王翠屏
(大同市廉租房管理辦公室,山西大同 037006)
常見的住宅建筑主要采用鋼筋混凝土結構形式和混合結構形式。裂縫容易產生的部位有現澆鋼筋混凝土樓板,鋼筋混凝土梁,框架填充墻及混合磚房的墻體等。
1.1.1 設計階段
現澆鋼筋混凝土樓板的裂縫有以下幾種類型:產生在樓板中部,雙向跨中,寬度不均;房屋四角,與墻大致成45°角的斜裂縫;板面順受力方向或與梁或墻交接處裂縫;施工縫或后澆帶附近裂縫;板面不均勻的細裂縫。
1)建筑平、立面選擇不規則,重建筑、輕結構;2)受力和構造鋼筋選配不當;3)樓板異形或預埋管線過多而配筋不當;4)地基基礎處理或設計不合理,不均勻沉降導致開裂;5)只按規范要求裂縫寬度,未考慮多種因素的影響;6)只考慮滿足規范要求,不考慮實際情況,安全儲備小。
1.1.2 施工階段
1)施工荷載施加不當。在施工過程中,往往由于趕工期的原因,在混凝土澆筑完畢后就進行下層的施工準備,鋼筋、支架等易堆放在開間較大處,混凝土本身收縮值就小,再加上受材料運輸、裝卸等沖擊和振動荷載作用下會產生不規則微觀裂縫,尤其在高層建筑施工中更易出現。2)鋼筋位置改變。上層鋼筋位置下移或下層鋼筋被踩彎會導致樓板截面受力不均勻產生應力集中,保護層過大或過小都可能導致板面出現裂縫。3)預埋管線處截面削弱產生應力集中,導致該處易產生裂縫。4)過早拆模使樓板受力和變形發生改變。施工中,混凝土沒有達到一定強度就拆除模板施加荷載,造成樓板承受拉、壓應力或產生彈性變形,導致裂縫產生。5)未按要求進行施工縫處理和后澆帶施工造成板面裂縫。6)溫度變化較大引起的裂縫,在大體積混凝土工程中較容易出現。
1.2.1 設計階段
1)縱橫雙向、上下雙層鋼筋加密。2)支撐大角處放射形設置鋼筋。3)可采用增大板厚設計,提高配筋率,鋼筋采用雙向布置,且根據鋼筋直徑適當提高鋼筋等級。4)建筑平面異形處設置過渡梁,并適當加厚樓板或加強配筋,磚混結構的陰、陽角處設置構造柱。5)樓板跨度若太大則宜設置次梁或進行撓度驗算。6)混凝土施工中摻入外加劑或在可能的條件下采用預應力鋼筋混凝土結構。
1.2.2 施工階段
1)合理實施施工進度計劃,充分保證混凝土的養護時間,吊卸材料要輕放,減少振動和沖擊;堆放宜分散,混凝土未達到一定強度值不得踩踏、堆放。2)工種交叉作業安排合理,減少不必要的操作人員數量。混凝土澆筑前進行鋼筋二次整修,設置隔板避免鋼筋受擾位移或變形。3)預留孔洞處設置構造鋼筋,增強抗裂能力。4)模板體系設計合理,支撐牢固,避免下層或地基基礎不均勻沉降引起裂縫。拆模時間必須保證混凝土達到規定強度,并充分考慮實際情況對混凝土強度的影響。5)樓板澆筑應盡量避免留置施工縫,若必須留置則應按照規定對表面進行處理,使后澆部分緊密結合。6)大體積混凝土施工前應制定相應的技術保障措施,盡量減少溫度應力產生的裂縫。
鋼筋混凝土梁裂縫的形成機理比較復雜,國內外學者已做了大量的研究,除了與樓板裂縫的產生有共同之處外,梁裂縫有其自身的特點。
2.1.1 設計階段
1)梁高跨比較小,截面高度較小而跨度較大。2)受力鋼筋截面面積選取不當,配筋位置不合理,保護層過大或過小。3)節點位置構造不合理。
2.1.2 施工階段
1)材料。拌制混凝土的材料不合格,影響混凝土的均勻度和密實度,是導致裂縫產生的重要原因。商品混凝土的泵送施工對材料質量有了一定的保障。添加劑選擇不合理也對裂縫的出現產生影響。2)混凝土配比不準確,導致成型質量不均勻,收縮不一致而產生裂縫。3)采用商品混凝土泵送時,由于水泥摻量大,也可能產生早期沉縮裂縫。4)鋼筋位置改變,導致保護層過大或過小。5)沒有按照規程認真處理施工縫。6)模板安裝存在問題或拆模過早導致變形或下沉也會引起裂縫的產生。
2.2.1 設計階段
1)選取合適的高跨比,較大的梁截面高度。2)選擇合理的鋼筋截面,適當提高配筋率,同時根據計算確定合適的配筋位置,防止設計保護層過大或過小。3)增加構造措施,優化節點的配筋。
2.2.2 施工階段
1)嚴格材料的采購制度。選用水泥水化熱較低的合格水泥。粗、細骨料級配良好。外加劑選擇不僅能改善混凝土的性能,還能降低拌合用水量,且外加劑無其他化學反應。2)配比設計計算合理,計量準確,混凝土澆搗成型均勻、密實。3)泵送混凝土控制好時間,防止產生沉縮裂縫。4)避免鋼筋位置受到擾動,按規定處理好施工縫。5)對于鋼筋混凝土深梁宜提前做好防止溫度應力增大的技術措施。
混合磚房在很多地區占有很大比例,墻體開裂現象時有發生。
3.1.1 成因
鋼筋混凝土與磚砌體在相同的溫度條件下線膨脹系數不同,變形量也不同,有兩倍之差。這種變形的巨大差異導致頂層墻體產生受拉為主的溫度應力,當超過墻體的抗拉能力時,裂縫出現,尤其是門窗洞口處應力集中,更易產生。
3.1.2 防治措施
1)由溫度變化產生的裂縫主要分布在頂層,設置保溫或隔熱層可有效降低溫差,也可起到建筑節能的效果。2)設置柔性分隔縫,其中的剛性連接必須斷開。3)構造上增加圈梁密度,以鋼筋抵抗溫度應力。
3.2.1 成因
當建筑物結構在平面內剛度變化較大或承受荷載相差很大,建造于軟土、填土等承載力不均勻的地基上時,易出現由于地基不均勻沉降而引起的裂縫。多位于結構下部,有時向上延伸。
1)沉降裂縫。當建筑物長高比大于3,而基礎設計沒有考慮地基沉降調整能力時,墻體中產生的拉應力和剪應力大于某點的抗拉強度時,便會產生裂縫。通常引起的原因有:a.設計不合理,平面形狀復雜,立面變化大,建筑物質心與剛心偏離較大,整體剛度差;b.由于各種原因引起的地基含水量非正常變化,如管道破裂等;c.在上部荷載作用下,下部軟弱地基發生局部變形和沉降;d.建筑物外圍堆載過大。2)窗間墻水平裂縫。由于沉降部分受到阻力,窗間墻承受的剪應力大于其抗剪強度時,沿灰縫產生水平裂縫。3)窗下墻豎向裂縫。由于窗下墻體受力較小,地基下沉量較兩側小,使產生的拉應力大于其抗拉強度而產生。4)地基局部沉降。施工過程中,沒發現或發現后處理不徹底的隱患,如古墓、地道、人工填埋坑等,若基礎剛度較差,也會發生局部下沉,引起裂縫。
3.2.2 防治原則
設計中注意建筑平面規則,立面沒有突出變化,施工中嚴格按照規范和規程操作,出現或發現問題及時反饋處理。
目前多、高層住宅中,由于受到溫、濕度等因素的影響,填充墻會出現大量的裂縫。
1)材料。加氣混凝土砌塊的缺點是吸水性強,若含水率低于正常值,收縮變形增大,若砌筑砂漿強度偏低,則會產生裂縫。2)設計中填充墻在梁、板變形較大處轉角,造成墻體受壓產生裂縫。3)施工中按照粘土磚的工藝進行操作,致使砌塊或砂漿膨脹或收縮產生干縮裂縫。4)墻體體積沒有穩定之前就進行抹灰,導致干縮裂縫產生。
1)設計階段綜合考慮各種因素,施工圖增加墻體與結構的連接構造說明。2)砌體材料在進場前后、砌筑過程中、抹灰前后,保持較低的含水率,完成干縮過程。3)按照相應的施工工藝嚴格執行,掌握正確的操作程序。
本文分析了住宅建筑中常見的結構部位裂縫的成因和防治措施。只要我們結合工程實際情況,嚴格按照規范、規程設計和施工,住宅建筑結構中的裂縫是可防、可控的。
[1]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社,1997.
[2]賈興文,錢覺時,楊再富,等.加氣混凝土砌塊填充墻裂縫成因研究[J].砌塊建筑與建筑砌塊,2003(6):25-28.