑物的两端的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,笔者建议采用种植屋面和储水屋面,或者使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。
??4.2 地基不均匀沉降裂缝的防治
??4.2.1 对新建建筑工程需进行地基勘察,了解地基土的分布情况、分层情况、水位情况、土体的性质,对湿陷性土、松散的填土、半软半硬的地基等情况应引起足够的重视。要有针对性地对地基进行处理,使处理后的地基有足够的承载力,刚度较好,使地基的半软半硬、软弱性、湿陷性等得到有效改善。基础应有足够的刚性与整体性,优先采用筏片基础,刚性好的基础可以调整上部建筑压力作用下沉降的不均匀,使沉降基本均匀,且沉降量小。上部结构有一定的整体性与均匀性,圈梁、构造柱要按规范布置,墙体应分布均匀,避免部分墙体小;各层楼板采用钢筋混凝土现浇楼板。总之,通过地基、基础、上部结构三方面采取措施,避免地基的不均匀沉降。
??4.2.2 对已有建筑,因各种因素,如地下水位变化、地基湿陷性未做处理、不均匀土体未做处理、基础刚度差、上部建筑的整体性不佳等,地基发生不均匀沉降,上部墙体裂缝。治理上需首先了解建筑物所处场地的地质情况、地下水位情况及使用情况,使用过程中是否往地基中跑过水,地基土是否有湿陷性等,通过调查了解与分析,弄清地基下沉的原因。有针对性地对地基进行加固,使加固后地基的湿陷性得到消除,承载力得到提高。地基加固后,沉降观测一段时间,沉降稳定后对上部结构进行加固,加固好的建筑可以正常使用。 |
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