砌体结构温度裂缝问题及其处理

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究与探索

Y A N J I U Y U T A N S U O

胡昌胜,等:砌体结构温度裂缝问题及其处理

收稿日期:2005-06-30;修改日期:2006-04-27

作者简介:胡昌胜(1975-),男,安徽宿松人,合肥工业大学硕士生.

砌体结构温度裂缝问题及其处理

胡昌胜1

, 王刘洋

2

(1.合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥 230009;2.安徽省高等级公路工程监理有限公司,安徽合肥 230601)

摘 要:由于钢筋混凝土和砖砌体的线膨胀系数和收缩率不同,在温度应力的作用下,砌体结构建筑物常会出现大量的温度裂缝,影响建筑物的安全性和耐久性。针对砌体结构温度裂缝的主要特征,分析了温度裂缝的主要类型及其产生原因,提出在设计阶段和施工过程中采取相应的技术措施进行处理,防止和减轻温度裂缝的出现。关键词:结构工程;砌体结构;温度裂缝

中图分类号:TU365;T U522.31 文献标识码:A 文章编号:1673-5781(2006)04-0309-03

砖砌体结构因为其结构形成简单、材料易取、造价低廉而成为多层住宅建筑采用的主要结构形式。由于设计、施工以及建筑材料等多方在的原因,砌体结构会产生不同形式的温度裂缝[1,2]。裂缝的存在既影响了建筑的外观效果,又破坏了建筑物的整体性,对建筑物的安全性和耐久性造成一定的危害。因此,分析温度裂缝的形成机理并提出相应的处理措施具有重要的实践意义。

1 砌体结构温度裂缝的主要特征

由于砌体结构温度裂缝的产生主要是由于在室内外温差作用下,钢筋混凝土和砖砌体的线膨胀系数和收缩率不同而导致的,因此在建筑物的不同位置,因日照时长和强度不同,温度裂缝具有不同的特征。如屋面板与其支承墙交接处出现水平裂缝;顶层山墙与纵墙转角处出现包角裂缝;顶层墙体出现水平、斜向裂缝以及内横墙与外纵墙交接处出现/八0字形斜裂缝等。

一般情况下,温度裂缝从顶部开始向下延伸,而且越往下层裂缝越小;房屋长高比越大,裂缝越严重;房屋内部墙体比外部墙体裂缝严重,而内横墙裂缝较轻,内纵墙裂缝较重;夏天施工的建筑裂缝较轻,冬天施工的建筑裂缝较严重。

2 砌体结构温度裂缝的主要类型

2.1 产生砌体结构温度裂缝的原因分析

多层砌体结构建筑物中平屋顶一般采用预制钢

筋混凝土板或现浇钢筋混凝土板作为屋面的结构层,

坡屋顶则多采用现浇钢筋混凝土板作为屋面的结构层。由于钢筋混凝土和砌体的线膨胀系数和收缩率不同[3],钢筋混凝土的线膨胀系数为(10~14)@10-6

/e ,砌体的线膨胀系数为(5~10)@10

-6/e ;钢

筋混凝土的最大收缩值为(200~400)@10-6

/e ,砖砌体的收缩则不明显,在温度应力的作用下,屋面板与墙体的结合处一般会出现温度裂缝。

当采用预制屋面板时,预制反之间的缝隙一般使用细石混凝土的热膨胀系数不同,但由于预制板与细石混凝土的热膨胀系数不同,而且细石混凝土的施工质量不易控制,当室内外温度差较大时,在温度应力的作用下,板缝张大,易将屋面防水层拉裂,造成屋面渗漏。同时,在温度应力的作用下,预制板相对于板下的屋面圈梁会发生一定的水平位移,预制板与板下的圈梁间会产生水平裂缝,从而破坏结构的整体性。但相对于钢筋混凝土现浇板屋面而言,预制板屋面的整体温度变形量要小一些,因此预制板屋面下部各层墙体的温度裂缝要少一些。2.2 砌体结构温度裂缝的主要类型

(1)屋面板下面的外墙水平裂缝。这种裂缝一般出现在屋面板下圈梁底部的墙体中和门窗过梁以上的墙体中,裂缝有的贯通墙体。升温时,屋面板对顶层圈梁及墙体产生向外的推力,当墙体的抗拉强度小于水平剪力时墙体开裂。

(2)内外纵墙和山墙的/八0字形裂缝。这种裂缝多出现在每片墙体的端部以及门窗洞口的角部,呈

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/八0字形或倒/八0字形。当温度升高时,屋面板伸长比相应砖墙伸长大,使顶层墙体因屋面板的推力作用受拉和受剪。拉应力和剪应力在房屋平面中间为零,两端最大,因此在墙体的两端出现/八0字形裂缝。屋面保温层的质量越差,则屋面板和墙体的相对位移越大,裂缝越明显。内纵墙与屋面板之间的温度比相应的外纵墙和山墙与屋面板之间的温差大,所以室内墙体的温度裂缝比外墙严重。

(3)顶层窗台处的水平裂缝和斜裂缝。当房屋的长高比较大,而且室内空间比较宽敞高大时,顶层外墙常在窗台处出现水平裂缝,窗口出现对角斜裂缝。这是因为当温度升高时屋面板伸长对墙体产生水平推力,窗台处由于窗洞的影响成为薄弱部位,外墙在水平推力作用下发生侧向弯曲,从而导致窗台处出现水平裂缝,窗口处出现对角斜裂缝。

(4)女儿墙裂缝。女儿墙的根部和屋顶交接处常因温度变形而墙体外凸或女儿墙外倾,造成女儿墙开裂。由于女儿墙中的构造柱一般与下部墙体内的构造柱连成一体,女儿墙中的砖砌体受到构造柱和压顶的共同约束。而女儿墙立在室外,其温度变形较小。当屋面板在温度应力作用下对墙体产生推拉作用时,屋面结构与女儿墙变形不一致,从而出现温度裂缝。

3砌体结构温度裂缝的处理措施

3.1设计措施

砌体结构产生温度裂缝的根本原因是,在温度应力的作用下砖砌体内的拉应力和剪应力超过了材料的承载能力,从而产生变形破坏。因此,为减小砌体中的因温度变化产生的拉应力和剪应力,可采取以下设计措施:

严格按照文献[4]设置伸缩缝,宽度不小于30mm。

优先采用装配式有檀体系钢筋混凝土屋盖,使屋盖与墙体连接改为/柔性节点0,即在圈梁与屋面板接触面上铺设一层油毡或滑石粉,形成滑动层,这样可减少温度变形时墙体的推动力影响,防止墙体产生温度裂缝。

屋面应设置保温隔热层。而且屋面保温(隔热)层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝,分隔缝的间距不宜大于6m,并与女儿墙隔开,分隔缝宽不小于30mm。

由于屋面的温度变形与长度成正比,因此对于钢筋混凝土大檐口及较高的女儿墙,宜隔两单元在檐口上设置一道温度伸缩缝。

顶层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内宜适当设置水平钢筋。在四角屋面板下一定高度范围内的墙体中配置转角钢筋,防止外墙阳角处的包角裂缝。

女儿墙设置压顶和构造柱,构造柱间距不宜大于4m,女儿墙构造柱与下部墙体构造柱连通,上部与钢筋混凝土压顶整浇在一起,形成砖砌体外围用钢筋混凝土封闭的结构形式,提高建筑结构的整体性。

房屋空间较宽敞高大、窗口宽度较大时,除设置窗台压顶外,应在窗台下二皮砖处设置2<6钢筋,提高砖砌体抗剪强度,防止窗台下水平裂缝。同时在窗户两边缘设置构造柱,构造柱上下两端与楼层、屋顶圈梁连接,使窗户形成混凝土构件封闭箍,防止窗户斜裂缝、对角裂缝和径向裂缝产生。

进行砌体结构建筑物的设计时,应考虑当地四季温差程度,参考当地类似建筑物的成功处理经验,结构工程项目的具体情况综合采用以上措施,这样可以有效防止温度裂缝的出现。

3.2施工措施

砌体结构建筑物的施工同样对温度裂缝的产生有重要影响。顶屋墙体开裂的主要原因往往是顶层施工质量较差,或者是未按设计布置构造柱,使砌体抗剪能力下降。同时,屋面保温材料的选用、层面构造的做法及施工质量也是引起墙体裂缝的一个重要原因。针对砌体结构的施工,可采用以下措施[5]:屋面板保温隔热层的材质及施工必须符合规范要求。

应提高顶屋墙体砂浆和砖的强度等级,顶层及女儿墙的砂浆强度等级不低于M5。冬季施工、砂浆无设计要求时,应按常温下砂浆标号提高一级,以提高砖砌体强度。施工中严格按规范要求进行施工。

要合理安排屋面保温层的施工时间,由于从屋面结构施工完毕到做好屋面保温层,中间有一段时间间隔,因此应尽量在年平均气温时完成屋盖施工,避开高温及寒冷季节施工屋盖。如不能选择合适季节施工,则应在屋面结构层施工完成后,及时做好屋面保温层,使钢筋混凝土板和混凝土圈梁处在温度变化不大的环境中,以减轻顶层混凝土板遇冷收缩、遇热膨胀的变形。

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