淺談高層建筑沉降裂縫及其處理

胡茂青

[摘要]建筑施工中難免遇到沉降裂縫的問題,其產生的原因很多,克服和控制沉降裂縫仍是亟待解決的問題。主要對高層建筑出現的沉降裂縫進行探討,通過對其產生原因的分析,結合多年參與現場施工管理所積累的經驗,提出相應的預防方法和處理措施。

[關鍵詞]沉降裂縫沉裂縫防治措施

中圖分類號:TU3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120092-01

隨著國民經濟的發展,高層建筑有了較快的發展。在高層飯店、寫字樓、商住樓等建筑中,根據便用功能的需要,有不少工程在高層主樓的一側或兩邊布置有層數不多的裙房,用作門廳、商店、餐廳等公共用房。高層主樓連同裙房總長度往往很長。抗震設計規范要求,房屋建筑在平面和立面的布置宜規則、對稱,建筑的質量分布和結構剛度變化宜均勻,否則需要設防震縫將建筑分成規則的結構單元。按建筑地基基礎設計規范,在建筑高度或荷載差異部位,結構或基礎類型不同的部位,宜設沉降縫。

一、沉降裂縫原因及危害

由于地基的不均勻沉降,使磚砌墻體表面產生一些不同性質的裂縫。由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移,使結構中產生附加應力,超出混凝土結構的抗拉能力,導致結構開裂。基礎不均勻沉降的主要原因有:地質勘察精度不夠、試驗資料不準;地基地質差異太大;結構荷載差異太大;結構基礎類型差別太大;溶洞或活動斷層等不良地質時,可能造成不均勻沉降。由于一般性裂縫不危及結構安全和使用,往往容易被人們忽視,致使這類裂縫屢次發生,形成隱患。當地震及其他荷載作用下,容易引起提前破壞,所以應采取有效措施減少和防止裂縫的產生。

二、防治措施

要想控制解決沉降裂縫問題,還是需要從沉降裂縫的形成原因入手,正確判斷和分析沉降裂縫的成因是有效地控制和減少沉降裂縫產生的最有效的途徑。因此,探討沉降裂縫產生的原因和控制方法,對施工質量的控制很有益處。

解決高層建筑結構差異沉降的方法設置沉降縫。凡不同荷載(高差懸殊的房屋)、長度過大、平面形狀較為復雜,同一建筑物地基處理方法不同和有部分地下室的房屋,都應從基礎開始分成若干部分,設置沉降縫,使其各自沉降,以減少或防止裂縫產生。沉降縫應有足夠的寬度,操作中應防止澆筑圈梁時將斷開處澆在一起,或磚頭、砂漿等雜物落入縫內,以免房屋不能自由沉降而發生墻體拉裂現象。加強地基探槽工作。對于較復雜的地基,在基槽開挖后應進行普遍釬探,等探出的軟弱部位進行加固處理后,方可進行基礎施工。

對有些結構按其所處條件的不同,允許存在一定寬度的裂縫。但施工中仍盡可能采取有效的技術措施控制裂縫,使結構盡量不出現裂縫,或盡量減少裂縫的數量和寬度,特別是避免有害裂縫的出現,以確保工程質量。

為防止建筑物各部分由于地基不均勻沉降引起房屋破壞所設置的垂直縫稱為沉降縫。沉降縫是為了預防建筑物各部分由于地基承載力不同或各部分荷載差異較大等原因引起建筑物不均勻沉降、導致建筑物破壞而設置的變形縫。

設置沉降縫時,必須將建筑的基礎、墻體、樓層及屋頂等部分全部在垂直方向斷開,使各部分形成能各自自由沉降的獨立的剛度單元。凡屬于下列情況的,均應考慮設置沉降縫:

1.當建筑物建造在不同的地基上,并難以保證均勻沉降時;2.當同一建筑物相鄰部分的基礎形式、寬度和埋置深度相差較大,易形成不均勻沉降時;3.當同一建筑物相鄰部分的高度相差較大、荷載相差懸殊或結構形式變化較大等易導致不均勻沉降時;4.當平面形狀比較復雜,各部分的連接部位又比較薄弱時;5.原由建筑物和新建、擴建的建筑物之間。

沉降縫不但應貫通上部結構,而且也應貫通基礎本身。沉降縫應考慮縫兩側結構非均勻沉降傾斜和地面高差的影響。抗震縫、伸縮縫在地面以下可不設縫,連接處應加強。但沉降縫兩側墻體基礎一定要分開。對于基礎沉降縫的結構處理:

沉降縫的基礎也應斷開,其結構處理有磚混結構和框架結構兩種情況,磚混結構墻下條形基礎通常有雙墻偏心基礎、挑梁基礎、柱交叉布置等三種處理形式;對于墻體、樓地面、屋頂沉降縫處理:墻體沉降縫常用鍍鋅鐵皮、鋁合金板和彩色薄鋼板等蓋縫;對于地面、樓板層、屋頂沉降縫的蓋縫處理基本同伸縮縫構造。頂棚蓋縫處理應充分考慮變形方向,以盡量減少不均勻沉降后所產生的影響。

當一幢建筑物建造在不同土質且性質差別較大的地基上,或建筑物相鄰部分的高度、荷載和結構形式差別較大,以及相鄰墻體基礎埋深相差懸殊時,為防止建筑物出現不均勻沉降,以至發生錯動開裂,應在差異處設置貫通的垂直縫隙,將建筑物劃分若干個可以自由沉降的獨立單元。沉降縫同伸縮縫的顯著區別在于沉降縫是從建筑物基礎到屋頂全部貫通。沉降縫寬度與地基性質和建筑高度有關沉降縫的構造與伸縮縫基本相同,但蓋縫的做法,必須保證相鄰兩個獨立單元能自由沉降。在磚混結構中,沉降縫兩側建筑的基礎通常采用兩種方案:1.挑梁基礎,即在沉降縫一側墻的基礎按正常設置,另一側的縱墻由懸挑的挑梁承擔,梁端另設基礎梁和輕質隔墻。2.采用雙墻方案,即在沉降縫兩側都設承重墻,以保證每個獨立單元都有縱橫墻封閉聯結,結構整體性好。在兩承重墻間距較小時,為克服基礎的偏心受力,可采用在平面布置上為兩排交錯設置的獨立基礎,上放承墻的基礎梁。沉降縫同時起著伸縮縫的作用,在同一個建筑物內,兩者可合并設置,但伸縮縫不能代替沉降縫。在鋼筋混凝土框架結構中的沉降縫通常采用雙柱懸挑梁或簡支梁做法。其設置原則為:

1.建筑物平面的轉折部位;2.建筑的高度和荷載差異較大處;3. 過長建筑物的適當部位;4.地基土的壓縮性有著顯著差異;5.建筑物基礎類型不同以及分期建造房屋的交界處。

當房屋相鄰部分的高度、荷載和結構形式差別很大而地基又較弱時,房屋有可能產生不勻均沉降,致使某些薄弱部位開裂。為此,應在適當位置如復雜的平面或體形轉折處、高度變化處、荷載、地基的壓縮性和地基處理的方法明顯不同處設置沉降縫。

三、結束語

沉降裂縫是高層建筑結構中普遍存在的一種現象,它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力。而且,設計疏漏、施工低劣、監理不力,均可能出現裂縫。因此,嚴格按照國家有關規范、技術標準進行設計、施工和監理,是保證結構安全耐用的前提和基礎。在運營管理過程中,進一步加強巡查和管理,及時發現和處理問題,也是相當重要的環節。

對此,只有當我們仔細地去分析高層建筑沉降裂縫的產生原因,并在施工過程中加以克服、引起注意,這樣才能從根本上有效地去防范沉降裂縫,從而達到控制和處治的目的。

參考文獻:

[1]吳景祥,高層建筑設計[M].北京:中國建筑工業出版社,1987.

[2]趙從會,常見的墻體裂縫原因及預防[J].山西建筑,2004(3).

[3]建筑施工手冊(第四版),建筑工業出版社(第四版),2003.

[4]現行建筑施工規范大全,北京:中國建筑工業出版社,1998.

[5]李長河,砌體結構裂縫成因與防治措施[J].黑龍江科技信息,2007(08).