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小议砖混结构住宅裂缝的加固工程与方案

近年来,砖混结构多层住宅工程屡屡发生墙体裂缝。裂缝位置走向不一。有的裂缝由小变大,发展很快;有的裂缝,发展到一定程度后就不再增大,给住户心理造成很大压力。因此分析产生裂缝的原因并做好预防措施,是工程技术人员的一项重要任务。优秀的加固方案具体体现在其施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高等四方面的特点。加固工程方案的优劣,首先要把是否具有施工作业方便作为必要条件,没有良好的施工性是阻碍加固工程施工的一个拦路虎。有的加固方案虽然具有解决问题的可行性,但是,由于其方案在施工过程中增加了一定的施工难度,而造成施工工期长,劳动用工大,安全系数低的弊端,结果是将影响到加固质量。 

  一、砖混结构裂缝产生的原因 

  1、由于基础不均匀沉降造成墙体裂缝 

  对于不均匀的地基,设计中没有把刚度不同的地基进行调整,造成基础不均匀沉降,墙身受较大的剪力作用,主拉应力大于墙体抗拉应力,造成了砌体受主拉应力而破坏。这种裂缝往往是由沉降较小的一边向沉降较大的一边逐渐向上发展。 

  2、由于温度的变化 

  因屋面长时间受阳光幅射,其温度较墙体高出许多,在炎热的夏季,屋面温度是墙体温度的2倍左右,且在相同温度条件下,钢筋混凝土的线膨胀系数是砖砌体线膨胀系数的2倍,它使屋面变形比墙体变形大得多。在屋面变形过程中,产生了很大的推力,作用在墙体顶端的水平推力使墙体与屋面的接触面受剪,剪力与屋盖、挑檐或女儿墙的垂直压力,构成墙体双向应力,当主拉应力大干墙体的抗拉强度时,墙体就会出现裂缝。 

  在建筑物的端部,垂直压应力很小,则此区域的主拉应力等于最大剪应力,一般砌体的抗拉强度最低,所以在端部容易出现斜裂缝,对于灰缝强度不良的砌体则出现水平裂缝。 

  3、由于块石基础施工质量差,造成墙体裂缝。对于块石基础,在施工过程中没有严格按《施工规范》施工,砌筑块石的砂浆不饱满,或采用堆砌的方法施工,造成块石基础工程质量低劣。楼房交付使用后由于竖向荷载的作用或水平振动荷载的作用,造成块石移位,使整个基础产生不均匀沉降,造成砌体受主拉应力作用而破坏。 

  4、对于寒冷地区,在设计基础埋置滦度的过程中,只考虑了结构要求而忽视了基础的冰冻线要求。基础的埋置深度小于该地区的冰冻线,造成基底地基土受冻后膨胀,给基础施加了向上的作用力,当这种作用产生的主拉应力大于墙体的抗拉应力时,导致了墙体裂缝,尤其经过多次冻融循环后,裂缝更加严重。 

  5、在结构设计上存在的问题 

  建筑物顶层端部剪应力与温度成正比,与水平阻力系数、材料弹性模量、建筑物长度呈非线性关系,控制温度应力引起墙体裂缝的主要因素有多种,而不是建筑物长度单一因素,因此用伸缩缝作为控制裂缝的唯一方法是不垒面的。 

  砖混房屋长度过长,如有的住宅,5个单元连在一起,总长度超过温度变形允许长度,规范规定总长超过60m应设伸缩缝,有的房屋超过较多而未设,也未采取其他措施。 

  构造柱是增强建筑物整体性,抵抗地震作用的重要构造措施,过去不少设计,构造柱的设置只考虑符台抗震规范,不考虑实际已存在的温度应力,认为温度应力在规范上未明确规定计算的方法,不考虑不能算是设计错误。因此,设计人员对6层以下住宅,基本上是隔问布置构造柱,未对建筑物端部裂缝多发区予以重点加强。构造柱的布置有的较稀,每隔2~3道内横墙才设,靠近建筑物端部往往也是一视同仁。 

  不少砖混房屋热衷于采用屋顶钢筋混凝土大挑檐,有时为平衡悬挑荷重,在室内屋盖部分也要现浇一部分屋盖板,在二者之间紧密连结的是外纵墙圈粱,圈梁往往与墙同宽。这样桃檐、圈梁及现浇屋盖部分共同组成刚度较大的现浇连续板如遇温差变化,产生的温度应力较高,导致墙体不能承受而开裂。 

  采用的砖、砂浆强度等级,越到顶层越低,有些建筑物底部几层采用MU10级砖,M5级砂浆,而到顶层则为MU7.5级砖,5级砂浆。设计人员习惯于从强度上考虑,对温度应力引起的抗剪强度及变形则考虑较少。   

  二、不同类型加固工程与加固方案分析    

  一般来说,加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包钢加固法,预应力加固法和改变结构传力途径加固法等,随着科学技术的不断进步,应用新技术、新材料、新工艺进行工程加固的方法,如,化学灌浆法、粘钢锚固法、碳纤维加固法应运而生,并开始广泛应用于各类加固工程中。具体那个方案最能体现加固工程所要求的短、平、快、省的特点,应根据需要加固的构件情况,综合确定加固方案。 

  1、框架粱的加固 

  此种加固方法较为合理、经济、技术先进的加固方案当属粘钢锚固法和碳纤维加固法,前者以造价低,施工简单,占用空间小,加固效果好,明显优于加大截面法和预应力加固法,后者除材料费用高外,则各种优势尽显其中,重要表现在自重轻,材料自身几乎不增加重量;强度高,固化后的碳纤维强度比钢材高达十几倍;劳动强度小,一个作业面只需一至两人操作即可;施工工期短,熟练工人每人每天可完成近200左右。但是,应用其在负弯矩部位进行加固效果不如钢板性能好。 

  2、框架柱的加固 

  这是较为常见的加固方法有外包钢加固法,即,在混凝土柱四周包以型钢进行加固,这样既不增大混凝土截面尺寸,又大幅度地提高混凝土柱的承载力,具体方法又分干法作业与湿作业法两种形式:干式加固法是将型钢(一般是角钢)直接外包干需要加固的混凝土柱四周,型钢与混凝土之间无连接,由于与混凝土没有形成一个整体,所以不能确保结合面传递剪力。湿式加固法一是用乳胶水泥浆或环氧树脂化学灌浆等材料,将角钢粘贴在混凝土柱上,二是角钢与混凝土之间留一定间距,中间浇筑混凝土,达到外包钢材与混凝土相结合。两种作业方法相比较,干式作业法施工更为简单,价格低,施工时间短,但其承载力提高不如湿式作业法好。在方案选择时,应根据加固要求和原构件情况,合理挑选适当的方案进行加固。 

  另外,对于加固工程,还有焊接补筋加固法、套箍加固法、喷射混凝土补强法、化学灌浆修补法、粘钢加固法、碳纤维加固法等,每种加固方法各有其特点及适应范围,只要行之有效,技术成熟,既满足加固要求,又经济实用,均可采用。 

  3、有粘结外包型钢加固法 

  外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边,外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体,加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高,因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。 

  该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。 

  4、粘钢加固法 

  钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)表面粘贴钢板,这样可提高被加固构件的承载力,且施工方便。 

  该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果‘在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。 

  就目前来看,这些混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索,随着建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,更好的加固施工方法将会有更大拓展,因此,加固施工方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。

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