《砌体结构温度裂缝的研究.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《砌体结构温度裂缝的研究.doc(26页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、目 录摘要1绪论第一章裂缝的类型及成因 11产生裂缝的原因5 12裂缝原因的定性分析6 13温度裂缝产生特征7 14温度裂缝的主要形态715温度裂缝产生机理 716温度、干缩及其它裂缝8 17砌体裂缝的控制9第二章地基变形11 21地基不均匀沉降裂缝的形态11 22影响地基沉降裂缝的因素12 2. 3温度应力的估算14 2. 4温度变形的估算142. 5收缩裂缝的形态 14第三章裂缝的预防措施14第四章防止墙体开裂的具体构造措施建议 15第五章控制方法 16第六章防止混凝土屋盖的温度变化与砌体的干缩变形引起的墙体开裂,宜采取下列措施: 167 第八章构造控制 17第九章砌体裂缝的加固处理18第
2、十章结论19砌体结构温度裂缝的研究摘要:由砖砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构,称为砌体结构。目前,砌体结构的房屋出现了各种形式的裂缝,非常常见,裂缝出现的时间因不同的建筑物而异,有的出现早,有的出现晚,但多发生在新建房屋的13年内,缝宽不等,裂缝程度轻重不一,差别很大。砌体结构温度裂缝问题已经是一个普遍性的问题,它不仅影响了建筑物的正常使用,降低了建筑功能,缩短了使用年限,而且对抗震也是极为不利的,甚至会发生工程事故。尤其是在住宅商品化的今天,这个问题已日益引起开发商和居民的普遍关注。温度的变化会引起材料的热胀、冷缩,当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。最常见的裂
3、缝是在砼平屋盖房屋顶层两端的墙体上,如在门窗洞边的正八字斜裂缝,平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝,以及水平包角裂缝(包括女儿墙)。导致平屋顶温度裂缝的原因,是顶板的温度比其下的墙体高得多,而砼顶板的线胀系数又比砖砌体大得多,故顶板和墙体间的变形差,在墙体中产生很大的拉力和剪力。剪应力在墙体内的分布为两端附近较大,中间渐小,顶层大,下部小。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定,不再继续发展,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。因此,砌体结构温度裂缝的研究问题是摆在工程技术人员面前的新课题。关键字:砌体结构、变形裂缝、产生机理、温度变形、干缩变形、
4、预防措施第一章 裂缝的类型及成因:1裂缝成因及类型产生裂缝的原因是多方面的,归纳起来主要有两方面:一是由外荷载(包括静、动荷载)变化引起的裂缝,二是由变形引起的裂缝(主要有温度变化,不均匀沉陷或膨胀等变形产生应力而引起的裂缝)。相对于受力裂缝,变形裂缝的产生机理和影响因素要复杂得多,本文主要分析砌体结构的温度裂缝。2温度裂缝产生的原因及特征:温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大的混凝土工程。混凝土浇筑硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,形成内外较大温差,使混凝土表面产生一定的拉应力,超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝。温度
5、裂缝的走向无一定规律,大面积结构裂缝通常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。混凝土越厚,水泥用量越大,水化热越高的水泥,其内部温度越高,形成温度应力越大,产生裂缝的可能性越大。大体积混凝土形成的温度应力与其结构尺寸有关,混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,引起裂缝的危险性也越大。防止大体积混凝土出现裂缝的根本措施是控制混凝土内部和表面的温度差。3裂缝原因的定性分析从定性分析温度裂缝,在本地区夏天阳光照射下屋顶表面温度通常高达40-60之间,钢筋砼屋盖受到阳光辐射面积
6、比砖砌体要大得多,接受阳光照射的时间比其他任何部位都长,而钢筋砼屋盖的阻热能力比砖砌体阻热能力差得多。实验表明钢筋砼线性膨胀系数是砖砌体线性膨胀系数的2.4倍,因而钢筋砼盖温度引起的变性差值比砖砌体大的多,导致组合砌体之间产生相对位移,钢筋砼屋盖位受砖砌体约束,对砖砼体产生抗剪应力,砖砌体抗拉抗剪强度比钢筋砼抗拉抗剪强度低得多,设计时对房屋顶层砖砌体强度要求低,这样构件中产生抗应力超过砖砌体的抗拉强,导致砖砌体裂缝产生。 4温度裂缝产生特征:温度裂缝是从顶部开始,越往下层裂缝越轻。房屋长高比越大,裂缝越重;条式房屋的中间单元裂缝轻,两端部单元裂缝较重。整体上看,房屋内部墙体比外部墙体裂缝重,而
7、内横墙裂缝较轻,内纵墙裂缝较重。从施工角度看,夏天施工时的裂缝轻,冬天施工裂缝重。 5 温度裂缝的主要形态:在砌体结构的民用建筑中,砌体裂缝绝大部分是由于变形引起的,温度变化是引起墙体开裂的主要因素,由于砖砌体的线膨胀系数,而钢筋混凝土线膨胀系数是因此当温度发生变化时,二者产生变形差异,此外,由于建筑物中的构件大多属于超静定杆件,具有多个约束力,对由于温度变化所引起的变形将予以限制,从而会在构件内产生温度应力。对墙体与混凝土之间的变形差异势必在砌体中产生很大的拉力和剪力,这些力超过一定限度时,砌体就会产生错位裂缝,温度裂缝是造成墙体早期开裂的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才能逐渐稳定,
8、不再继续发展,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。最常见的温度裂缝出现在混凝土平屋盖房屋的顶层两端墙体和山墙上。6 温度裂缝产生机理对于砖砌体的结构,砖砌体的线膨胀系数是混凝土的一半,当外界温度升高时,混凝土顶盖变形大,墙体变形相对较小,导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力,使屋盖受压,墙体受拉、受剪。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。混凝土砌块墙体的线膨胀系数与混凝土屋盖相同。在夏季阳光照射下,两者之间存在着一定的温差,屋面最高温度可达40-5,而顶层外墙平均最高温度约为30-35。屋面和顶层外墙存在10 -15的温差,两者的温度可能引起墙体开裂。另外,从材料
9、上看,相同砂浆强度等级下抗拉、抗剪强度混凝土砌块比砖砌体小了很多,沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的30-35,沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的45-50,抗剪强度仅为砖砌体的50-55。因此,在相同受力状态下,混凝土砌块抵抗拉力和剪力的能力要求要比砖砌体小很多,所以更容易开裂。温度裂缝有明显的规律性:两端重中间轻,顶层重下层轻,阳面重阴面轻。由于温度应力和变形而产生裂缝具有这些特点与规律,裂缝的类型及其产生的原因可具体分为如下:7八字形裂缝主要出现在横墙与纵墙两端部,此种裂缝属正八字形的热胀裂缝,随温度升降而变化,其原因是由于设计与施工中的缺陷,使屋面保温层的热阻减少甚至失败,致使屋面板温度变形大于砌
10、体温度变形,当产生一定的温度应力的时候,屋面板的推力就传给墙体,并因墙体温度附加应力在房屋两端较大,当砌筑砂浆强度较低时,则易产生剪力产生的主拉应力,当超过砌体抗拉极限时,墙体即出现八字形开裂。72倒八字形裂缝属冷缩裂缝,主要出现在纵横墙两端的窗洞口处,尤以顶层两端窗洞口处最为严重。由于墙体冷缩附加应力在墙体两端较大,当房屋收缩变形大于墙体时,在门窗洞口出产生应力相对集中而导致形成倒八字形裂缝,使墙体开裂。73 水平裂缝多见于顶层横墙、纵墙、“女儿墙”及山墙处。当屋面保温隔热较差,屋面板受热膨胀对墙体产生水平推力,由于墙体在端部收缩要大于中部且砌体抗剪能力较低,使纵横墙与屋盖的接触面上产生水平
11、裂缝。74 垂直裂缝主要出现在窗台墙处、过梁端部及楼层错层外。此种裂缝主要由于温度变化,墙体受到楼板的拉力作用,在门窗洞口处产生应力集中效应而拉裂,或因冷缩变形,在与墙漆之间变形差异最大的钢筋混凝土上梁端和楼板错层外,引起墙体重直开裂。75 X形裂缝多数沿砌体灰缝开裂,主要受房屋热胀冷缩的反复作用形成,而底层墙体产生的X形裂缝则是由于基础不平整或不均匀沉降引起。8 温度、干缩及其它裂缝 对于烧结类块材的砌体最常见的为温度裂缝,面对非烧结类块体,如砌块、灰砂砖、粉煤 灰砖等砌体,也同时存在温度和干缩共同作用下的裂缝,其在建筑物墙体上的分布一般可为这两种裂缝的组合,或因具体条件不同而呈现出不同的裂
12、缝现象,而其裂缝的后果往往较单一因素更严重。另外设计上的疏忽、无针对性防裂措施、材料质量不合格、施工质量差、违反设计施工规程、砌体强度达不到设计要求,以及缺乏经验也是造成墙体裂缝的重要原因之一。如对砼砌块、灰砂砖等新型墙体材料,没有针对材料的特殊性,采用适合的砌筑砂浆、注芯材料和相应的构造措施,仍沿用粘土砖使用的砂浆和相应的抗裂措施,必然造成墙体出现较严重的裂缝。 9砌体裂缝的控制91裂缝的危害和防裂的迫切性 砌体属于脆性材料,裂缝的存在降低了墙体的质量,如整体性、耐久性和抗震性能,同时墙体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成不良影响。特别是随着我国墙改、住房商品化的进展,人们对居住环境和建筑质
13、量的要求不断提高,对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严格。由于建筑物的质量低劣,如墙体裂缝、渗漏等涉及的纠纷或官司也越来越多,建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准。因此加强砌体结构,特别是新材料砌体结构的抗裂措施,已成为工程量、国家行政主管部门,以及房屋开发商共同关注的课题。因为这涉及到新型墙体材料的顺利推广问题。92裂缝宽度的标准问题 实际上建筑物的裂缝是不可避免的。此处提到的墙体裂缝宽度的标准(限值),是一个宏观的标准,即肉眼明显可见的裂缝,砌体结构尚无这种标准。但对钢筋砼结构其最大裂缝宽度限值主要是考虑结构的耐久性,如裂缝宽度对钢筋腐蚀,以及外部构件在湿
14、度和抗冻融方面的耐久性影响。我国到现在为止对外部构件(墙体)最危险的裂缝宽度尚未作过调查和评定。但根据德国资料,当裂缝宽度0.2mm时,对外部构件(墙体)的耐久性是不危险的。 对砌体结构来说,墙体的裂缝宽度多大是无害呢?这是个比较复杂的问题。因为它还涉及到可接受的美学方面的问题。它直接取决于观察人的目的和观察的距离。对钢筋砼结构,裂缝宽度0.3mm,通常在美学上是不能接受的,这个概念也可用于配筋砌体。而对无筋砌体似乎应比配筋砌体的裂缝宽度标准放宽些。但是对于客户来讲二者是完全一样的。这实际上是直观判别裂缝宽度的安全标准。10 收缩裂缝的产生机理粘土砌体和混凝土砌体对含水率变化的不同。粘土砌块随
15、含水率的增加而膨胀。在含水率降低时砖不会收缩。混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、养生而成。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩,砌干缩量因材料和成型质量而异,并随时间增长而逐渐减小。当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗弯强度,会出现收缩裂缝。第二章 地基变形1在软土、填土、冲沟、古河道、暗渠以及各种不均匀地基上建造结构物,或者地基虽然相当均匀,但是荷载差别过大,结构物刚度差别悬殊时,应特别注意由于地基不均匀沉降引起的裂缝。1 1 地基不均匀沉降裂缝的形态 地基不均匀沉降裂缝的形态是多种多样的,有些裂缝尚随时间长期变化,裂缝宽度较宽,有时宽至数厘
16、米。裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝。地基不均匀沉降裂缝常见的有:正八字裂缝和斜向裂缝。沉降裂缝多出现在房屋中下部且发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大。12 影响地基沉降裂缝的因素地基、基础、建筑物构成一个整体,共同工作。其内力和变形形态与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。 121 徐变:建筑物的下沉、水平位移、温度、湿度变化引起的变形,除了绝对数量外,变形速率是一个重要因素。只是变形是缓慢的,则多数建筑物能经受较大的变形而不破坏。其主要原因就是由于建筑材料都具有徐变特性,在变形过程中,其内应力会随着变形速度的下降而松弛。 3 温度应力的估算 当
17、顶板与墙体材料不同时, Cx水平阻力系数,混凝土板与墙体Cx=0.30.6N/mm 3,混凝土板和钢筋混凝土圈梁Cx=1.0N/mm 3; max为弹性剪应力。考虑升温较快,取应力松弛系数H(t)=0.70.8,对于顶层墙体,墙体的压应力较小,墙体的剪应力近似等于主拉应力,墙体的剪应力与温差、水平阻力系数Cx以及建筑物长度有关。 从式中可知,墙体剪应力与温差成正比。因此,采取隔热措施以减少温差,可达到减小主拉应力的目的;墙体剪应力与 成正比。如水平阻力系数Cx降低30,则剪应力降低16。因此,可通过在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层来减少顶板与墙体的约束作用,滑动层可采用两层
18、油毡夹滑石粉或橡胶片等;剪应力和建筑物的长度呈非线性关系,增加长度,剪应力随之增加。 4温度变形的估算 粘土和混凝土砌体都有与温度变化成比例的特性,温度变形的大小可以根据热膨胀系数计算。构件受到温度变化为T的构件, 5 收缩裂缝的形态 因砌块收缩引起的墙体裂缝,在混凝土砌块房屋中比较普遍。在内外墙、在房屋的各层均可能出现。干缩裂缝形态一般有:51 在墙体中部出现的阶梯形裂缝;52 环块体周边灰缝的裂缝;53 在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝;54 山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝。收缩裂缝一般多出现在下部几层,有的砌块房屋山墙大墙面中间部位出现了由底层一直延伸至3、4层的竖向裂缝。 由于砌筑砂
19、浆强度不高,灰缝不饱满,干缩引起的裂缝往往呈发丝状分散在灰缝缝隙中,清水墙时不易被发现,当有粉刷抹面时就显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大,且裂缝宽度较均匀。 6收缩裂缝的产生机理 粘土砌体和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。粘土砌块随含水率的增加而膨胀。在含水率降低时砖不会收缩。即这种膨胀不会因为在大气温度中变干而收缩。砖中的含水量取决于原材料的种类和烧制温度范围。当砖从窑中取出时尺寸最小,然后随着含水率的增加而膨胀。当砖暴露在潮湿的空气中它开始膨胀,在开始的几个星期内膨胀最大,膨胀会以很低的速率持续几年,砖的长期湿膨胀在0.0002和0.0009之间。 混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、
20、养生而成。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩,砌干缩量因材料和成型质量而异,并随时间增长而逐渐减小。在自然条件下,成型28天后,混凝土砌块收缩趋于稳定。其干缩率为0.030.035,含水量在5060左右。砌成砌体后,在正常使用条件下,含水量继续下降,可达10左右,其干缩率为0.0180.07。对于干缩已趋稳定的混凝土砌块,如再次被浸湿后,会再次发生干缩,通常称为第二干缩。混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩,稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短,一般为15天左右。第二干缩的收缩率约为第一干缩的80左右。当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗弯强度,
21、会出现收缩裂缝。收缩裂缝不是结构裂缝,但它们破坏了墙体外观。 7收缩变形的估算 粘土和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。当失去水分时,混凝土砌块会收缩,而粘土砌块会随含水率的增大而膨胀。由水分变化引起的变形可以根据与热膨胀相同的原理估计:砌体标准联合委员会(Masonry Standards Joint Committee,缩写为MSJC)规范规定粘土砌体的湿膨胀系数值k e为0.0003。由控湿的混凝土砌块砌筑的砌体k m=0.15s l,由非控湿的混凝土砌块砌筑的砌体k m=0. 5s l。s l为混凝土砌块的总线性干缩值,其值不超过0.00065。8地基变形 在软土、填土、冲沟、古河道、
22、暗渠以及各种不均匀地基上建造结构物,或者地基虽然相当均匀,但是荷载差别过大,结构物刚度差别悬殊时,应特别注意由于地基不均匀沉降引起的裂缝。9 地基不均匀沉降裂缝的形态 地基不均匀沉降裂缝的形态是多种多样的,有些裂缝尚随时间长期变化,裂缝宽度较宽,有时宽至数厘米。裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝。地基不均匀沉降裂缝常见的有:正八字裂缝和斜向裂缝。沉降裂缝多出现在房屋中下部且发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大。 10 地基不均匀沉降裂缝的产生机理 101 墙体中下部区域的正八字裂缝 一般情况下,地基受到上部传递的压力,引起地基的沉降变形呈凹形,常称为“盆形沉降曲面”。这是由于中部压力相互影响高于边缘
23、处相互影响,以及边缘处非受载区地基对受载区下沉有剪切阻力等共同作用的结果,导致地基反力在边缘区较高。这种沉降使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的弯曲,产生正弯距。结构中下部受拉,端部受剪,特别是由于端部地基反力梯度很大,端部的剪应力很大,墙体由于剪力形成的主拉应力破裂,裂缝呈正八字形。 由于墙体中上部受压并形成“拱”作用,墙体裂缝越靠近地基和门窗孔越严重。且中下部开裂区的墙体有自重下坠作用,造成垂直方向拉应力,可能形成水平裂缝。 102 墙体斜向裂缝 当地基中部有回填砂、石,或中部地基坚硬而端部软弱,或由于荷载相差悬殊,建筑物端部沉降大于中部时,会形成负弯距。主拉应力将引起墙体的斜裂缝或倒八字
24、裂缝。局部的沉降不均不仅可以引起斜裂缝,由于垂直沉降还可能引起砌体的水平裂缝。 11 影响地基沉降裂缝的因素 地基、基础、建筑物构成一个整体,共同工作。其内力和变形形态与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。 111 地基与建筑物的相对刚度 为考虑地基与建筑物的共同工作,地基与建筑物的相对刚度可根据葛尔布诺夫方法确定,112 柔性指数表示了建筑物和地基的相对刚度。从式中可以看出,1121 建筑物和基础抗弯刚度越大,基础的长度和宽度越小,则柔性指数就越小,结构物或基础的相对刚度越大。这时在外荷载作用下,地基的反压力越往两端集中,则中部弯矩越大,这就需
25、要结构具有足够的强度,满足结构物最大弯矩的要求;1122 在较好的地基上,地基的变形模量较高,而地基上基础的抗弯刚度较小,结构物的几何尺寸较长,则柔性指数相应增大。这时基础结构接近于柔性板,此时地基的沉降与荷载的分布有关。地基承受荷载大的地方,该处的沉降和变形较大,基础承受的弯矩较小。 第三章 裂缝的预防措施 1在目前的经济水平下,尚不能完全防止和杜绝由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。只能通过一些合理的构造措施,使砌体房屋墙体的裂缝的产生和发展达到可接受的程度。裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀,加速混凝土的碳化,降低混凝土的耐久性和抗疲劳、
26、抗渗能力。根据裂缝的性质和具体情况,要区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。31现有控制裂缝的原则和措施 长期以来人们一直在寻求控制砌体结构裂缝的实用方法,并根据裂缝的性质及影响因素有针对性的提出一些预防和控制裂缝的措施。从防止裂缝的概念上,形象地引出“防”、“放”、“抗”相结合的构想,这些构想、措施有的已运用到工程实践中,一些措施也引入到砌体规范中,也收到了一定的效果,但总的来说,我国砌体结构裂缝仍较严重,纠其原因有以下几种。 32 设计者重视强度设计而忽略抗裂构造措施长期以来住房公有制,人们对砌体结构的各种裂缝习以为常,设计者一般认为多层砌体房屋比较简单,在强度方面作必要的计算后,针
27、对构造措施,绝大部分引用国家标准或标准图集,很少单独提出有关防裂要求和措施,更没有对这些措施的可行性进行调查或总结。因为裂缝的危险仅为潜在的,尚无结构安问题,不涉及到责任问题。33 我国砌体规范抗裂措施的局限性 我认为这是最为重要的原因。砌体规范GBJ3-88的抗裂措施主要有两条,一是第5.3.1条:对钢砼屋盖的温度变化和砌体的干缩变形引起的墙体开裂,可采取设置保温层或隔热层;采用有檩屋盖或瓦材屋盖;控制硅酸盐砖和砌块出厂到砌筑的时间和防止雨淋。未考虑我国幅原辽阔、不同地区的气候、温度、湿度的巨大差异和相同措施的适应性。二是第5.3.2条:防止房屋在正常使用条件下,由温差和墙体干缩引起的墙体竖
28、向裂缝,应在墙体中设置伸缩缝。从规范的温度伸缩缝的最大间距可见,它主要取决于屋盖或楼盖的类别和有无保温层,而与砌体的种类、材料和收缩性能等无直接关系。可见我国的伸缩缝的作用主要是防止因建筑过长在结构中出现竖向裂缝,它一般不能防止由于钢砼屋盖的温度变形和砌体的干缩变形引起的墙体裂缝。 由此可见,砌体规范的抗裂措施,如温度区段限值,主要是针对干缩小、块体小的粘土砖砌体结构的,而对干缩大、块体尺寸比粘土砖大得多的砼砌块和硅酸盐砌体房屋,基本是不适用的。因为如果按照砼砌块、硅酸盐块体砌体的干缩率0.20.4mm/m,无筋砌体的温度区段不能越过10m;对配筋砌体也不能大于30m。在这方面,国外已有比较成
29、熟的预防和控制墙体开裂的经验,值得借鉴:一是在较长的墙上设置控制缝(变形缝),这种控制缝和我国的双墙伸缩缝不同,而是在单墙上设置的缝。该缝的构造既能允许建筑物墙体的伸缩变形,又能隔声和防风雨,当需要承受平面外水平力时,可通过设置附加钢筋达到。这种控制缝的间距要比我国规范的伸缩缝区段小得多。如英国规范对粘土砖为10-15m,对砼砌块及硅酸盐砖一般不应大于6m;美国砼协会(ACI)规定,无筋砌体的最大控制缝间距为12-18m,配筋砌体控制缝间距不超过30m。二是在砌体中根据材料的干缩性能,配置一定数量的抗裂钢筋,其配筋率各国不尽相同,从0.03%0.2%,或将砌体设计成配筋砌体,如美国配筋砌体的最
30、小含钢率为0.07%,该配筋率又抗裂,又能保证砌体具有一定的延性。2预防温度裂缝的措施21伸缩缝:严格按照砌体结构设计规范要求设置伸缩缝,宽度不宜小于30mm。 22优先采用装配式有檀体系钢筋砼屋盖,使屋盖与墙体连接改为“柔性节点”,即QL与屋面板接触面上铺设一层油毡或滑石粉,形成滑动层,这样可减少温度变形时墙体的推动力影响,防止墙体产生温度裂缝。 23屋面板保温隔热层的材质及施工必须符合规范要求达到隔热保温效果。 24屋面的温度变形与长度减正比,对于钢筋砼大檐口及较高女儿墙,宜隔二单元在檐口上设置一道温度伸缩缝。 25根据砖石结构设计规范要求,顶层砖砌体混合砂浆一般为M2.5,可满足强度要求
31、,为了防止温度裂缝产生,顶层混合砂浆强度不应低于M5.0。 26在房屋四角檐口下一定高度和范围的墙体配筋转角钢筋26500,或在房屋两端单元外墙阳角处设置qz,并开至女儿墙压顶处,柱与墙体设拉锚筋,可防止女儿墙及外墙阳角处的包角裂缝。 27房屋长高比较大时,房屋外纵墙门窗的洞口处砖砌体抗拉,抗剪强度较弱部位,应在房屋顶层窗台下二皮砖处设置26钢筋砖砌体,提高砖砌体抗拉抗剪强度,防止外纵墙出现“八”字形温度形缝和水平裂缝。 28房屋空间较宽敞高大时,窗口宽度大于1500mm时,应在窗台下二皮砖处设备26钢筋砖砌体,提高砖砌体抗剪强度,可防止窗台下水平裂缝。 29在房屋两端单元1-2个开间的内外纵
32、墙窗台下二皮砖处,设26钢筋砖砌体,并在窗户两边缘设置构造立柱,立柱上下两端与楼层,屋顶层QL连接,将窗户形成砼构件“”字形封闭箍,防止窗户斜裂缝,对角裂缝经向裂缝产生。 210对施工中严格规范要求进行施工,冬季施工时,砂浆无设计要求时,应按常温下提高一级砂浆标号。提高砖砌体强度。 211尽量做到年平均气温时完成屋盖施工,避开高温季节施工屋顶层、如不能选择合适施工季节,则应在顶层结构施工完成后,及时做好屋面保温层,使砼空心极和砼QL处在正常温度环境中,减缓顶层砼处于遇冷收缩遇热膨胀活动。 212设计应采取措施提高砼整体性。使顶层空心板端对头缝加筋,并用细石砼振捣密实减少砼的热胀冷缩程度。 以上
33、措施可结合工程项目的具体精况综合采用、这样可以有效防止温度裂缝的出现。 3温度裂缝治理措施 31对温度裂等,不要忙于及早治理,等观察一个热胀冷缩周期,裂缝不再产生新的变化时再采取治理措施。鉴定裂缝是否稳定方法:可在裂缝内嵌抹水泥浆或玻璃纸,形态完整无损,说明裂缝已基于稳定,不再有较大发展可能性。 32当细小裂缝不影响使用可不修补,当裂缝造成墙面渗水,可采用嵌补密封胶或水泥浆处理。 33对于裂缝较多且穿墙厚,影响美观和正常使用给用户造成不安全感时,可在裂缝墙体两侧用46200或6500钢筋网片,两侧网片用铁丝固定后,用水泥砂浆外部抹面处理。 关于在砌体内配置抗裂钢筋的数量(含钢率)和效果,是普遍
34、比较关注的问题。因为它涉及到用钢量和造价的增幅问题。第四章防止墙体开裂的具体构造措施建议本章在综合了国内外砌体结构抗裂研究成果的基础上,结合我国当前的具体情况,提出的更具体的抗裂构造措施。它是对“防”、“放”、“抗”的具体体现。笔者认为这些措施可根据具体条件选择或综合应用。该措施已反映到我院为大庆油田砌块厂编制的砼砌块建筑构造图集中。 1建筑物的长度即伸缩缝、沉降缝或控制间距与温度裂缝、干缩裂缝和沉降裂缝的产生有很大关系。按照欧美规范,如英国规范规定,对粘土砖砌体的控制间距为1015m,对混凝土砌块砌体一般不应大于6m,美国混凝土协会(ACI)规定,无筋砌体的最大控制缝间距为1218m,配筋砌
35、体的控制缝间距不应超过30m,这些都远远小于我国砌体规范的规定。这也是按我国砌体规范的温度缝和有关抗裂构造措施不能消除墙体裂缝的一个重要原因。4 1温度变化引起的墙体开裂 防止主要由温度变化引起的砌体结构开裂,宜采取下列措施:411 当采用整体式或装配式的钢筋混凝土屋盖时,宜在屋盖上设置保温层或隔热层;412 在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30mm;413 当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12mm时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm;4. 14 建筑物温度伸缩缝的间距应满足现行砌体结构设计规范的规定,控制缝宜在建筑物墙体的适当部位设置,控制缝的间距不应大于30mm;41
36、5 非地震地区,在房屋顶层宜设钢筋混凝土圈梁。2墙体材料的干缩引起的开裂 防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝,可采用下列措施:选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量(先让材料干缩后砌墙)。采用低强度砂浆和长度小的砖块,可以避免砖块的断裂,并将细小的裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中,避免变形和应力集中,出现大裂缝。面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施。严格控制以胶凝材料为原料的砌块的龄期,不足28d的不应进入施工现场。正确掌握各种砌块使用时的汗水率。砌体在生产储存期、运输、现场堆放等均要防止被水浸湿,雨季还应做好对砌块和砌体的遮盖。3 建筑物的形状 平面形状复杂的建筑物,如“I”
37、、“T”、“L”、“E”字形等,在纵横单元交叉处基础密集,地基附加应力重叠,使地基沉降量增大。同时,此类建筑物整体性差,刚度不对称,在地基产生不均匀沉降时容易发生墙体开裂。因此,遇不良地基时,在满足使用的情况下应尽量采用平面形状简单的建筑形式。4地基沉降引起的开裂 防止主要由地基沉降引起的裂缝,可采用下列措施:建筑物的体型力求简单;合理设置沉降缝,在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降缝;减轻结构自重。增强建筑物的刚度和强度。减小或调整基底的附加应力。5 工程实例 某房产开发公司住宅楼竣工2个月后,西边单元外山墙及内外纵墙开裂,开口最大达12mm,经
38、调查,夏季屋面板承受太阳的直射,板截面的最高平均温度50,砖砌体外墙承受的最高平均温度为30,屋面现浇板h=8cm,砖墙厚24cm,MU5,M2.5混合砂浆砌筑,建筑物全长L=50m,求因温差引起外纵墙顶部砖墙内产生的剪应力。砌体的徐变简应力是0.887Mpa 而MU5、M2.5的砌体抗剪强度=0.1=Mpa=0.621Mpa 故墙体出现温度开裂现象。第五章 控制方法 51从计算角度控制由于砌体裂缝主要是由间接作用引起的,而温度变化与材料胀缩系数不同等间接作用引起的砌体附加应力的定量计算目前尚无统一的规范,因此设计人员应根据当地的实际情况,对间接作用可能引起的附加应力给予充分考虑和计算,并对砌
39、体强度进行分析计算,以减少在通常温差下变形裂缝的产生。 52范结构控制为控制裂缝的产生,在建筑物的平面布置设计中,结构的平面形状应力求规则对称,如平面形状不规则,应尽量采用“伸缩缝”将其分成若干独立规则单元,“以放为主,抗放兼施”,以避免由于墙体温度变化产生竖向开裂。在建筑物的竖向设计中,应力求按竖向规范规则,尽可能不出现错层,以避免由于温度变化产生的水平裂缝。第六章防止混凝土屋盖的温度变化与砌体的干缩变形引起的墙体开裂,宜采取下列措施: 61 屋盖上设置保温层或隔热层; 62 在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;63 当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分
40、隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌缝; 64 建筑物温度伸缩缝的间距除应满足砌体结构设计规范BGJ3-88第5.3.2条的规定外,宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不宜大于30m。第七章防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝可采用下列措施之一:71 设置控制缝 72 控制缝的设置位置 7. 2. 1 在墙的高度突然变化处设置竖向控制缝; 7. 2. 2 在墙的厚度突然变化处设置竖向控制缝; 7. 3. 3 在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半设置竖向控制缝; 7. 4. 4在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝; 7. 4. 5竖向控制缝,对3层以下的房屋,应沿房屋墙体
41、的全高设置;对大于3层的房屋,可仅在建筑物1-2层和顶层墙体的上述位置设置; 7. 4. 6控制缝在楼、屋盖处可不贯通,但在该部位宜作成假缝,以控制可预料的裂缝; 7. 4. 7控制缝作成隐式,与墙体的灰缝相一致,控制缝的宽度不大于12mm,控制缝内应用弹性密封材料,如聚硫化物、聚氨脂或硅树脂等填缝。 73 控制缝的间距 7. 3. 1对有规则洞口外墙不大于6mm; 7. 3. 2对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍; 7. 3. 3在转角部位,控制缝至墙转角的距离不大于4.5m;7. 4 设置灰缝钢筋 7. 4. 1在墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝,钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600mm; 7
42、. 4. 2 在楼盖标高以上,屋盖标高以下的第二或第三道灰缝,和靠近墙顶的部位; 7. 4. 3灰缝钢筋的间距不大于600mm; 74. 4灰缝钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的距离不小于600mm; 7. 4. 5 灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊接网片,网片的纵向钢筋不小于25,横筋间距不宜大于200mm;7. 4. 6 对均匀配筋时含钢率不少于0.05%;局部截面配筋,如底、顶层窗洞上下不小于38;7. 4. 7 灰缝钢筋宜通长设置,当不便通长设置时,允许搭接,搭接长度不应小于300mm;7. 4. 8 灰缝钢筋两端应锚入相交墙或转角墙中,锚固长度不应小于300mm; 7. 4. 9 灰缝钢筋
43、应埋入砂浆中,灰缝钢筋砂浆保护层,上下不小于3mm,外侧小于15mm,灰缝钢筋宜进行防腐处理;7. 4. 10当利用灰缝钢筋作砌体抗剪钢筋时,其配筋量应按计算确定,其搭接和锚固长度尚不应小于75d和300mm;7. 4. 11不配筋的外叶墙应设控制缝,控制缝间距不宜大于6m;7. 4. 12设置灰缝钢筋的房屋的控制缝的间距不宜大于30m。75 在建筑物墙体中设置配筋带 7. 5. 1 在楼盖处和屋盖处; 7. 5. 2 墙体的顶部; 7. 5. 3 窗台的下部; 7. 5. 4 配筋带的间距不应大于2400mm,也不宜小于800mm; 7. 5. 5 配筋带的钢筋,对190mm厚墙,不应小于2
44、12,对250300mm厚墙不应小于216,当配筋带作为过梁时,其配筋应按计算确定;7. 5. 6 配筋带钢筋宜通长设置,当不能通长设置时,允许搭接,搭接长度不应小于45d和600mm;7. 5. 7 配筋带钢筋应弯入转角墙处锚固,锚固长度不应小于35d和400mm; 7. 5. 8 当配筋带仅用于控制墙体裂缝时,宜在控制缝处断开,当设计考虑需要通过控制缝时,宜在该处的配筋带表面作成虚缝,以控制可预料的裂缝位置;7. 5. 9 对地震设防裂度7度的地区,配筋带的截面不应小于190mm200mm,配筋不应小于410; 7. 5.10设置配筋带的房屋的控制缝的间距不宜大于30m;7.6 也可根据建
45、筑物的具体情况,如场地土及地震设防裂度、基础结构布置型式、建筑物平面、外形等,综合采用上述抗裂措施。第八章 构造控制81 加强设置钢筋砼圈梁,提高墙体的整体性。在建筑顶层每个开间、在错层处及屋面不等高处必须设置圈梁;顶层外圈应设计为暗圈梁,不应外漏,这样可使外圈梁免受阳光直接照射或大气影响;无论“女儿墙”高低,均要设置钢筋混凝土压顶圈梁,并与“构造柱”连为整体,以抵抗裂缝的产生。82 除据规范要求设备“构造柱”外,在“L、I、L”平面形状中的纵横墙交拉臼必须设备“构造柱”,以提高建筑物的整体刚度和墙体的可延性,约束墙体裂缝的扩展。83 提高屋面板的整体性。屋面板最好采用现浇板,或在预制屋面板上增加现浇层;在预制屋面板与外纵墙间设备现浇板带,预制屋面板间设备现浇板缝梁,使屋面成整体式装配。84 在房屋顶层端部1-2开间范围内的墙体采用配筋砌体,即每隔8皮砖在水平灰