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建筑結構裂縫的成因及防治措施

放大字體  縮小字體 發布日期:2007-09-24  來源:《學術論壇》  作者:吳高飛
核心提示:建筑結構裂縫的成因及防治措施

摘 要:如何有效的控制建筑物中裂縫的產生是人們一直所關注的問題。本文分析了建筑物中墻體裂縫和混凝土裂縫產生的機理,提出了相應的解決措施,并指出只有經過精心的設計與施工, 才能防止建筑物裂縫的產生。

關鍵詞:建筑物 裂縫 防止

中圖分類號:TU362 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2006)11(c)-0174-01

  建筑物的裂縫影響建筑結構的整體性和使用功能,也會給用戶造成不安全感,但是只要裂縫在不危及結構安全和使用時卻容易被人們忽視。然而有裂縫建筑物在地震荷載等隨機載荷的作用下,往往容易引起前提破壞,因此在建筑設計和施工過程中應采取相應的預防措施,使裂縫得到有效的控制。

1 墻體裂縫的成因分析

1.1 地基不均勻沉降引起墻體裂縫分析

  在地基土質較好且較均勻時,房屋地基不均勻沉降的值是較小的,且在房屋的長高比不大的情況下,一般對房屋的安全使用不會產生太大的影響。但當房屋修建在濕陷地基、軟弱地基時,容易發生不同程度的壓縮沉陷,使基礎變形,從而引起墻體裂縫的產生。房屋長高比如設計過大,建筑物的整體剛度就差,如果地基沒有經過加固處理的話,那么墻體就可能出現嚴重的裂縫。這種裂縫往往對稱的發生在縱墻的兩端,并且向沉降較大的方向傾斜,呈正八字形裂紋,且上部裂縫小,下部裂縫大。當建筑物高差較大或所承受的荷載差異較大,而在高低差異或載荷差異較大的交接部位未留設沉降縫,此時在交接部位最容易產生裂縫,裂縫通常位于層數低或荷載輕的部分,朝著層數高的荷載重的部分傾斜。

1.2 溫度變化引起的墻體裂縫

  建筑物的使用條件復雜,容易受溫度、季節變化的影響。而一般材料均有熱脹冷縮性質,房屋結構由于周圍溫度變化引起熱脹冷縮變形, 稱為溫度變形。如果結構不受任何約束, 那么在結構中就不會產生附加應力,如果材料的線膨脹系數不一樣,且結構受約束,就會產生溫度變形。鋼筋混凝土屋面板的線膨脹系數遠大于磚的線膨脹系數,從而使得屋面板的變形要比磚墻的變形大,故在墻體與屋面板的接觸面上就產生了剪力,該剪力使得墻體出現裂縫。

  溫度應力能夠引起八字形裂縫、水平裂縫、包角裂縫、女兒墻根部和豎向裂縫。在房屋縱向兩端對稱產生正八字裂縫,縱墻上有窗沿的,裂縫一般均通過窗口對角線;靠窗的一端,裂縫寬度較大。平屋頂房屋, 有時在屋面板底部附近或頂層圈梁附近, 沿外墻頂部會出現縱向水平裂縫和包角裂縫,這是由于屋面和墻體的變形不一致而引起的向外或向內推拉力產生的。女兒墻根部由于受到屋面變形引起的推拉力,使女兒墻根部的砌體出現外傾現象, 形成水平裂縫。

2 混凝土結構裂縫的成因分析

2.1 混凝土凝結過程引起的開裂

  混凝土在初凝前,骨料經振動后內部空隙中水分空氣上浮,但粗骨料卻向下沉中,無筋混凝土中骨料全面均勻下沉,表面不會出現裂縫;而鋼筋混凝土在初凝前的粗骨料下沉則會產生沿鋼筋方向的開裂,這種裂縫一般只到鋼筋面就再不會向下延伸。混凝土凝結時失水過多的干縮也會引起開裂,這種裂縫一般發生在高氣溫施工條件下的薄體混凝土結構中,高溫天氣下的開裂尤其明顯,深度可達到板厚的1/2。

2.2 混凝土自身應力產生的裂縫

  混凝土在強度達到設計要求后,即使沒有任何荷載的作用時其自身的徐變也會產生裂縫,這種現象通常發生在高溫季節,裂縫形式為上下貫通,在地下室墻壁上、剪力墻壁上會呈現出較有規律的開裂。這是由混凝土的自應力引起的裂縫,其原因是混凝土在水化熱達到一定溫度后,混凝土的膨脹應力逐漸消失并開始收縮,但此時混凝土已有了一定的強度,因此收縮會形成較有規律的裂縫。

2.3 溫度應力產生的裂縫

  混凝土的強度增長過程中外部環境會時常變化,不同溫度和濕度的變化會產生溫度應力。由于墻體等材料的熱膨脹系數和混凝土的不一樣,它們產生的變形也就不一致,而墻體和混凝土是互相約束的,由此產生的不均勻變形便產生局部裂縫。

3 墻體裂縫的防治措施

3.1 設計措施

  要做好建筑結構設計的前期工作,綜合分析建筑物的結構類型、承載基礎及地基類型,使結構布置盡量合理。橫墻的間距不宜超過建筑物高度的1.5 倍,建筑物的長高比一般宜控制在2 . 5 以下。高度、荷載差異較大的部位容易產生由于地基的不均勻沉降導致的裂縫,因此在適當的部位應設置沉降縫。為了避免溫度裂縫的產生,要從設計上采取預防措施,對于總長超過45m 的長條形建筑應設置溫度伸縮縫;非承重墻的厚度,宜設為240 墻,以加強內墻對溫差的抗變能力;屋面承受的溫度變化最大,產生溫度應力也最大的,在設計過程應采取加強措施。

3.2 施工措施

  嚴格控制砌塊和黃砂的質量,齡期不足28d 的砌塊或濕砌塊嚴禁使用,砌筑和粉刷用的砂采用潔凈中砂,以保證砂漿的強度;在結構封頂后應先做屋面保溫隔熱層,后做頂層的內外粉刷,以減少溫差效應,能有效的控制墻體裂縫;施工進度合理,不得不切實際的提前完工;外粉刷應等房屋的結構封頂至少15 天后再進行,待墻體干縮穩定后再粉刷能避免日后粉刷龜裂。

4 混凝土裂縫的防治措施

4.1 采取溫度控制的措施

  采用改善骨料級配、摻混合料、或加引氣劑塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量,在混凝土拌合時可在水中加冰塊,或將碎石冷卻后再拌合以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑時應減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;可在混凝土中埋入冷卻管,通人冷水降溫;合理規定拆模時間,不得為趕工期而提前拆模;當氣溫降低幅度大時應進行表面保溫,防止混凝土內外溫差過大。

4.2 改善約束條件措施

  合理地對混凝土分縫分塊以避免基礎過大起伏,合理安排施工工序,避免混凝土在達到設計強度前因過大的高差而產生不均勻載荷。改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強混凝土養護,防止表面干縮。應注意避免貫穿裂縫的產生,因為其一旦出現,要恢復其結構的整體性就很困難的,施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。另外正確使用外加劑也是減少裂縫的措施之一。

  此外,混凝土結構的設計對裂縫的產生也有很大影響,根據建筑結構類型合理的選擇基礎類型,防止由地基的不均勻沉降產生的裂縫,根據當地環境合理的選用混凝土原材料和配合比,盡量減少由環境因素造成的裂縫。

5 結語

  要控制建筑物的裂縫,必須雙管齊下,除了在設計中采取相應的措施外,施工過程也很關鍵,只有兩者同時結合,建筑物裂縫的控制才能取得滿意的效果。

參考文獻

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