关键词:建筑物构件施工裂缝
中图分类号:TV523文献标识码:A文章编号:
施工项目质量问题的分析,是正确拟定质量事故处理方案的前提,是明确质量事故责任的依据。为此,要求对质量问题的分析力求全面、准确、客观;对事故的性质、危害、原因、责任都不能遗漏。要有科学的论证和判断;言之有理:论之有据,方能达到统一认识的目的。
一、墙体裂缝分析
在混合结构中墙体裂缝是常见的质量问题,引起裂缝的原因有地基不均匀沉降、温度应力、地震力、膨胀力、冻胀力、荷载和施工质量等。现就地基不均匀沉降和温度应力引起墙体裂缝特征分析如下:
房屋的全部荷载最终通过基础传给地基,而地基在荷载作用下,其应力是随深度而扩散,深度大,扩散愈大,应力愈小;在同一深处,也总是中间最大,向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用,即使地基地层非常均匀,房屋地基应力分布仍然是不均匀的,从而使房屋地基产生不均匀沉降,即房屋中部沉降多,两端沉降少,形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。在地质较好、较均匀,且房屋的长高比不大的情况下,房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的,一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘性土上时,由于土的强度低、压缩性大,房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。如果房屋设计的长高比较大,整体刚度差,而对地基又末进行加固处理,那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝对称的发生在纵墙的两端,向沉降较大的方向倾斜,沿着门窗洞口约成45.呈正八字形,且房屋的上部裂缝小,下部裂缝大。这种裂缝,必然是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。
当房屋地基土层分布不均匀,土质差别较大时,则往往在不同土层的交接处或同一土层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降,造成墙体开裂,其裂缝上大下小,向土质较软或土层较厚的方向倾斜。
在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下,当未留设沉降缝时,也容易在高低和较重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。此时,裂缝位于层数低的荷载轻的部分,并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。
当房屋两端土质压缩性大,中部小时,沉降分布曲线将成凸形,此时,往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外,也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。
在多层房屋中,当底层窗台过宽时,也往往容易因荷载由窗间墙集中传递,使地基不均匀沉降,致使窗台在地基反力作用下产生反向弯曲,引起窗台中部的竖向裂缝。
此外,新建房屋的基础若位于原有房屋基础下,则要求新、旧基础底面的高差H与净距L的比值应小于0.5——1.0,否则,由于新建房屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋、墙体裂缝。同理,在施工相邻的高层和低层房屋时,亦应本着先高、重,后低、轻的原则组织施工;否则,若先施工了低层房屋后再施工高层房屋,则也会造成低层房屋墙体的开裂。
从以上分析可知,裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系,长高比大的房屋因刚度差,抵抗变形能力差,故容易出现裂缝;因纵墙的长高比大于横墙的长高比,所以大部分裂缝发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切有关,当沉降分布曲线为凹形时,裂缝较多的发生在房屋下部,裂缝宽度下大上小;当沉降分布曲线为凸形,裂缝较多的发生在房屋的上部,裂缝宽度上大下小。裂缝分布与墙体的受力特点密切有关,在门窗洞口处,平面转折处、层高变化处,由于应力集中,往往也就容易出现裂缝;又因墙体是受剪切破坏,其主拉应力为45。所以裂缝也成45度倾斜。
为了防止地基不均匀沉降引起墙体开裂,首先应处理好软土地基和不均匀地基,但在拟定地基加固和处理方案时,又应将地基处理和上部结构处理结合起来考虑使其能共同工作;不能单纯从地基处理出发,否则,不仅费用大;而效果亦差。在上部结构处理上有:改变建筑物体型;简化建筑物平面;合理设沉降缝;加强房屋整体刚度(如增加横墙、增设圈梁、采用筏式基础、箱形基础等);采用轻型结构、柔性结构等。
二、悬挑结构坍塌分析
悬挑结构坍塌实例较多,一是整体倾覆坍塌;二是沿悬臂梁、板根部断塌。其主要原因有:
1.稳定力矩小于倾覆力矩
悬挑结构是靠压重或外加拉力来保持稳定,要求抗倾覆的安全因素不小于1.5,若稳定力矩小于倾覆力矩时,必然失稳,倾覆坍塌。如雨蓬、挑梁,当梁上压重(砌砖的高度)不能满足稳定要求时,就拆除支撑、模板,即会产生坍塌事故。
2.模板支撑方案不当
悬挑结构根部受力最大,当混凝土浇筑后,尚未达到足够强度时,模板支撑产生沉降,根部混凝土随即开裂,拆模后将从根部产生断裂坍塌;若悬挑结构为变截面时,施工时将模板做成等截面外形,而造成根部断面减小,拆模后也会造成断塌事故。
3.钢筋错位、变形
悬挑结构根部负弯矩最大,主筋应配在梁板的上部。若施工时将钢筋放在下部,或被踩踏向下变形过大,或锚固长度不够等原因,拆模后,均会导致根部断塌。
4.施工超载
悬挑结构的固端弯矩与作用荷载成正比,如施工荷载超过设计荷载,当模板下沉时就在根部出现裂缝;尤其是当由根部向外浇筑混凝土时,随着荷载增加;模板变形,也极容易在根部产生裂缝,导致拆模后断裂。
5.拆模过早
不少悬挑结构断塌事故都是由于拆模过早,混凝土未达到足够强度所造成。所以,规范规定,跨度小于2m的悬臂梁及板,混凝土拆模强度应大于等于70%;跨度大于2m的悬臂梁及板,混凝土的拆模强度为100%。
三、钢筋混凝土柱吊装断裂事故分析
1事故概况
某工程项目C列柱为等截面柱,长l2m;断面为40Omm×6OOmm;采用对称配筋,每边为4业16,构造筋为2业12;混凝土强度等级为C20,吊装时已达100%强度;柱为平卧预制,一点起吊;吊点距柱顶2m;刚吊离地面时,在柱脚与吊点之间离柱脚4.8m左右产生裂缝,裂缝沿底面向两侧面延伸贯通,最大宽度达1.3mm,使柱产生断裂现象。
2事故原因分析
此事故的主要原因是:柱平卧预制吊装,吊点受力与使用受力不一致;吊点选择不合理,吊装弯矩过大,其抗弯强度和抗裂度不能满足要求所造成。现予以分析验算如下:
2.1.吊点选择不符合吊装弯矩MDm,最小的原则
柱子吊装弯矩的大小与吊点位置密切有大而遭受破坏,其吊点选择的原则:必须力求吊装弯距最小。为此,对等截面柱,当一点起吊时,应使|Mmx|=|一MD|,即跨中最大正弯距语吊点处负弯距的绝对值相等。据此求得吊点位置距柱顶为0.293L(L为柱长)处。当L为12米时,吊点距柱顶应为0.293X12=3.5m.原吊点离柱顶为2m,故不符合吊装弯矩最小的原则,吊装时必然使跨中最大弯矩的绝对值大于吊点处负弯矩的绝对值,所以裂缝发生在跨中最大正弯矩的截面处。
2.2.柱子吊装中抗弯强度不够
现就按吊装弯矩最小进行验算,柱子平卧预制一点起吊,其抗弯强度也不能满足要求。验算结果如下:
(1)计算荷载g取钢筋混凝土重力密度为25000N/m,则自重为0.4×0.6×25000=6000N/m;动载系数为1.3~1.5,取1.5,则计算荷载q=1.5×6000=9000N/m.
(2)计算简图
按吊装弯短最小的原则,吊点离柱顶为3.5m,吊装时柱脚不离地,柱子刚吊离地面近似于一根悬臂的简支梁。
2.3.柱子吊装中抗裂度不够
按施工验收规范规定,钢筋混凝土构件在吊装中受拉区裂缝宽度不大于0.2~0.3mm,而裂缝宽度与钢筋的受拉应力有关,钢筋受拉应力愈大,则裂缝宽度愈大。所以,在柱子吊装中常用钢筋的拉应力来控制裂缝的宽度。只要钢筋拉应力满足下式要求,说明裂缝宽度在允许范围内,能满足抗裂度要求。说明抗裂度不能满足要求。
3经验教训从上述事故中,应吸取的经验教训如下:
3.1由于柱子吊装受力与使用受力不一,故必须进行吊装验算。
3.2当吊装受力与使用受力不一时,吊点选择应符合吊装弯矩最小的原则,以免吊装弯矩过大而过受破坏。如在本例中,按吊装弯矩最小的原则,确定吊点距柱顶为3.5m时,其跨中的正弯矩与吊点处的负弯矩的绝对值相等,均为55.125XlO.而按原吊点距柱顶为2m时,其跨中最大弯矩为103.68X1O.N.mm,最大弯矩截面距柱脚为4.8m处。由此可见,原吊点跨中正弯矩要比按吊装弯矩最小的原则确定吊点跨中正弯矩大1.88倍。该柱在离柱脚4.8m处出现较大裂缝,产生断裂现象,也证明了该截面处的吊装弯矩最大。
3.3当吊装受力与使用受力一致时,吊点的选择应尽可能符合使用受力的要求,如简支梁的两吊点应靠近梁的两端;悬臂梁的两吊点应在梁的两支座处。
当建筑物的地基、基础产生不均匀沉降时,建筑物墙体内产生附加应力,当墙体内应力超过墙体的极限强度时,在墙体的薄弱部位出现沉降裂缝,并将随不均匀沉降量的增大而不断增大。常见的沉降缝根据破坏形态分为整体弯曲裂缝和剪力裂缝两类,裂缝的走向以斜向和竖向裂缝较多,也有水平裂缝。
1.2沉降裂缝产生特征
此类裂缝一般在建筑物下部由下往上发展呈“八”字、倒“八”字、水平及竖缝。当长条形的建筑物中部沉降过大则在房屋两端由下往上形成正“八”字缝且首先在窗对角突破;反之当两端沉降过大则形成的两端由下往上的倒缝也首先在窗对角突破还可在底层中部窗台处突破形成由上至下竖缝;当某一端下沉过大时则在某端形成沉降端高的斜裂缝;当纵横墙交点处沉降过大则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝有时还有沿窗台下角的水平缝;当外纵墙凹凸设计时由于一侧的不均匀沉降还可导致在此处产生水平推力而组成力偶从而导致此交接处的竖缝。
1.3沉降裂缝的种类和成因
房屋的全部荷载最终通过基础传给地基,而地基在荷载作用下,其应力是随深度而扩散,深度大,扩散愈大,应力愈小;在同一深处,也总是中间最大,向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用,即使地基地层非常均匀,房屋地基应力分布仍然是不均匀的,从而使房屋地基产生不均匀沉降,即房屋中部沉降多,两端沉降少,形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。在地质较好、较均匀,且房屋的长高比不大的情况下,房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的,一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘性土上时,由于土的强度低、压缩性大,房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。如果房屋设计的长高比较大,整体刚度差,而对地基又末进行加固处理,那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝对称的发生在纵墙的两端,向沉降较大的方向倾斜,沿着门窗洞口约成45°呈正八字形开裂,且房屋的上部裂缝小,下部裂缝大。这种裂缝,必然是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。
1.3.1斜裂缝
大多数情况下,斜裂缝通过窗口的两个对角,在靠近窗口部位裂缝较宽,向两边和上下逐渐缩小,其走向往往是由沉降小的一边向沉降较大的一边逐淅向上发展。斜裂缝的产生主要是因为不均匀沉降使墙体受到较大的剪力,造成了砌体受主拉应力破坏。当建筑物的一端建在软土地基或较差地基上,该端沉降量较大导致该端出现一条或多条45°阶梯形斜裂缝
(图2.3)。当建筑物的中部建在软土地基上,使整个建筑物好像一根两端支撑的梁,建筑物下部纵墙中间部位受拉并产生正八字形上宽下窄的斜裂缝(图2.4)。当建筑物的中部建在坚硬的地基上,使建筑物像一根两边悬挑的挑梁,两端沉降量较多导致房屋纵墙中部出现倒八字形斜裂缝。
1.3.2竖向裂缝
竖向裂缝一般产生在纵墙的顶部或底层的窗口尺寸较大的窗台上。纵墙顶部的竖向裂缝是由于墙的两端沉降较大、中间沉降较小产生的反向弯曲使墙体上端形成受拉造成的,裂缝往往上端较宽,向下逐渐变窄。在多层砖混建筑中,当底层窗口尺寸较大时,底层窗台中间部位易产生上宽下窄的竖直裂缝(图2.5),主要是由于窗间墙承受荷载后,窗台墙受力就像一根倒置的梁,特别是较宽大的窗口或窗间墙承受较大的集中荷载的情况下,窗台墙上部受主拉应力破坏而开裂。
1.3.3水平裂缝
水平裂缝一般出现在窗间墙处,在窗间墙的上下对角处成对出现,沉降大的一边裂缝在下,沉降小的一边裂缝在上其产生的主要原因是沉降单元上部受到阻力,使窗间墙受到较大的水平剪力,发生上下位置的水平裂缝。
2.1沉降裂缝的防治措施
对于不均匀沉降导致的裂缝应以预防为主,即无地质勘察资料严禁做施工图设计,严格按图施工,不得擅自更改、任意处理,根据本地区通病,如能在那些开大窗洞的教学楼底层窗台下设置构造圈梁与地梁构成刚度较大的复合墙梁结构,对防止所述裂缝有时显效果。治理的原则是,观测裂缝发展的速度、部位、程度,决定是表面处理还是上部加固或基础加固处理。
2.2沉降裂缝的处治案例
关键词:工业厂房单层建筑施工技术方法
1.单层厂房的特点
1.1从结构上讲,要求单层厂房的结构构件要有足够的承载能力。由于产品较重且外形尺寸较大。因此作用在单层厂房结构上的荷载、厂房的跨度和高度都往往比较大,并且常受到来自吊车、动力机械设备的荷载的作用,要求单层厂房的结构构件要有足够的承载能力。
1.2为了便于定型设计,单层厂房常采用构配件标准化、系列化、通用化、生产工厂化和便于机械化施工的建造方式。
2.某单层厂房施工技术
2.1结构概况
2.1.1基础
某单层厂房工程基础为钢筋混凝土条形基础,采用M10水泥砂浆砖砌基础,加设地腰箍截面尺寸为(240mm×240mm)。
2.1.2主体结构
2.1.2.1屋面采用18m薄腹梁或18m预应力拱形屋架,屋面板用1500mm×6000mm的大型屋面板(均按国标图集设计),屋面设防水层三毡四油。
2.1.2.2柱的结构与设计。
(1)柱网布置及温度伸缩缝的设置:a.当厂房的横向长度较大时,一般可将边列柱的上段柱刚度减小,使之产生塑性变形,从而避免设计纵向温度伸缩缝。b.温度伸缩缝一般采用设置双柱的办法处理。在非地震区也可采用设计单柱的办法处理。c.为减少构件类型,采用双柱的伸缩缝,柱轴线与横向定位轴线的关系应与厂房端部柱的处理相同,一般采用不加插入距的方案,亦可采用加插入距的方案。d.双柱伸缩缝处两相邻柱中心线间的距离,由柱脚的外包尺寸确定,并留出不小于30~50mm的净空,设计时可参考下列数值选用:轻、中型厂房C=1000mm;重、特重型厂房C=1500或2000mm。
(2)柱的种类及其适用范围:a.等截面实腹柱和等截面缀条柱,一般用于吊车起重地不超过20T,柱高不超过10M的厂房中。b.等截面缀板柱一般在厂房中较少采用,多用于平台柱。但当厂房无吊车时,或者吊车起重时不超过5T,厂房跨度不超过15m、轻屋面、同时柱高不超过9m时,也可采用。c.分离式柱:具有构造简单、计算简便和施工方便等优点。一般在下列情况下采用:吊车起重量较大(Q≥125T),而吊车轨顶标高又不太高(10m左右)时;厂房设有双层吊车,而下层吊车轨顶标高又不太高(10m左右)时;厂房中列柱两侧轨顶标高相差悬殊且低跨吊车较重不宜设置牛腿而做双阶柱又较复杂时;厂房横向扩建并增设吊车时;吊车起重量有可能增大,需要加固时;其他特殊情况下,如当厂房很高,吊车垂直荷载的偏心作用对柱子的工作很不利时。
(3)柱的截面形式和尺寸的选用:a.实腹式柱常用于截面高度小于或等于1m的情况。b.格构式柱常用于截面高度大于1m的情况。转贴于
(4)柱脚设计:当柱脚埋在地下时,为了防止柱脚的锈蚀,应采用C7.5或C10砼将柱脚包至室内地面以上0.1~0.2m。柱脚埋置深度一般可根据车间类别参考下列数值采用:轻、中型厂房:0.6~1.0m;重、特重型厂房为:1.0~1.5m。同时也要考虑垫板的选用,如表所示
表1垫板尺寸选用表
(5)肩梁和牛腿的构造及计算:a.实腹式上段柱在肩梁处的连接有两种方式:一般将上段柱腹板与肩梁上盖板用两条角焊缝相连,并按与腹板等强度考虑。上段柱翼缘的连接则根据不同情况分别考虑:对于边列柱的上段柱,可将外侧翼缘直接与下段柱外侧翼缘或屋盖肢腹板对焊;而边列柱的上段柱内侧翼缘及中列柱的上段柱的翼缘与肩梁的连接,均将翼缘开槽口插入肩梁腹板上,用4条角焊缝传力。b.亦可将实腹式上段柱直接对焊在肩梁上,此时宜将上盖板下移,变为两块加强板的形式,焊于肩梁腹板的两侧。c.当实腹式上段柱截面较小,设计假定与肩梁为铰接连接时,也可将上段柱直接对焊在肩梁上盖板上。d.吊车梁支承垫板的宽度一般比吊车梁支座宽80mm,其厚度一般为20~40mm。
2.2施工顺序
2.2.1基础
浇捣素混凝土垫层绑扎基础钢筋预插柱头钢筋浇捣混凝土砌基础墙浇捣防水层。
2.2.2主体
绑扎柱子钢筋安装柱模板预插墙体的拉接筋浇捣柱子混凝土拆柱模板砌墙绑扎统过梁钢筋安装模板浇捣混凝土拆模砌墙绑扎第二道腰箍钢筋浇捣第二道统腰箍。
吊装薄腹梁吊装大型屋面板焊接薄腹梁与屋面板沿板缝灌缝(使薄腹梁与大型屋面板成为一个整体)砖砌女儿墙绑扎女儿墙压顶钢筋浇捣混凝土。
2.2.3屋面防水
用水泥砂浆粉刷大型屋面板面层涂刷冷底子油铺贴三毡四油或者采用空贴法。
2.3温度变化和裂缝原因分析
2.3.1温度变化
在冬天,屋面最低温度为-12℃;而到夏天,屋面最高辐射温度为60℃,二者温差72℃。冬天外墙的最低温度为-10℃,到夏天的最高辐射温度为50℃,二者温差60℃。车间内的最低温度为-5℃,最高温度为36℃,温差41℃。
2.3.2裂缝原因分析
(1)屋面层经历了一冬一夏,会产生热胀和冷缩裂缝。由于是经过冬夏季节的,所以,这种裂缝是热胀冷缩裂缝。这种裂缝一般是一样粗细的。不过,薄腹梁的温度裂缝属于热胀裂缝,是在夏天产生的,缝宽一般在0.5~1mm。
(2)女儿墙压顶底部产生的水平裂缝,是压顶面层的水平膨胀造成的,是因砖与钢筋混凝土的线膨胀系数不同而导致的裂缝。
2.4治理裂缝方案
2.4.1屋面板的灌缝
对大型屋面板的板缝,过去一般采用细石混凝土灌缝,现应改用1∶5水泥珍珠岩灌缝,如此以来,薄腹梁就不会产生温度裂缝了。由于珍珠岩是一种软性和弹性材料,所以,能抵御热胀冷缩。
大型屋面板沿板缝采用珍珠岩水泥灌缝以后,有以下几个优点:薄腹梁和拱形屋架不会产生温度裂缝;可以参考使用矩形梁和花篮梁;可以减轻屋面板、屋架的荷载;在室内板底拼缝处不会产生温度裂缝,即粉刷层不会开裂;可以在板缝内设排气槽和排气孔。转贴
从设计上看,灌缝材料改变后,对屋面刚度的不足之处,可以考虑在板与板之间用吊环钢筋连接起来,还可以从水平支撑和剪刀撑方面作补强措施。如图一所示
图一
2.4.2屋面防水
以往的大面积屋面防水层,经过二三年使用后,二毡三油沥青防水层均沿着板缝被拉裂或拉断,需经常维修或返工重做,损失很大。经过二三十年的摸索和总结,从地方标准到国家验收规范,均提倡采用空帖法等方式。空帖法不仅解决了防水层的裂缝问题,还可以延长其使用寿命。
2.4.3外墙面
外墙面的温度裂缝,是统腰箍(断面240mm×300mm)中产生的温度应力所引起的。为了减少温度应力的产生,应在全长36m的墙面上设置2~3条伸缩缝,缝宽20~30mm。
2.4.4室内地坪
在室内地坪设置变形缝,一是为了防止在648m2范围内出现地基不均匀沉降,二是避免地坪因温度变化而产生不规则的裂缝。其方法是:在④轴线上留置深缝,缝宽15~20mm,采用柔性材料灌缝;其余变形缝采用切割机切缝,缝宽3~5mm。
参考文献:
[1]张俊雅.单层厂房结构温度裂缝的分析与治理[Z].
一、非受力墙体裂缝的产生原因
(一)温度变形所引起的裂缝
多层砌块房屋的顶层墙体和砖砌体房屋一样是最容易出现温度裂缝的。尽管混凝土砌体墙体的线胀系数与顶盖混凝土板的线胀系数没有差别,但在夏季阳光照射下两者之间还是存在一定的温差。夏季在阳光照射下,屋面上表面摄高温度可达40℃~50℃,而顶层外墙平均最高温度约为30℃~35℃。屋顶和顶层外墙存在10℃~15℃的温差。在寒冷地区,屋盖结构层上面依次设有隔气层、保温层、找平层和防水层。顶盖结构有保温层的保护,它与外墙的温差按理应有所减少。但是,可能保温层不够厚,或防水层渗漏。保温层浸水,降低了保温隔热效果,这时两者温差还是有可能引起墙体的开裂。
相关专家在实际工程中发现,单是保温层上的水泥砂浆找平层在外界温度变化下的伸缩变形也能将外墙推裂。因为按现有的建筑构造定型节点图,砂浆找平层一直铺到女儿墙根部,不但不断开不留空隙而且在边端还要加厚,堆成三角形,以便于做泛水。找平层虽薄但在平面内还是有相当大的剐度,其上面的卷材防水层是没有隔热效果的,夏季阳光直接照射下找平层伸缩导致墙体开裂就不足为奇了。在顶盖与外墙存在一定温差下,导致两者温度变形不协调,产生墙体裂缝。当外界温度升高时,混凝土顶盖变形大,墙体变形相对较小,使屋盖受压,墙体受拉、受剪。在房屋顶层两端受力最大,往往沿窗口对角线方向呈现八字裂缝,还会在顶盖标高处墙体产生水平裂缝,有女儿墙时。还会使女儿墙开裂或外倾。
这种温度裂缝是有明显的规律性:两端重中间轻,顶层重入下轻,阳面重阴面轻。由于顶盖的温度伸缩也会引起与外纵墙相连的顶层横墙的开裂,一般位于大棚下靠近外墙处出现斜向裂缝。顶层墙体开裂裂缝形态与圈梁设置方法有明显的关系,但仅靠圈梁的设置并不能阻止墙体裂缝的产生。顶层圈梁上直接铺设屋面板时,当屋面板坐浆与圈粱结合较好时,圈粱下仍可能出现斜裂缝。如果结合较差,有可能产生水平裂缝。
(二)收缩变形所引起的裂缝
1、黏土砖是烧结而成的,成品干缩性极小,所以砖砌体房屋的收缩问题一般可不予考虑。
2、小型空心砌块则是混凝土拌合物经浇筑、振捣养生而成的。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩,其干缩量因材料和成型质量而异,并随时间增长而逐渐减小。以普通混凝土砌块为例,在自然养护条件下,成型28d后,收缩趋于稳定,其干缩率为0.03%~0.035%,含水率在50%~60%左右,砌成砌体后,在正常使用条件下,合水率继续下降,可达10%左右,其干缩率为0.018%~0.07%左右,干缩率的大小与砌块上墙时含水率有关,也与温度有关。
3、由于砌筑砂浆的强度等级不高,灰缝不饱满,干缩引起的裂缝往往呈发丝状而分散在灰缝隙中,清水墙时不易被发现,当有粉刷抹面时便显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大,且裂缝宽度较均匀。砌块上墙时含水率较大,经过一段时间后,砌体含水率降低,便可能出现干缩裂缝。即使已砌筑完工的砌体无干缩裂缝,但当砌块因某种原因再次被水浸湿后,出现第二干缩,砌体仍可能产生裂缝。
二、非受力裂缝的防治措施
砌块房屋温度、收缩裂缝的产生涉及砌块生产、房屋设计、施工质量等诸多方面,因此裂缝的防治也应从各个方面、诸多环节采取措施才能见效。从房屋设计方面来说,除了应遵循《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》墙体防裂的主要措施条款外,还可根据实际情况采用以下混凝土砌体房屋变形裂缝的防治措施:
1、鉴于混凝土砌块砌体的线胀系数比砖砌体大一倍,因此砌块房屋温度伸缩缝的最大间距应该比砖砌体房屋短,砌体结构设计规范修订组已拟出修改方案,即将规范中伸缩缝的最大间距表数值乘以0.75后采用,例如砖砌体的间距为50m,砌块房屋的伸缩缝间距则为37m左右,有的地区拟改为35m,因为恰好相当于住宅楼两个单元的长度,处理方便一些。
2、温差产生裂缝主要在房屋顶层,前面温度应力计算表明,采用再高的砂浆强度也难以抵抗温差产生的拉、剪应力。所以考虑降低温差的措施和采取“抗”、“放”结合的策略才是较好的方案。增加房屋盖保温性能,防止屋面渗漏,这是建筑节能的需要,同时也可达到降低屋盖结构层温差的目的。增加项层圈梁的平面布置密度,加强顶层内外纵墙端开间门窗洞口周边的抗力。一句话:用配筋的方法来抵抗温度应力。在屋盖承重板的适当位置设滑动支座,则是“放”的有效措施。但应考虑抗震构造允许的范围内。例如,做成允许微动而不滑走的构造,滑动支座纵横向错开,或只设两端部开间屋面板的滑动屋,削弱屋面板与圈梁的连结等等。
3、改变屋顶建筑构造定型图的做法,将砂浆找平层与周边女儿墙断开留出溜槽,用松软防水材料填塞,找平层本身宜分割成4m×6m左右的分格块,这种措施不影响房屋使用功能,而至少能缓解顶层温度变形的危害。
4、作为顶层砌体墙体,最好考虑设间距为两、三个开间的局部墙面控制缝,此时顶盖的构件和圈梁可连通,虽然不如国外每开间设缝的效果,但必能大大缓解温差作用。
关键词:房屋建筑;现浇混凝土;混凝土裂缝;材料质量;温度;配合比
房屋是建筑的重要形式,也是居民居住的主要常说,在新时期,各类型房屋建筑正在增添,高层、大结构房屋形式广泛应用,由此给建筑带来了技术和管理方面的新课题。当前,房屋建筑很多采用梁、板、柱设计,并应用现浇混凝土结构的形式,这样的特点既能有效提高房屋的安全性和性能,又能所点建筑工期,还能降低工程造价,是当前房屋建筑的主流选择。但是混凝土结构的梁、板、柱会因混凝土性质、设计环节、施工细节和管理力度等问题产生裂缝,特别在功能性的关键部位引发结构安全性、功能性和耐久性的降低,对于房屋建筑设计和施工乃至房屋使用者都会带来一连串负面的影响。因此,应该展开对房屋建筑现浇混凝土施工的行业思考,将房屋建筑现浇混凝土施工分解后展开技术性和系统性研究,真正提升房屋建筑现浇混凝土施工防裂缝的水平。实际的施工中对房屋建筑现浇混凝土裂缝展开技术控制和处理要结合施工的具体情况和施工与混凝土结构的影响因素,在做好材料技术控制、温度技术控制、养护技术控制等技术环节的同时,体现加强房屋建筑现浇混凝土裂缝控制的指导思想,在结合混凝土项目施工细节的前提下,探寻施工中防范房屋建筑现浇混凝土裂缝的技术措施,从技术和管理上提升房屋建筑现浇混凝土施工质量,确保房屋建筑施工中体现设计的性能,更好地实现建筑的目标。
1房屋建筑现浇混凝土裂缝的成因
1.1设计的原因
房屋建筑现浇混凝土设计中构件受拉区配筋不足,出现的应力过于集中,变形缝设计不合理,这些都是房屋建筑现浇混凝土裂缝形成的设计原因。
1.2施工的原因
房屋建筑现浇混凝土配合比中含水率超标,混凝土失水过快的干缩裂缝,房屋建筑现浇混凝土弹性、塑性压缩变形而形成开裂,水泥水化产生的温度裂缝。
2房屋建筑现浇混凝土裂缝的控制
2.1混凝土原材料质量控制
对于房屋建筑现浇混凝土施工使用的水泥、骨料、混凝土用水、外加剂和参合料应该严格进行质量控制,要符合《GB50204-2002》的要求,更好符合房屋建筑设计的要求。
2.2严格水泥混凝土配合比
混凝土配合比包括:初步配合比阶段、实验配合比阶段、基准配合比阶段、施工配合比阶段。应根据混凝土强度等级、耐久性和工作性等要求进行配合比设计。混凝土拌制前,应测定砂、石含水率并根据测试结果调整材料用量,提出施工配合比。对首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定,其工作性应满足设计配合比的要求,开始生产时应至少留置一组标准养护试件,作为验证配合比的依据。
2.3混凝土搅拌的控制
房屋建筑现浇混凝土搅拌时间应该由搅拌机型号、骨料品种和粒径以及混凝土的和易性等相关参数确定。房屋建筑现浇混凝土投料顺序为:倒砂子倒水泥倒石子,参合料应和水泥同时进入搅拌机,搅拌时间相应增加50%~100%;当使用外加剂时,必须先用水稀释,搅拌时间应该增加。
2.4混凝土运输的控制
房屋建筑现浇混凝土运输中应避免产生分层离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。
2.5混凝土浇筑和振捣的控制
房屋建筑现浇混凝土垂直卸料的自由落差不大于2m,浇筑高度超过3m时,应采用成组串筒。振捣器的作用范围,不得过振,也不得漏振。混凝土应被振动至基本石子不再沉落,不再冒气泡。
2.6混凝土养护及拆模的控制
房屋建筑现浇混凝土的养护是一个关键步骤,需要加强技术和管理工作,混凝土浇筑完毕后,应按施工技术方案及时采取有效的养护措施,应符合下列规定:应在浇筑完后的12h内对混凝土加以覆盖并保湿养护;混凝土浇水养护时间:对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,不得少于7d;对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14d;浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态;混凝土养护用水应与拌制用水相同;采用塑料布覆盖养护的混凝土,其敞露的全部表面应覆盖严密,并应保持塑料布内有凝结水;混凝土强度达到1.22N/mm2前,不得在其上踩踏或安装模板及支架,避免对房屋建筑现浇混凝土的损害。拆模是房屋建筑现浇混凝土施工的最后一个步骤,应该确保模板及其支架的拆除顺序及安全措施应按施工方案进行。侧模拆除时的混凝土强度应能保证其表面及棱角不受损伤。底模及其支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求;当设计无具体要求时,应该参照现浇混凝土的一般规定进行拆模处理。
3结语
综上所述,在当前的房屋建筑工程中基础项目、梁板柱结构、墙体屋面无处不大量应用现浇混凝土,为了确保现浇混凝土结构不受到有害裂缝的侵扰,必须加强施工技术和预防性研究,要不断加强对现浇混凝土裂缝的认识,提升房屋建筑工程施工的技术,重点控制好材料、温度、配合比等诸多方面,从技术的运用和管理方面确保房屋建筑现浇混凝土结构裂缝的防治。诚然,对房屋建筑现浇混凝土结构裂缝的控制方法和技术的要点还有很多种,希望同行能够在参考文章立意和思路的前体下,加强对实际房屋建筑现浇混凝土结构施工的分析,探寻出真正具有操作和指导意义的房屋建筑现浇混凝土结构施工技术,确保房屋建筑施工整体质量。
参考文献
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[2]苏强国,薛纪荣.混凝土裂缝产生的原因及控制措施[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2009(11).
[3]李广锋,赵丽梅,谢彦良.混凝土裂缝产生的原因及控制措施[J].科技致富向导,2010(17).
【关键词】施工;裂缝;分析
施工项目质量问题的分析,是正确拟定质量事故处理方案的前提,是明确质量事故责任的依据。为此,要求对质量问题的分析力求全面、准确、客观;对事故的性质、危害、原因、责任都不能遗漏。要有科学的论证和判断;言之有理:论之有据,方能达到统一认识的目的。
1.墙体裂缝分析
1.1地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析。
(1)房屋的全部荷载最终通过基础传给地基,而地基在荷载作用下,其应力是随深度而扩散,深度大,扩散愈大,应力愈小;在同一深处,也总是中间最大,向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用,即使地基地层非常均匀,房屋地基应力分布仍然是不均匀的,从而使房屋地基产生不均匀沉降,即房屋中部沉降多,两端沉降少,形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。在地质较好、较均匀,且房屋的长高比不大的情况下,房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的,一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘性土上时,由于土的强度低、压缩性大,房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。如果房屋设计的长高比较大,整体刚度差,而对地基又末进行加固处理,那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝对称的发生在纵墙的两端,向沉降较大的方向倾斜,沿着门窗洞口约成45。呈正八字形,且房屋的上部裂缝小,下部裂缝大。这种裂缝,必然是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。
(2)当房屋地基土层分布不均匀,土质差别较大时,则往往在不同土层的交接处或同一土层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降,造成墙体开裂,其裂缝上大下小,向土质较软或土层较厚的方向倾斜。
(3)在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下,当未留设沉降缝时,也容易在高低和较重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。此时,裂缝位于层数低的荷载轻的部分,并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。
(4)当房屋两端土质压缩性大,中部小时,沉降分布曲线将成凸形,此时,往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外,也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。
(5)在多层房屋中,当底层窗台过宽时,也往往容易因荷载由窗间墙集中传递,使地基不均匀沉降,致使窗台在地基反力作用下产生反向弯曲,引起窗台中部的竖向裂缝。
(6)此外,新建房屋的基础若位于原有房屋基础下,则要求新、旧基础底面的高差H与净距L的比值应小于0.5~1。否则,由于新建房屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋、墙体裂缝。同理,在施工相邻的高层和低层房屋时,亦应本着先高、重,后低、轻的原则组织施工;否则,若先施工了低层房屋后再施工高层房屋,则也会造成低层房屋墙体的开裂。
(7)从以上分析可知,裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系,长高比大的房屋因刚度差,抵抗变形能力差,故容易出现裂缝;因纵墙的长高比大于横墙的长高比,所以大部分裂缝发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切有关,当沉降分布曲线为凹形时,裂缝较多的发生在房屋下部,裂缝宽度下大上小;当沉降分布曲线为凸形,裂缝较多的发生在房屋的上部,裂缝宽度上大下小。裂缝分布与墙体的受力特点密切有关,在门窗洞口处,平面转折处、层高变化处,由于应力集中,往往也就容易出现裂缝;又因墙体是受剪切破坏,其主拉应力为45。所以裂缝也成45倾斜。
(8)为了防止地基不均匀沉降引起墙体开裂,首先应处理好软土地基和不均匀地基,但在拟定地基加固和处理方案时,又应将地基处理和上部结构处理结合起来考虑使其能共同工作;不能单纯从地基处理出发,否则,不仅费用大;而效果亦差。在上部结构处理上有:改变建筑物体型;简化建筑物平面;合理设沉降缝;加强房屋整体刚度(如增加横墙、增设圈梁、采用筏式基础、箱形基础等);采用轻型结构、柔性结构等。
1.2温度应力引起墙体裂缝分析。
1.2.1一般材料均有热胀冷缩性质,房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形,称为温度变形。如果结构不受任何约束,在温度变化时能自由变形,那么结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约束而不能自由变形时,则将在结构中产生附加应力或称温度应力。由温度应力引起结构的伸缩值。
1.2.2由于钢筋混凝土的线膨胀系数a=1.08X10-5,而普通砖砌体的线膨胀系数为0.5X10-5,在相同温差下,钢筋混凝土结构的伸长值要比砖砌体大一倍左右。所以,在混合结构中,当温度变化时,钢筋混凝土屋盖、楼盖、圈梁等与砖墙伸缩不一,必然彼此相牵制而产生温度应力,使房屋结构开裂破坏。
1.2.3温度应力引起墙体裂缝一般有以下几种情况:
(1)八字形裂缝。当外界温度上升时,外墙本身沿长度方向将有所伸长,但屋盖部分(特别是直接暴露在大气中的钢筋混凝土屋盖)的伸长值大得多。从屋盖与墙体连接处切开来看,屋盖伸长对墙体产生附加水平推力,使墙体受到屋盖的推力而产生剪应力,剪应力和拉应力又引起主拉应力,当主拉应力过大时,将在墙体上产生八字形裂缝。由于剪应力的分布大体是中间为零,两端最大,因此八字形裂缝多发生在墙体两端,一般占二、三个开间,且发生在顶层墙面上。
(2)水平裂缝和包角裂缝。平屋顶房屋,有时在屋面板底部附近或顶层圈梁附近,出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝和包角裂缝,这是由于屋面伸长或缩短引起的向外或向内推拉力而产生的,包角裂缝实际上是水平裂缝的一种形式,是外横墙和纵墙的水平裂缝连接起来形成的,在这种情况下,下面一般不会再出现八字形裂缝。有时,外纵墙的水平裂缝也会出现在顶层的窗台水平处。
(3)女儿墙根部和竖向裂缝。女儿墙根部由于受到屋面伸长或缩短引起的向外或向内的推、拉力,使女儿墙根部的砌体外西域女儿墙外倾现象,形成水平裂缝。有时,由于钢筋混凝土屋面的收缩,也可能使女儿墙处于偏心受压状态,从而造成女儿墙上部沿竖向开裂。此外,在楼梯间两侧或有错层处的墙体将易产生局部的竖向裂缝,这是由于楼面收缩产生较大的拉力所致。影响房屋伸缩出现裂缝的原因很多而且复杂,以上所述的仅是一些常见的情况。为了减少温度应力的影响,可采取合理地设伸缩缝;避兔楼面错层和伸缩缝错位;加强屋面保温、隔热;用油毡夹滑石粉或铁皮将屋面板和墙体隔离,并在女儿墙根部留一定空隙,使其能自由伸缩且有伸缩余地;采用蓄水屋面域种植屋面;女儿墙设构造柱;加强结构的薄弱环节,提高其抗拉强度等技术措施。
2.悬挑结构坍塌分析。
悬挑结构坍塌实例较多,一是整体倾覆坍塌;二是沿悬臂梁、板根部断塌。其主要原因有:
(1)稳定力矩小于倾覆力矩。悬挑结构是靠压重或外加拉力来保持稳定,要求抗倾覆的安全因素不小于1.5,若稳定力矩小于倾覆力矩时,必然失稳,倾覆坍塌。如雨蓬、挑梁,当梁上压重(砌砖的高度)不能满足稳定要求时,就拆除支撑、模板,即会产生坍塌事故。
(2)模板支撑方案不当。悬挑结构根部受力最大,当混凝土浇筑后,尚未达到足够强度时,模板支撑产生沉降,根部混凝土随即开裂,拆模后将从根部产生断裂坍塌;若悬挑结构为变截面时,施工时将模板做成等截面外形,而造成根部断面减小,拆模后也会造成断塌事故。
(3)钢筋错位、变形。悬挑结构根部负弯矩最大,主筋应配在梁板的上部。若施工时将钢筋放在下部,或被踩踏向下变形过大,或锚固长度不够等原因,拆模后,均会导致根部断塌。
(4)施工超载。悬挑结构的固端弯矩与作用荷载成正比,如施工荷载超过设计荷载,当模板下沉时就在根部出现裂缝;尤其是当由根部向外浇筑混凝土时,随着荷载增加;模板变形,也极容易在根部产生裂缝,导致拆模后断裂。
(5)拆模过早。不少悬挑结构断塌事故都是由于拆模过早,混凝土未达到足够强度所造成。所以,规范规定,跨度小于2m的悬臂梁及板,混凝土拆模强度应大于等于70%;跨度大于2m的悬臂梁及板,混凝土的拆模强度为100%。
3.钢筋混凝土柱吊装断裂事故分析
3.1事故概况。某工程项目C列柱为等截面柱,长l2m;断面为400mm*600mm;采用对称配筋,每边为4业16,构造筋为2业12;混凝土强度等级为C20,吊装时已达100%强度;柱为平卧预制,一点起吊;吊点距柱顶2m;刚吊离地面时,在柱脚与吊点之间离柱脚4.8m左右产生裂缝,裂缝沿底面向两侧面延伸贯通,最大宽度达1.3mm,使柱产生断裂现象。
3.2事故原因分析。此事故的主要原因是:柱平卧预制吊装,吊点受力与使用受力不一致;吊点选择不合理,吊装弯矩过大,其抗弯强度和抗裂度不能满足要求所造成。现予以分析验算如下:
3.2.1吊点选择不符合吊装弯矩MDm,最小的原则柱子吊装弯矩的大小与吊点位置密切有大而遭受破坏,其吊点选择的原则:必须力求吊装弯距最小。为此,对等截面柱,当一点起吊时,应使|Mmx|=|一MD|,即跨中最大正弯距语吊点处负弯距的绝对值相等。据此求得吊点位置距柱顶为0.293L(L为柱长)处。当L为12米时,吊点距柱顶应为0.293X12=3.5m。原吊点离柱顶为2m,故不符合吊装弯矩最小的原则,吊装时必然使跨中最大弯矩的绝对值大于吊点处负弯矩的绝对值,所以裂缝发生在跨中最大正弯矩的截面处。
3.2.2柱子吊装中抗弯强度不够现就按吊装弯矩最小进行验算,柱子平卧预制一点起吊,其抗弯强度也不能满足要求。验算结果如下:
(1)计算荷载g。取钢筋混凝土重力密度为25000N/m',则自重为0.4X0.6X25000=6000N/m;动载系数为1.3~1.5,取1.5,则计算荷载q=1.5X6000=9000N/m。
(2)计算简图。按吊装弯短最小的原则,吊点离柱顶为3.5m,吊装时柱脚不离地,柱子刚吊离地面近似于一根悬臂的简支梁。
3.2.3柱子吊装中抗裂度不够。按施工验收规范规定,钢筋混凝土构件在吊装中受拉区裂缝宽度不大于0.2~0.3mm,而裂缝宽度与钢筋的受拉应力有关,钢筋受拉应力愈大,则裂缝宽度愈大。所以,在柱子吊装中常用钢筋的拉应力来控制裂缝的宽度。只要钢筋拉应力满足下式要求,说明裂缝宽度在允许范围内,能满足抗裂度要求。说明抗裂度不能满足要求。
3.3经验教训。从上述事故中,应吸取的经验教训如下:
(1)由于柱子吊装受力与使用受力不一,故必须进行吊装验算。
(2)当吊装受力与使用受力不一时,吊点选择应符合吊装弯矩最小的原则,以免吊装弯矩过大而过受破坏。如在本例中,按吊装弯矩最小的原则,确定吊点距柱顶为3.5m时,其跨中的正弯矩与吊点处的负弯矩的绝对值相等,均为55.125Xl0。而按原吊点距柱顶为2m时,其跨中最大弯矩为103.68X10N·mm,最大弯矩截面距柱脚为4.8m处。由此可见,原吊点跨中正弯矩要比按吊装弯矩最小的原则确定吊点跨中正弯矩大1.88倍。该柱在离柱脚4.8m处出现较大裂缝,产生断裂现象,也证明了该截面处的吊装弯矩最大。
(3)当吊装受力与使用受力一致时,吊点的选择应尽可能符合使用受力的要求,如简支梁的两吊点应靠近梁的两端;悬臂梁的两吊点应在梁的两支座处。
(4)若经吊装验算,抗弯强度和抗裂度不能满足时,首先考虑翻身起吊。如本例采用翻超身吊时,则抗弯强度和抗裂度均可满足,若翻身起吊仍不能满足时,则可增加吊点,改一点起吊为二点起吊,以减小吊装弯矩,或采取临时加圊措施。