1.裂縫的性質(zhì)
引起砌體結(jié)構(gòu)墻體裂縫的因素很多,既有地基、溫度、干縮,也有設(shè)計(jì)上的疏忽、施工質(zhì)量、材料不合格及缺乏經(jīng)驗(yàn)等。根據(jù)工程實(shí)踐和統(tǒng)計(jì)資料這類裂縫幾乎占全部可遇裂縫的80%以上。而最為常見的裂縫:一是溫度裂縫; 二是干燥收縮裂縫,簡稱干縮裂縫; 三由溫度和干縮共同產(chǎn)生的裂縫; 四地基不均勻沉降裂縫。
2.溫度裂縫
溫度的變化會引起材料的熱脹、冷縮,當(dāng)約束條件下溫度變形引起的溫度應(yīng)力足夠大時,墻體就會產(chǎn)生溫度裂縫。最常見的裂縫是在砼平屋蓋房屋頂層兩端的墻體上,如在門窗洞邊的正八字斜裂縫,平屋頂下或屋頂圈梁下沿磚(塊)灰縫的水平裂縫,以及水平包角裂縫(包括女兒墻)。導(dǎo)致平屋頂溫度裂縫的原因,是頂板的溫度比其下的墻體高得多,而砼頂板的線脹系數(shù)(a=1 ×10-5/℃)又比磚砌體(a=0.5×10-5/℃)大一倍左右,故頂板和墻體間的變形差,在墻體中產(chǎn)生很大的拉力和剪力。剪應(yīng)力在墻體內(nèi)的分布為兩端附近較大,中間漸小,頂層大,下部小。溫度裂縫是造成墻體早期裂縫的主要原因。這些裂縫一般經(jīng)過一個冬夏之后才逐漸穩(wěn)定,不再繼續(xù)發(fā)展,裂縫的寬度隨著溫度變化而略有變化。
3.干縮裂縫
燒結(jié)粘土磚,包括其它材料的燒結(jié)制品,其干縮變形很小,且變形完成比較快。只要不使用新出窯的磚,一般不要考慮砌體本身的干縮變形引起的附加應(yīng)力。因這類砌體在潮濕情況下會產(chǎn)生較大的濕脹,而且這種濕脹是不可逆的變形。
對于砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體,隨著含水量的降低,材料會產(chǎn)生較大的干縮變形。如砼砌塊的干縮率為0.3~0.45mm/m,它相當(dāng)于25~40℃的溫度變形,可見干縮變形的影響很大。輕骨料塊體砌體的干縮變形更大。干縮變形的特征是早期發(fā)展比較快,如砌塊出窯后放置28d能完成50%左右的干縮變形,以后逐步變慢,幾年后材料才能停止干縮。但是干縮后的材料受濕后仍會發(fā)生膨脹,脫水后材料會再次發(fā)生干縮變形,但其干縮率有所減小,約為第一次的80%左右。這類干縮變形引起的裂縫在建筑上分布廣、數(shù)量多、裂縫的程度也比較嚴(yán)重。如房屋內(nèi)外縱墻中間對稱分布的倒八字裂縫;在建筑底部一至二層窗臺邊出現(xiàn)的斜裂縫或豎向裂縫;在屋頂圈梁下出現(xiàn)的水平縫和水平包角裂縫;在大片墻面上出現(xiàn)的底部重、上部較輕的豎向裂縫。另外不同材料和構(gòu)件的差異變形也會導(dǎo)致墻體開裂。如樓板錯層處或高低層連接處常出現(xiàn)的裂縫,框架填充墻或柱間墻因不同材料的差異變形出現(xiàn)的裂縫;空腔墻內(nèi)外葉墻用不同材料或溫度、濕度變化引起的墻體裂縫,這種情況一般外葉墻裂縫較內(nèi)葉墻嚴(yán)重。
4. 溫度、干縮裂縫
對于燒結(jié)類塊材的砌體最常見的為溫度裂縫,面對非燒結(jié)類塊體,如砌塊、灰砂磚、粉煤 灰磚等砌體,也同時存在溫度和干縮共同作用下的裂縫,其在建筑物墻體上的分布一般可為這兩種裂縫的組合,或因具體條件不同而呈現(xiàn)出不同的裂縫現(xiàn)象,而其裂縫的后果往往較單一因素更嚴(yán)重。
5. 地基不均勻沉降引起墻體裂縫分析
房屋的全部荷載最終通過基礎(chǔ)傳給地基,而地基在荷載作用下,其應(yīng)力是隨深度而擴(kuò)散,深度大,擴(kuò)散愈大,應(yīng)力愈小;在同一深處,也總是中間最大,向兩端逐漸減小。也正是由于土壤這種應(yīng)力的擴(kuò)散作用,即使地基地層非常均勻,房屋地基應(yīng)力分布仍然是不均勻的,從而使房屋地基產(chǎn)生不均勻沉降,即房屋中部沉降多,兩端沉降少,形成微向下凹的盆狀曲面的沉降分布。
如果房屋設(shè)計(jì)的長高比較大,整體剛度差,而對地基又末進(jìn)行加固處理,那么墻體就可能出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。裂縫對稱的發(fā)生在縱墻的兩端,向沉降較大的方向傾斜,沿著門窗洞口約成45。呈正八字形,且房屋的上部裂縫小,下部裂縫大。這種裂縫,必然是地基附加應(yīng)力作用使地基產(chǎn)生不均勻沉降而形成的。
當(dāng)房屋地基土層分布不均勻,土質(zhì)差別較大時,則往往在不同土層的交接處或同一土層厚薄不一處出現(xiàn)較明顯的不均勻沉降,造成墻體開裂,其裂縫上大下小,向土質(zhì)較軟或土層較厚的方向傾斜。
在房屋高差較大或荷載差異較大的情況下,當(dāng)未留設(shè)沉降縫時,也容易在高低和較重的交接部位產(chǎn)生較大的不均勻沉降裂縫。此時,裂縫位于層數(shù)低的荷載輕的部分,并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。
此外,新建房屋的基礎(chǔ)若位于原有房屋基礎(chǔ)下,則要求新、舊基礎(chǔ)底面的高差H與凈距L的比值應(yīng)小于0.5~1。否則,由于新建房屋的荷載作用使地基沉降而引起原有房屋、墻體裂縫。同理,在施工相鄰的高層和低層房屋時,亦應(yīng)本著先高、重,后低、輕的原則組織施工;否則,若先施工了低層房屋后再施工高層房屋,則也會造成低層房屋墻體的開裂。
6. 懸挑結(jié)構(gòu)坍塌分析
懸挑結(jié)構(gòu)坍塌實(shí)例較多,一是整體傾覆坍塌;二是沿懸臂梁、板根部斷塌。其主要原因有:
6.1.穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩
懸挑結(jié)構(gòu)是靠壓重或外加拉力來保持穩(wěn)定,要求抗傾覆的安全因素不小于1.5,若穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩時,必然失穩(wěn),傾覆坍塌。如雨蓬、挑梁,當(dāng)梁上壓重(砌磚的高度)不能滿足穩(wěn)定要求時,就拆除支撐、模板,即會產(chǎn)生坍塌事故。
6.2.模板支撐方案不當(dāng)
懸挑結(jié)構(gòu)根部受力最大,當(dāng)混凝土澆筑后,尚未達(dá)到足夠強(qiáng)度時,模板支撐產(chǎn)生沉降,根部混凝土隨即開裂,拆模后將從根部產(chǎn)生斷裂坍塌;若懸挑結(jié)構(gòu)為變截面時,施工時將模板做成等截面外形,而造成根部斷面減小,拆模后也會造成斷塌事故。
6.3.鋼筋錯位、變形
懸挑結(jié)構(gòu)根部負(fù)彎矩最大,主筋應(yīng)配在梁板的上部。若施工時將鋼筋放在下部,或被踩踏向下變形過大,或錨固長度不夠等原因,拆模后,均會導(dǎo)致根部斷塌。
6.4.施工超載
懸挑結(jié)構(gòu)的固端彎矩與作用荷載成正比,如施工荷載超過設(shè)計(jì)荷載,當(dāng)模板下沉?xí)r就在根部出現(xiàn)裂縫;尤其是當(dāng)由根部向外澆筑混凝土?xí)r,隨著荷載增加;模板變形,也極容易在根部產(chǎn)生裂縫,導(dǎo)致拆模后斷裂。
6.5.拆模過早
不少懸挑結(jié)構(gòu)斷塌事故都是由于拆模過早,混凝土未達(dá)到足夠強(qiáng)度所造成。所以,規(guī)范規(guī)定,跨度小于2m的懸臂梁及板,混凝土拆模強(qiáng)度應(yīng)大于等于70%;跨度大于2m的懸臂梁及板,混凝土的拆模強(qiáng)度為100%。
另外設(shè)計(jì)上的疏忽、無針對性防裂措施、材料質(zhì)量不合格、施工質(zhì)量差、違反設(shè)計(jì)施工規(guī)程、砌體強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,以及缺乏經(jīng)驗(yàn)也是造成墻體裂縫的重要原因之一。如對砼砌塊、灰砂磚等新型墻體材料,沒有針對材料的特殊性,采用適合的砌筑砂漿、注芯材料和相應(yīng)的構(gòu)造措施,仍沿用粘土磚使用的砂漿和相應(yīng)的抗裂措施,必然造成墻體出現(xiàn)較嚴(yán)重的裂縫。