夯土房屋纵横墙交接处裂缝成因及其预控措施研究

摘要：由于夯土房屋在设计和建造过程中随意性较强,在使用中又缺乏有效的维护措施,在役的夯土房屋常常在墙体、屋架等结构的安全部位出现各种质量问题。其中,夯土墙在纵横墙交接处的开裂问题是众多质量问题中较为突出的一种。这一部位的墙体一旦开裂,纵、横墙之间的拉结作用被削弱,房屋的整体性和安全性将受到很大影响,结构的承载能力严重下降,严重时可能导致墙倒屋塌,对居住者的人身和财产安全构成严重威胁。因此，本研究针对夯土房屋纵横墙交接处裂缝成因及其预控措施进行详细探究。

关键词：夯土房屋；纵横墙裂缝；成因预控

中图分类号： P618.130.2文献标识码： A

前言

现存的夯土房屋多分布于经济水平较为落后的村镇地区,夯土房屋多由村民自建,房屋的布局和结构形式等,完全取决于房主的经济实力、当地的风俗习惯和建筑工匠的经验,随意性较大。因此,建成后的房屋存在很大的结构安全隐患,如夯土墙的受力性质不合理、房屋构件间的连接薄弱等,如果在使用过程中不加强维护,很容易发生结构破坏。其中,夯土墙在纵横墙交接部位产生的竖向裂缝就是一种常见的结构破坏形式。这种裂缝发生后,纵横墙之间的相互拉结作用减弱,结构的整体性削弱,如果任由其发展,会导致"房倒屋塌"的重大安全事故,后果不堪设想。

1.夯土房屋简介及其优势

1.1夯土房屋简介

夯土房屋是以未经焙烧的原土为主要建筑原材料,以层层夯实的生土墙体为主要承重构件的建筑。夯土房屋一般使用地方材料建造,原土无需烧制,节约能源,对环境无污染,造价低廉;夯土墙体能很好地隔绝夏天室外热量,也能有效地抵御冬天室外寒气入侵,有"冬暖夏凉"的特点。此外,夯土房屋拆除后的建筑废料可以直接回归农田,以此实现循环利用和生态平衡,是一种典型的生态建筑、绿色建筑。夯土房屋是以生土为主要建筑原材料,以层层夯实的夯土墙体为主要承力构件的建筑,是生土建筑的一种重要类型。以生土夯筑而成的夯土墙,不仅有较好的承重性能,而且具有保温、隔热、隔音、防火等优点。因此,夯土房屋在人类的文明史中曾经是一种主要的建筑类型,并一直沿用到今天。

1.2夯土房屋的优点和不足之处

夯土房屋采用的主要建筑材料是生土和木材。生土取自农田,分布十分广泛,在全国范围内的耕作区都有分布,取材方便。此外,房屋的檩条和屋架采用的木材,多取材于村庄周围的山林。夯土房屋这种因地制宜、就地取材的性质,决定了其造价低廉的特点,满足了广大经济水平较低的乡村地区的建房需要。夯土房屋及其组成的村落多依当地地形而建,村落布局顺应当地的地势起伏,与当地的自然景观自然结合,是建筑与自然环境有机融合的典范。但是夯土墙是由颗粒状的原状土夯实而形成强度,本身强度有限,如果夯筑的质量得不到保证或者未采取有效的构造措施,结构的整体性和安全性难以得到保障。夯土墙强度低的缺点,决定了其作为受力构件的截面尺寸较大,尺寸增大后墙体的自重明显增加,夯土墙承载的作用力在很大程度上是其自重,过厚的墙体也影响了建筑空间的有效利用。

2.夯土墙裂缝的常见形式及其成因

2.1墙体裂缝的现象

通过对在役夯土房屋的质量问题进行归类总结,我们发现当地在役的夯土房屋多数存在裂缝,是夯土房屋的质量通病中较为严重的一类。夯土墙开裂后,结构的整体性和安全性受到较大影响,是科技工作者趋待解决的问题。承担屋盖荷载的檩条直接放置在夯土墙上,常导致檩条下部的夯土墙出现局压裂缝。裂缝少而集中,每根檩条下一条主裂缝,裂缝为上宽下窄的竖向裂缝, 夯土房屋有时沿一侧纵墙设置檐廊,此檐廊通过悬挑出部分屋盖实现,悬挑出来的这部分屋盖的重量由挑梁承担。调研中发现,当地房屋的挑梁直接放置在夯土墙上,导致挑梁下部的夯土墙出现应力集中,夯土墙发生局压裂缝,严重时墙体甚至被压酥；夯土墙上开设门窗洞口后,墙体被局部削弱,而夯土的强度较低,洞口处就因应力过大而发生开裂。

2.2墙体裂缝的成因和控制措施

檩条下裂缝的产生原因是,檩条承受了夯土房屋屋盖的重量、受力较大,直接放置在夯土墙上,檩条与墙体的接触面积较小,并且檩条的截面为圆形,这就导致檩条下部的墙体出现比较严重的应力集中现象。此类裂缝可以通过在檩条与夯土墙接触部位加设垫块来预防和控制,加设垫块后,檩条与墙体之间的接触面积增大,檩条下夯土墙的应力集中得到缓解。挑梁下裂缝的产生原因与檩条下的裂缝成因类似,挑梁承担了挑出的那部分屋面的重量,直接放置在墙体上会导致挑梁下的夯土墙出现应力集中。此裂缝一般从与挑梁接触部位发生,而后下下开展,当应力集中严重时,挑梁下的墙体可能被压酥。

3.夯土房屋纵横墙交接裂缝预控措施的有效性分析

3.1纵横墙交接处裂缝的控制技术

夯土房屋的纵横墙交接部位在自重和地震作用下常常发生竖向开裂,此部位墙体开裂的原因是自重作用下的拉应力区和地震作用下的应力集中。因此,如何解决纵横墙之间的变形协调问题,能否减小纵横墙部位的拉应力和应力集中,是决定控制技术是否有效的关键因素。在夯土墙的纵横墙交接处沿墙高方向每隔500mm设置一层竹片、荆条或树条等编织而成的拉结网片,此网片各边伸进墙体的长度不应小于1000mm或甚至门窗洞口边拉结网片在纵横墙交接处应绑扎,这样对墙体转角处和内外墙交接处墙体进行加强,对该部位墙体起到约束作用,提高房屋的整体性,减轻自重和地震作用下的破坏。在夯入墙体前,应把拉结网片事先放入水中进行充分浸泡,来提髙网片与墙体间的粘结力。

3.2设置圈梁后的夯土房屋数值模型的建立

村镇房屋中常见的圈梁类型有钢筋砖圈梁、配筋砂衆带、木圈梁等。选取夯土墙的圈梁类型应该考虑到墙体的施工特点,夯土墙体在夯筑山墙墙尖时容易造成下面的钢筋砖圈梁或配筋砂衆带的损坏，夯土房屋的底部为灰土基础、砖基础、石基础等,因而墙体底部的整体性较好。墙体上部在自重作用下纵横墙之间的应力差较大,在地震作用下的变形和应力集中较大,因此,木圈梁应尽可能设置在较高的标高,对于夯土墙应设置在墙体顶面。设置木圈梁后建立的夯土房屋整体数值模型与未设置圈梁时所采用的基本假定一样,也采用了夯土、木材的材质均匀性假定、结构整体性假定、檩条与墙体之间无滑移假定、檩条之间变形协调假定。另外,因设置木圈梁的缘故,在此增加木圈梁与夯土墙体之间无滑移这一基本假定。这是由于墙体夯筑时在木圈梁与夯土墙体之间采取了可靠的构造连接

3.3设置圈梁对纵横墙交接部位墙体受力变形性能的改善

在自重作用下,纵横墙交接部位幵裂的原因是,房屋由于纵横墙间的沉降差、山墙的外鼓和纵墙的外挤,而在交接处产生了X向拉应力和Z向较大的应力梯度。而夯土又是一种抗拉性能和变形性能较差的材料,很容易在纵横墙交接处的这些拉应力和应力梯度较大的区域发生开裂在X向水平地震作用下,纵横墙交接处墙体开裂的机理是,横墙X向的平均位移远大于纵墙的位移,在纵横墙交接处的变形协调作用下,在此部位产生应力集中现象,当夯土墙无法承受吋即发生开裂,然后裂缝迅速竖直向下开展。

4.结语

综上所述，夯土房屋在纵横墙交接处墙体开裂这种严重影响结构整体性的裂缝类型进行机理分析,这种裂缝发生后,纵横墙之间的相互拉结作用减弱,结构的整体性削弱,如果任由其发展,会导致"房倒屋塌"的重大安全事故,后果不堪设想。

参考文献：

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