浅析砌体结构裂缝的几种原因
结合工程实践,对三种裂缝进行了分析,并对裂缝的预防和处理提出了一些看法。
关键词:砌体结构;裂缝;原因
砌体结构因其造价低廉,在我国中小城市和农村得到广泛应用。但是,由于砌体结构的特点,裂缝不可避免地会存在。裂缝最常见的原因是温度变形和地基不均匀沉降,但也有因荷载过大或截面过小而产生裂缝的,危害很大。本文根据多年从事设计工作的经验,结合工程实践经验,对三种裂缝进行了分析,并对裂缝的防治提出了自己的见解。
1温度变形
温度变形是由于温度变化引起的建筑物内外温差,混凝土板与砌体的线膨胀系数相差较大(混凝土为1×10-5/c,烧结粘土砖砌体为5×10-6/c)。混凝土板的变形会燃烧到砌体块上,从而在砌体墙中产生拉应力,使砌体墙产生裂缝。裂缝往往出现在房屋顶部附近,尤其是两端;纵墙和横墙都可能出现裂缝,寒冷地区未供暖的房屋下部可能出现冷缩裂缝。位于房屋长度中间附近的竖向裂缝也可能属于这种裂缝。最常见的裂缝形式是斜裂缝,这种裂缝一端宽,另一端薄,中间宽两端薄。其次是水平裂缝,多呈碎絮状,中间宽两头薄。厂房与客厅连接处的裂缝与屋顶的形状有关,呈近水平状,裂缝一般是连续的,接缝宽度变化不大。第三种是竖向裂缝,多由纵向收缩引起,裂缝宽度变化不大。裂缝出现的时间多在夏季或冬季之后。裂缝的发展随着气温或环境温度的变化而变化。温度最高或最低时,裂缝的宽度和长度最大,数量也最多,但不会无限扩大和恶化。
为了防止或减少温度裂缝,在设计过程中应采取必要的措施。
(1)墙体设置伸缩缝,以释放混凝土板变形产生的应力,减少裂缝的产生。伸缩缝的间距可根据规范采用。
(2)屋面设置保温层,减少室内外温差。
(3)在屋顶与墙壁的接触部位设置滑动层。
(4)在屋面下设置混凝土圈梁,拉通内外墙。
(5)采用刚度较小的轻型屋面。
(6)增加墙体的抗拉强度:
a .在墙体中设置水平钢筋;
B.顶墙用构造柱加密;
C.加强墙体薄弱部位,如在门窗洞口设置水平钢筋。以上方法可根据工程情况采取相应措施。
2地基不均匀沉降
地基不均匀沉降是由于上部结构荷载和刚度不均匀,地基承载力分布不均匀造成的。大多数裂缝出现在房屋的下部;少数可以发展到2~3层;相同高度的长型建筑,裂缝多出现在两端附近;对于其他形状的房屋,裂缝都在沉降变化剧烈的地方附近;一般出现在竖壁上,横壁上比较少见。当地基性质突变时,房屋顶部也可能出现裂缝并向下延伸,严重时可能贯穿房屋的整个高度。斜裂缝在裂缝的形状特征上更为常见,门窗入口处的裂缝较宽;其次是竖向裂缝,无论是房屋的上部,还是窗台下,或者贯穿房屋的整个高度,其形状一般都是上宽下薄;水平裂缝很少,有的出现在窗角,靠近窗尾的裂缝较宽;有些水平裂缝是由于地基局部坍塌引起的,裂缝宽度往往较大。接缝宽度出现的时间大多是在建筑完工后不久,少数工程在施工期间出现明显裂缝,严重的无法完工。裂缝的发展和变化随着地基变形和时间的增加而增加。一般地基变形稳定后,裂缝不再变化,极少数地基产生剪切破坏,裂缝发展导致建筑物倒塌。
可采取以下措施防止或减少因地基不均匀而产生的裂缝:
(1)增加基础圈梁的刚度。
(2)在底墙灰缝中设置水平焊接钢筋网,钢筋网两端可靠锚固。
(3)采用钢筋混凝土窗台板,板端嵌入墙内。
3承载能力不足
由于结构截面突变引起的应力集中,墙体局部产生裂缝。裂缝大多出现在砌体应力较高的部位。在多层建筑中,底层较为常见,但其他楼层也可能发生。轴心受压柱的裂缝往往出现在柱下部1/3的高度附近,很少出现在柱的上下端。梁下或梁垫下砌体裂缝大多是局部承压强度不足造成的。裂缝的形态特征是受压构件裂缝方向与应力一致,裂缝中间宽两端细;拉裂缝与应力方向垂直,沿灰缝开裂较为常见;弯曲裂缝在构件受拉区外缘较宽,受压区不明显,大多沿灰缝发展。砖平拱在弯矩和剪力的共同作用下可能产生斜裂缝。剪切裂缝与剪切力方向相同。裂缝大多发生在荷载突然增大时,如主梁的支撑被拆除;水池、筒仓等。
根据产生这种裂缝的根本原因,设计时应注意以下几点:
(1)结构断面变化容易减缓,避免突变引起应力集中,对不可避免的突变部位应采取加强措施。
(2)承受集中力,加刚性垫分散应力。
(3)对于受弯矩和拉力作用的砌体,可考虑配筋砖砌体或复合砖砌体,以充分发挥砌体的抗压性能和钢筋的抗拉性能。
现实中砖石建筑的裂缝随处可见,对我们的生活造成了一定的影响。设计人员在设计过程中应采取一定的措施来减少或防止砌体结构的裂缝。
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