建筑砌体裂缝原因及预防措施

摘要:文章结合工程实例分析了建筑砌体裂缝产生的如地基、温度、干缩等原因,对建筑地基基础评价进行论述,并提出了相应的预防措施。

关键词:砌体裂缝;干缩裂缝;建筑地基基础评价;地基沉降

中图分类号:TU754文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)24-0127-02

1概述

引起砌体结构墙体裂缝的因素很多,既有地基、温度、干缩,也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及缺乏经验等。根据工程实践和统计资料这类裂缝几乎占全部可遇裂缝的80%以上。而最为常见的裂缝有两大类,一是温度裂缝,二是干燥收缩裂缝,简称干缩裂缝,以及由温度和干缩共同产生的裂缝。下文着重分析了材料干缩及温差对墙体裂缝的影响。

2工程概况

某工程,建筑总长58.7m,墙体使用矿渣砖,每层设置圈梁,屋面、楼面为预应力混凝土空心板,天然地基;毛石、混凝土混合条形基础。装饰工程完毕后,墙体出现裂缝,裂缝宽度在0.16～0.24mm之间,裂缝分布如图1所示:

3建筑地基基础评价

3.1基础情况概述及现场钻孔成果

为了解释墙体裂缝的真正原因,考察是否由于地基的不均匀沉降引起墙体裂缝,有必要对该建筑地基基础进行评价。该工程基础开挖时,发现①～⑧行线基底为回填土,回填土深浅不一,最深处-5.2m,该位置地基处理如下:基础设计标高以下部分采用毛石混凝土填充,基础局部改为板筏式混凝土基础。

为了考察建筑的地基情况,对该场地进行地质钻孔勘察。钻孔布置及剖面如图2所示:

从钻孔结果看出建筑南端回填土较深,最深处5.2m,该深度与建筑地基开挖时地基验槽结果一致,除南端一侧,地基土较均匀。

3.2地基沉降计算及沉降分析

对于砌体承重结构,地基的沉降差过大,会使墙体内出现拉应力,当该拉应力超过砌体的抗拉强度时,墙体就会出现裂缝。计算分析该建筑的最终沉降结果如图3所示。沉降线1为最终沉降计算结果,沉降线2为主体施工完毕现场实测沉降结果。

从现场实测及理论计算的沉降结果显示,沉降曲线呈马鞍形,这是均匀地基土沉降曲线特征,根据《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89),对于地基土为中、低压缩土的砌体承重结构,沿纵向6～10m内基础两点的沉降差与其距离的比值不得大于2%,该结构沉降差与其距离的比值均小于2%,况且对于马鞍形的地基沉降,如果沉降差超过了允许值,建筑将可能出现正八字裂缝,这与该结构墙体的倒八字裂缝不符合,因此,地基沉降不是结构墙体裂缝的主要原因。

4墙体温差变形分析

根《砌体结构设计规范》(GBJ3-88)房屋在正常使用下,温差和砌体干缩也会使墙体内产生拉应力并使墙体开裂,尤其对于非烧结砖(矿渣砖、灰砂砖等)这种情况更易发生,这是因为非烧结砖干缩变形比普通黏土砖大,并且其热膨胀系数为普通黏土砖的一倍,所以规范规定,为了防止温差和干缩引起的墙体裂缝,应在墙体中设置伸缩缝,并提供了各种砌体结构伸缩缝可供参考的最大间距(有保温层、钢筋混凝土屋盖砌体结构为50mm)。

该结构工程施工完毕,建筑总长58.7m,墙体采用矿渣砖,进行装饰工程施工时,结构越冬期间室内未送暖,一部分门窗未封闭,考虑当地气候条件及结构的实际情况,认为环境温差在20℃左右。墙体物理性能及与普通黏土砖比较见表1:

表1墙体材料物理性能及与普通黏土砖比较表

材料 热胀系数

a(1/℃) 干缩变形ε 当量温差(℃)

t1=ε/a 环境温差

(℃) 总温差

T(℃)

黏土砖 5×10-6 (2～-1)×10-4 _ 20 40

矿渣砖 10×10-6 (2～-3)×10-4 取20

为了分析温差和干缩对墙体的影响,对于墙体的下部温差变形和干缩变形受地基基础的约束作用,采用图4的计算简图来计算墙体内的拉应力,墙体微元力平衡方程如式(1):

整理后:

设T=-Cxu

式中T――墙体底部剪应力;-Cx――水平阻力系数取100×10-2N/mm3,u――位移;H――墙高。

那么, (3)

E――墙体弹性模量

代入边界条件得墙体内部拉应力

其中:a、T、L―热胀系数、温差、墙长。

进一步推得墙体内部最大拉应力:

本例中E=2055N/mm,a=10×10-6/℃,总温差T取40℃,墙长L及墙高H分别为58.7m、18.78m,代入式5计算墙体内最大拉应力为0.8N/mm2,考虑应力松弛系数H(t)-=0.6(文献[1],墙体内最大拉应力取0.48N/mm2,该拉应力大于砌体抗拉强度0.17N/mm2(混合砂浆M7.5),因此墙体开裂。)

以上说明材料收缩及温差是墙体裂缝的主要原因,墙体材料收缩或温差作用时,受地基及屋盖约束,墙体内产生拉应力,当拉应力超过砌体的抗拉强度时墙体就会产生裂缝,从而使墙体产生裂缝,由于①～⑧行线基础改为板式基础,约束较其他部位大,所以裂缝亦较其他部位严重。

5结语

从以上分析知道该住宅墙体裂缝是由于材料干缩和温差两种原因造成的,近年来矿渣砖越来越多地在工程中得以应用,人们利用其抗潮作用,用于建筑基础及一层以下墙体,个别建筑用于一层以上墙体,但矿渣砖干缩变形大、热胀系数大(为普通砖的一倍)这一特殊物理性能却常常被人忽视,国家砌体设计规范中,为了防止砌体在干缩和温差作用下引起墙体裂缝,对各种砌体结构的伸缩缝长度提供了允许值,但考虑矿渣砖特殊物理性能,对于以矿渣砖为主要墙体材料的结构,建筑物伸缩缝长度应适当减少。该住宅正是由于长度较长,在砌体干缩及温差的共同作用下产生墙体开裂。

此外,在结构主体施工完毕后,应将门窗及时安装上,结构越冬时应及时送暖;对于矿渣砖砌体应严格控制出厂到砌筑的时间,并避免现场堆放时遭受雨淋,以防止于缩及温差作用使墙体开裂。

作者简介:刘海浦(1960-),男,广东湛江人,供职于广东医学院附属医院,研究方向:工民建专业技术管理。