民用房屋建筑中裂缝的原因与防治
2012-04-29贾新华朱坤芬苏美霞
贾新华 朱坤芬 苏美霞
在房屋建筑中,建筑裂缝主要是由于温度变化、地基不均匀沉降、设计承载力不足或施工不合理引起的墙体楼板等结构产生的裂缝,怎样提高工程质量,控制裂缝是建筑设计和施工部门的一个重要课题。结合工作经验,分别从上述四个方面分析了裂缝产生的原因,并提出了相应的控制措施,以确保建筑物的正常使用。
【关键词】房屋建筑;裂缝;原因;防治
【中图分类号】TU 998.12 【文献标识码】A【文章编号】1003-1324(2012)-08-0092-03
房屋的裂缝问题是普遍存在的现象,就裂缝轻重程度而言,轻者影响其美观,重者影响到建筑物的结构强度、刚度、稳定性和耐久性,甚至造成不良的社会影响。尤其是用户反映十分强烈,主要是由于用户对房屋的结构情况不了解,房屋一旦出现裂缝,用户便产生不安全感或恐慌。裂缝一般发生在屋面、墙体、地面等地方,裂缝产生的原因很多,通过结合施工现场情况和查阅有关资料,造成建筑裂缝常见的有以下几种情况:(1)由于工程设计不合理,引起的结构裂缝;(2) 地基不均匀沉降引起的裂缝;(3)由于温度变化不均,引起的温度裂缝;(4) 由于施工质量控制不符合规范要求,引起的施工裂缝。另外还有使用不当及维护不及时而产生的裂缝等,无论是由何种原因引起的裂缝,都应高度重视和认真分析,找准裂缝“病源”,妥善处理。
结合工作经验,分别从施工质量、地基不均匀沉降、温度变化和设计不合理四个方面分析了裂缝产生的原因,并提出了相应的防治措施,以确保民用建筑物的正常使用。
1 设计不合理引起的裂缝
设计时套用图纸,应用时未经校核,有时参考别的图纸,因荷载增加了或截面减少了而未做计算,有的虽然做了计算,但因少算或漏算荷载,使实际设计的砌体承载力不足而导致产生裂缝。另外在设计时没有认真按规范规程要求进行设计,如设计的梁跨较大时,会产生较大挠度,在荷载作用下,结构构件必然产生变形形成裂缝;在墙体过长、过高时,未采取加强构造措施,相邻受力构件的压缩变形必然存在差异,从而产生裂缝;墙面开槽、开洞安装管线、线盒及插座等,未提出细部处理要求,会出现裂缝;不同砌体混合砌筑、砌体强度与砌筑砂浆强度相差过大等设计方面的不当都会导致裂缝。
防治措施:
(1)设计人员应该建立正确的设计理念,不仅要对设计结构强度进行必要的计算,还要重视构造设计,强化墙体防裂缝设计的要领与理论,严格按照设计规范进行设计,确保建筑质量。(2)细心认真地设计,对拟建砌体结构的房屋,要做到力学模型准确,传力清楚,荷载统计无误。(3)建筑平面选型时在满足使用功能要求的前提下,力求简单,平面复杂的建筑物,容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂。(4)底板结构钢筋布置比较复杂,在节点部位采用弯起钢筋,加强配置纵横构造钢筋,保证钢筋保护层满足设计要求,使节点受力分散。(5)尽量避免大跨度梁体,以减少因挠度变化引起的裂缝。有大跨度梁适当加密箍筋,在梁的腰部增配构造钢筋。(6)加强对地基的正确处理,包括对地基基础的种类、尺寸的正确选择等。(7)正确设置伸缩缝,根据伸缩缝的位置、大小、间距和细部处理等,来减小温度变化引起的变形。(8)墙体砌筑用的材料尽可能使用一种,避免多种材料混合使用。尽可能保证墙体所用砌块、砌筑砂浆、抹灰砂浆的强度、吸水率、热胀冷缩等,基本协调一致。
2 地基不均匀沉降引起墙体裂缝
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。
这种裂缝的特点:裂缝大多呈正、反“八”字型,尤以底层窗角部最为突出;部分纵墙或横墙出现水平裂缝;在房屋空间刚度被削弱的部位,裂缝比较集中。造成地基不均匀沉降的主要原因有:
(1)地基土质软弱不匀,建筑地基局部土质不均匀,受压后必然产生过量的不均匀沉降。(2) 地基处理不当,基础设计不合理。(3)地基含水量不正常变化。因周围某些条件变化,使建筑地下水位升高,或上下管道渗漏,地表水渗入建筑地基,长期浸泡,土质软化甚至冲刷掏空,导致不均匀沉降。(4)建筑物使用不当。随着改变房屋用途,增大荷载,在房屋内堆放超过设计要求的活荷载,使地基附加应力剧增,导致建筑物不均匀沉降,增加墙体开裂。
防治措施:
(1)加强对地基的检测, 对承载能力低,变形大的软弱地基,应进行加固处理,提高地基承载能力,然后再进行基础施工。(2)合理设置沉降缝将房屋划分成若干个刚度较好的单元,或将沉降不同的部分隔开一定距离, 其间可设置能自由沉降的悬挑结构。(3)加强上部结构的刚度和整体性,提高墙体的稳定性和整体刚度,减少建筑物端部的门、窗洞口,设置钢筋混凝土圈梁,尤其是要加强地圈梁的刚度。(4)合理安排施工顺序,宜先建较重单元,后建较轻单元。
3 温度变化引起的裂缝
房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形,称为温度变形。如果结构不受任何约束,在温度变化时能自由变形,那么结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约束而不能自由变形时,则将在结构中产生附加应力或称温度应力。混凝土的线膨胀系数比普通砖砌体的线膨胀系数大,相同温差下,钢筋混凝土结构的伸长值要比砖砌体大1倍左右。在混合结构中,当温度变化时, 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温度应力,使房屋结构开裂破坏。特别是屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致,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墙体的抗剪抗拉强度时,墙体便被拉裂。此类型裂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。
防治措施:
(1)沿房屋一定长度设置温度伸缩缝,按照规范规定,无保温隔热屋面取30米,有保温隔热屋面取50米。(2)建筑物长度超过规范规定时,可在施工期间预留大约一米宽的后浇带作为临时伸缩缝,以利于主体结构在施工期间将部分收缩应力释放掉。(3)在屋盖上设置保温层或隔热层,选用隔热效果好的屋面隔热材料及构造,如180高架空隔热层,留通风口,使热量能尽快散走,尽量减小屋面板受温度变化的影响。(4)楼(屋)面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁,并沿内外墙拉通,房屋两端圈梁下的墙体宜适当设置水平钢筋。在施工中,提高砂浆和砖的强度等级,保证砂浆的饱满度,注重施工质量,可以提高砌体抗裂能力。(5)应尽量避开炎热季节或高温时间做屋面,并及时把保温隔热材料做上,切不可拖延时间,防止钢筋混凝土屋面板上有较高的热辐射。
不过,温度裂缝一般不会影响房屋的整体结构。裂缝发生后,只要对裂缝稍加修补,就不会影响房屋的正常使用。常用的裂缝修补方法有表面修补法、注射法、压力注浆法、填充密实法等。
4 施工质量引起的裂缝及其防治
施工质量引起裂缝的防治是重点和关键。工程施工阶段是业主及工程设计意图最终实现并形成工程实体的阶段,也是最终形成产品质量和工程项目使用价值的最重要阶段。在调查中,普遍认为施工质量对裂缝的影响十分明显,尤其是住户,几乎把所有的裂缝原因归罪于施工质量。虽言论具有片面性和不确切性,但这也反映用户对施工质量的信任程度和对质量的要求,由施工质量引起的裂缝是多种多样的,可以说任何房屋的裂缝都有可能与施工质量有关。如温度裂缝,由于屋面保温厚度,保温材料或墙体强度不满足设计要求等都可导致裂缝的发生或扩大。砌体的砂浆饱满度不满足要求,也可能造成墙体裂缝或门窗变形。因当每皮砖砌筑的砂浆不饱满时,建成使用后,随着荷载不断增加使砌体压缩变形,当砌体压缩不均匀时,墙体就会产生裂缝,严重时可导致门窗变形使玻璃破碎。施工质量问题也可能引起沉降裂缝,因当基槽开挖后,地基土扰动而形成橡皮土或基础的施工不满足设计要求等都可引起地基基础不均匀沉降。在调查中还发现,很多房屋的外墙、地面产生不规则裂缝。用锤敲打或凿开后,发现墙体、地面并没有裂缝,这纯属施工质量形成空鼓而导致的裂缝。
防治措施:
要严格控制材料的质量,材料要求应有产品合格证、产品性能检测报告、主要性能的进场复验报告;混凝土和砂浆要严格控制好水泥用量及砂、砾石粒径选定较适合的施工配合比,严格按选定好的施工配合比搅拌;钢筋用量和配置严格按照设计图纸施工;加强工程管理,控制工程进度严格按照施工工艺进行施工,提高施工质量。
5 结论
建筑裂缝产生的原因比较复杂,本文主要分析了施工质量、地基不均匀沉降、温度变化和设计不合理四个方面的原因和防治措施。对于具体的民用建筑要准确判断裂缝产生的原因,需要做大量而细致的调查取证工作,深入调查建筑物的地基情况、建筑结构设计、建筑施工、建筑材料、建筑使用等情况,才能对症下药,防治措施还有待在工作实践中进一步改进和完善。最后强调,建筑物裂缝的控制关键取决于设计与施工的密切合作,设计应根据实际施工条件计算,施工应尽力保证设计要求的实现,做好施工前的预防措施、施工过程控制、施工后的质量管理可以有效预防、控制和减少出现影响安全使用的建筑裂缝,能预防可能产生的80%的建筑裂缝。
房屋的裂缝问题是普遍存在的现象,就裂缝轻重程度而言,轻者影响其美观,重者影响到建筑物的结构强度、刚度、稳定性和耐久性,甚至造成不良的社会影响。尤其是用户反映十分强烈,主要是由于用户对房屋的结构情况不了解,房屋一旦出现裂缝,用户便产生不安全感或恐慌。裂缝一般发生在屋面、墙体、地面等地方,裂缝产生的原因很多,通过结合施工现场情况和查阅有关资料,造成建筑裂缝常见的有以下几种情况:(1)由于工程设计不合理,引起的结构裂缝;(2) 地基不均匀沉降引起的裂缝;(3)由于温度变化不均,引起的温度裂缝;(4) 由于施工质量控制不符合规范要求,引起的施工裂缝。另外还有使用不当及维护不及时而产生的裂缝等,无论是由何种原因引起的裂缝,都应高度重视和认真分析,找准裂缝“病源”,妥善处理。
结合工作经验,分别从施工质量、地基不均匀沉降、温度变化和设计不合理四个方面分析了裂缝产生的原因,并提出了相应的防治措施,以确保民用建筑物的正常使用。
1 设计不合理引起的裂缝
设计时套用图纸,应用时未经校核,有时参考别的图纸,因荷载增加了或截面减少了而未做计算,有的虽然做了计算,但因少算或漏算荷载,使实际设计的砌体承载力不足而导致产生裂缝。另外在设计时没有认真按规范规程要求进行设计,如设计的梁跨较大时,会产生较大挠度,在荷载作用下,结构构件必然产生变形形成裂缝;在墙体过长、过高时,未采取加强构造措施,相邻受力构件的压缩变形必然存在差异,从而产生裂缝;墙面开槽、开洞安装管线、线盒及插座等,未提出细部处理要求,会出现裂缝;不同砌体混合砌筑、砌体强度与砌筑砂浆强度相差过大等设计方面的不当都会导致裂缝。
防治措施:
(1)设计人员应该建立正确的设计理念,不仅要对设计结构强度进行必要的计算,还要重视构造设计,强化墙体防裂缝设计的要领与理论,严格按照设计规范进行设计,确保建筑质量。(2)细心认真地设计,对拟建砌体结构的房屋,要做到力学模型准确,传力清楚,荷载统计无误。(3)建筑平面选型时在满足使用功能要求的前提下,力求简单,平面复杂的建筑物,容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂。(4)底板结构钢筋布置比较复杂,在节点部位采用弯起钢筋,加强配置纵横构造钢筋,保证钢筋保护层满足设计要求,使节点受力分散。(5)尽量避免大跨度梁体,以减少因挠度变化引起的裂缝。有大跨度梁适当加密箍筋,在梁的腰部增配构造钢筋。(6)加强对地基的正确处理,包括对地基基础的种类、尺寸的正确选择等。(7)正确设置伸缩缝,根据伸缩缝的位置、大小、间距和细部处理等,来减小温度变化引起的变形。(8)墙体砌筑用的材料尽可能使用一种,避免多种材料混合使用。尽可能保证墙体所用砌块、砌筑砂浆、抹灰砂浆的强度、吸水率、热胀冷缩等,基本协调一致。
2 地基不均匀沉降引起墙体裂缝
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。
这种裂缝的特点:裂缝大多呈正、反“八”字型,尤以底层窗角部最为突出;部分纵墙或横墙出现水平裂缝;在房屋空间刚度被削弱的部位,裂缝比较集中。造成地基不均匀沉降的主要原因有:
(1)地基土质软弱不匀,建筑地基局部土质不均匀,受压后必然产生过量的不均匀沉降。(2) 地基处理不当,基础设计不合理。(3)地基含水量不正常变化。因周围某些条件变化,使建筑地下水位升高,或上下管道渗漏,地表水渗入建筑地基,长期浸泡,土质软化甚至冲刷掏空,导致不均匀沉降。(4)建筑物使用不当。随着改变房屋用途,增大荷载,在房屋内堆放超过设计要求的活荷载,使地基附加应力剧增,导致建筑物不均匀沉降,增加墙体开裂。
防治措施:
(1)加强对地基的检测, 对承载能力低,变形大的软弱地基,应进行加固处理,提高地基承载能力,然后再进行基础施工。(2)合理设置沉降缝将房屋划分成若干个刚度较好的单元,或将沉降不同的部分隔开一定距离, 其间可设置能自由沉降的悬挑结构。(3)加强上部结构的刚度和整体性,提高墙体的稳定性和整体刚度,减少建筑物端部的门、窗洞口,设置钢筋混凝土圈梁,尤其是要加强地圈梁的刚度。(4)合理安排施工顺序,宜先建较重单元,后建较轻单元。
3 温度变化引起的裂缝
房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形,称为温度变形。如果结构不受任何约束,在温度变化时能自由变形,那么结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约束而不能自由变形时,则将在结构中产生附加应力或称温度应力。混凝土的线膨胀系数比普通砖砌体的线膨胀系数大,相同温差下,钢筋混凝土结构的伸长值要比砖砌体大1倍左右。在混合结构中,当温度变化时, 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温度应力,使房屋结构开裂破坏。特别是屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致,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墙体的抗剪抗拉强度时,墙体便被拉裂。此类型裂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。
防治措施:
(1)沿房屋一定长度设置温度伸缩缝,按照规范规定,无保温隔热屋面取30米,有保温隔热屋面取50米。(2)建筑物长度超过规范规定时,可在施工期间预留大约一米宽的后浇带作为临时伸缩缝,以利于主体结构在施工期间将部分收缩应力释放掉。(3)在屋盖上设置保温层或隔热层,选用隔热效果好的屋面隔热材料及构造,如180高架空隔热层,留通风口,使热量能尽快散走,尽量减小屋面板受温度变化的影响。(4)楼(屋)面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁,并沿内外墙拉通,房屋两端圈梁下的墙体宜适当设置水平钢筋。在施工中,提高砂浆和砖的强度等级,保证砂浆的饱满度,注重施工质量,可以提高砌体抗裂能力。(5)应尽量避开炎热季节或高温时间做屋面,并及时把保温隔热材料做上,切不可拖延时间,防止钢筋混凝土屋面板上有较高的热辐射。
不过,温度裂缝一般不会影响房屋的整体结构。裂缝发生后,只要对裂缝稍加修补,就不会影响房屋的正常使用。常用的裂缝修补方法有表面修补法、注射法、压力注浆法、填充密实法等。
4 施工质量引起的裂缝及其防治
施工质量引起裂缝的防治是重点和关键。工程施工阶段是业主及工程设计意图最终实现并形成工程实体的阶段,也是最终形成产品质量和工程项目使用价值的最重要阶段。在调查中,普遍认为施工质量对裂缝的影响十分明显,尤其是住户,几乎把所有的裂缝原因归罪于施工质量。虽言论具有片面性和不确切性,但这也反映用户对施工质量的信任程度和对质量的要求,由施工质量引起的裂缝是多种多样的,可以说任何房屋的裂缝都有可能与施工质量有关。如温度裂缝,由于屋面保温厚度,保温材料或墙体强度不满足设计要求等都可导致裂缝的发生或扩大。砌体的砂浆饱满度不满足要求,也可能造成墙体裂缝或门窗变形。因当每皮砖砌筑的砂浆不饱满时,建成使用后,随着荷载不断增加使砌体压缩变形,当砌体压缩不均匀时,墙体就会产生裂缝,严重时可导致门窗变形使玻璃破碎。施工质量问题也可能引起沉降裂缝,因当基槽开挖后,地基土扰动而形成橡皮土或基础的施工不满足设计要求等都可引起地基基础不均匀沉降。在调查中还发现,很多房屋的外墙、地面产生不规则裂缝。用锤敲打或凿开后,发现墙体、地面并没有裂缝,这纯属施工质量形成空鼓而导致的裂缝。
防治措施:
要严格控制材料的质量,材料要求应有产品合格证、产品性能检测报告、主要性能的进场复验报告;混凝土和砂浆要严格控制好水泥用量及砂、砾石粒径选定较适合的施工配合比,严格按选定好的施工配合比搅拌;钢筋用量和配置严格按照设计图纸施工;加强工程管理,控制工程进度严格按照施工工艺进行施工,提高施工质量。
5 结论
建筑裂缝产生的原因比较复杂,本文主要分析了施工质量、地基不均匀沉降、温度变化和设计不合理四个方面的原因和防治措施。对于具体的民用建筑要准确判断裂缝产生的原因,需要做大量而细致的调查取证工作,深入调查建筑物的地基情况、建筑结构设计、建筑施工、建筑材料、建筑使用等情况,才能对症下药,防治措施还有待在工作实践中进一步改进和完善。最后强调,建筑物裂缝的控制关键取决于设计与施工的密切合作,设计应根据实际施工条件计算,施工应尽力保证设计要求的实现,做好施工前的预防措施、施工过程控制、施工后的质量管理可以有效预防、控制和减少出现影响安全使用的建筑裂缝,能预防可能产生的80%的建筑裂缝。
参考文献
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