目前,在一般民用建筑中,砖混结构房屋因其造价相对较低,且具有较好的隔热、隔音性能,仍被广泛采用。但其砌体强度较小,结构自重大,砂浆和砖石之间的粘结力较差,抗拉、抗弯和抗剪强度较低,砌体易于开裂。砌体裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且较普遍,轻微者影响建筑物美观,造成渗漏水,严重者降低建筑结构的承载力、刚度、稳定和整体性、耐久性,甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。本文就如何防止砖混结构墙体开裂谈一些看法。
1 温度变化引起墙体开裂的原因剖析及预防
1.1温度变化引起墙体开裂的原因剖析
当温度变化时,由于材料热胀冷缩,房屋各部分构件将产生各自不同的变形,引起彼此制约而产生应力。因屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致,屋面变形较大;当屋盖和墙体之间构造处理不当,会使墙体受拉,当其剪力和拉应力大于砌体的抗剪抗拉强度时,墙体便被拉裂。这类裂缝普遍是在建筑物的(特别是那些纵向较长的)顶层两端内外纵墙上,其形态呈“八”字或“X”型,且显对称性,但有时仅一端有,轻微者仅在两端1～2个开间内出现,严重者会发展至房屋两端1/3纵长范围内,并由顶层向下几层发展。此类型缝对那种刚性屋面平屋顶、未设变形缝、隔热层的房屋,更易发生。温差裂缝的轻重程度与屋顶保温情况、室内外温差和施工质量有关,如砌体砂浆标号太低,在以往的设计中只考虑砌体的抗压强度,砂浆标号越到上层越低。
1.2温度变化引起墙体开裂的预防
为了防止温度变化引起墙体开裂,可根据具体情况采取下列措施:
1.2.1适当调整温度伸缩缝间距。设计规范《砌体结构设计规范》GB50003-2001中对有保温层或隔热层的屋楼盖规定每50米设一道伸缩缝,无保温层或隔热层的屋盖规定每40米设一道伸缩缝,这个规定是从整体结构考虑的,但对温差较大且温度变化频繁地区和严寒地区的房屋及构筑物不适用,特别对于冬天有严寒,夏天有酷暑的地区,伸缩缝的最大间距除应满足《砌体结构设计规范》GB50003-2001中的规定外,伸缩缝的间距不宜大于30m。
1.2.2当房屋的屋盖和楼板不在同一标高时,如错层房屋,应在错层处纵横墙相交点设置钢筋混凝土构造柱并设双道圈梁与构造柱相连,以帮助墙体抵抗拉剪应力。
1.2.3适当加大屋面层圈梁和房屋四角构造柱的配筋和提高顶层砌体的砂浆标号。
1.2.4当有女儿墙时,女儿墙的抗风构造柱应与楼层的构造柱上下连通。
1.2.5在建筑物的两端的1～2个开间内或总长1/4范围内的屋面板底设置滑动支座,让其自由伸缩。
1.2.6做好屋面保温隔热层,这是最关键的一点。传统的做法是设一道架空隔热板,但效果不理想,笔者建议采用种植屋面和储水屋面,或者使屋面做成太阳能集热器,把太阳能转化为电能或其他能量,这样既符合可持续发展战略,又能取得非常理想的隔热效果。
2 基础不均匀沉降引起墙体开裂的原因剖析及预防
2.1基础不均匀沉降引起墙体开裂的原因剖析
砖混结构房屋墙体开裂的另一个主要原因是建筑工程基础不均匀沉降引起建筑物横向不规则变形,当建筑物的主体刚度较差,基础不足以调整因沉降差而产生应力时,便会使砖砌体的薄弱部位产生不同程度的拉应力和剪应力,当砌体的抗拉抗剪强度不足以抵抗变形应力时,墙体便会产生裂逢,基础不均匀沉降引起的裂缝一般在建筑物下部,由下往上发展,呈“八”字、倒“八”字、水平及竖缝。当长条形的建筑物中部沉降过大,则在房屋两端由下往上形成正“八”字缝,且首先在窗对角突破。反之,当两端沉降过大,则形成的两端由下往上的倒“八”字缝,也首先在窗对角突破,还可在底层中部窗台处突破形成由上至下竖缝。当某一端下沉过大时,则在某端形成沉降端高的斜裂缝。当纵横墙交点处沉降过大,则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝,有时还有沿窗台下角的水平缝。当外纵墙呈凹凸形时,由于一侧的不均匀沉降,还可导致在此处产生水平推力而组成力偶,从而导致此交接处的竖缝。引起基础不均匀沉降的原因主要有如下几点:
2.1.1房屋建于土质差别较大的地基上;
2.1.2建筑物基础深浅不一;
2.1.3房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度差别较大及基础处理不当造成不均匀沉降;
2.1.4建于软弱土质上,如在淤泥、淤泥质土、杂填土上,即使上部结构均匀,但由于压缩模量较小,强度较低,变形较大,因荷载差异也会引起不均匀沉降;
2.1.5建筑物平面形状复杂,立面变化过大,长度过大等,也会产生不均匀沉降。
2.2基础不均匀沉降引起的裂缝预防
根据以上原因,在建筑设计和施工过程中,应结合地基基础的具体情况,做好以下预防措施:
2.2.1当房屋建于土质差别较大的地基上,或房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度、地基基础的处理方法等有显著差别时,应在差异部位设置沉降缝,将其划分成刚度较好、长度变化较小的几个单元,可以减少因基础不均匀沉降在样体内引起的应力,避免墙体裂缝。规范规定《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002的沉降缝宽度一般应大于5厘米,为避免上部结构在地基沉降后相互顶撞,房屋较高时应加宽,最大可达12厘米以上。
2.2.2加强门窗洞口外的刚度,将门窗洞口上的钢筋混凝土过梁与内墙钢筋连接起来,形成一个连续过梁,以增强房屋整体刚度。
2.2.3尽量避免用软弱土层做持力层,若无法避免,可调整上部结构刚度,或采用筏式基础,以减少建筑的沉降。
2.2.4房屋的纵墙宜贯通,横墙的间距不宜过大,一般小于建筑宽度的1.5倍左右。
2.2.5对于地基持力层不均匀的建筑物,应根据实际情况,将局部基础适当加深或加宽,或局部设计成板带基础,降低基底应力,尽量达到地基均匀沉降。
2.2.6在施工过程中应尽量避免对地基土的扰动,做好排水处理,完工后建筑物四周做好散水坡及排水地沟,避免地表水浸泡基础而引起局部下沉。
2.2.7设计时严格按规范设置构造柱和圈梁,必要时可增加圈梁道数,以增加上部结构的刚度,当建筑物屋层较高且大时,在窗顶增设一道圈梁,效果更好。
3 结构裂缝的原因剖析及预防
3.1结构裂缝的原因剖析
3.1.1结构设计差错。由于结构荷载计算遗漏,设计差错,构造不合理,荷载过大而构件截面尺寸偏小,砌体受压面积不够原因,造成结构本身先天不足。
3.1.2因埋设各种管线穿过墙体破坏了砌体整体性,减少了砌体截面面积,削弱了砌体承载力。
3.1.3砌体施工质量低劣。由于砌筑用砖和砂浆强度等级低,水平灰缝砂浆不饱满,组砌不符合要求,降低了砌体承载能力。
3.1.4使用不当。由于改变房屋用途,加大使用荷载或增加振动力,破坏墙体。
3.2结构裂缝的预防
3.2.1正确进行结构计算和设计,设计资料要经过层层把关核算。
3.2.2卸载。对由于荷载过大,砌体强度低,已经产生裂缝的墙体,可采用减轻上层结构自重与使用荷载的方法,或在其顶部砌体内增设钢筋混凝土过梁,承担上部荷载。
总之,在房屋建设中,除施工时严格按设计和规范操作外,设计人员还应根据建筑物的特点、当地的地质条件和气候特征等做好设计工作,严把设计关,就一定能够降低和防止砖混结构墙体开裂的现象发生。