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近代科學(xué)研究和大量的工程實踐表明工業(yè)與民用建筑工程中裂縫問題是普遍存在,不可避免,也是適當(dāng)允許的。
裂縫產(chǎn)生原因比較復(fù)雜,原材料性能缺陷、施工質(zhì)量低劣、環(huán)境條件的變化、使用不當(dāng)、地基不均勻沉陷等等。
本文主要針對房屋安全鑒定工作中有關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件常見裂縫進(jìn)行分析與探討,為房屋安全鑒定結(jié)論提供可靠現(xiàn)場檢測依據(jù)。
在房屋安全鑒定中,現(xiàn)場調(diào)查、檢測裂縫是最普遍的現(xiàn)象之一,而建筑物的破壞往往始于裂縫。因此,如何鑒別裂縫、分析裂縫、控制裂縫,是安全鑒定工作的重要內(nèi)容之一。
一.房屋結(jié)構(gòu)類型
房屋安全鑒定工作中常遇到的房屋結(jié)構(gòu)主要類型:混凝土結(jié)構(gòu)、砌體(混合)結(jié)構(gòu)。
混凝土結(jié)構(gòu)
混凝土結(jié)構(gòu)是素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱。
房屋安全鑒定中常遇到的為現(xiàn)澆混凝土框架(剪力墻)承重,現(xiàn)澆混凝土梁、板或預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板(局部現(xiàn)澆混凝土板)樓(屋)蓋的混凝土結(jié)構(gòu)。
由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題,硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫,正是由于這些初始缺陷的存在才使混凝土呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性。
微裂縫通常是一種無害裂縫。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后,微裂縫就會不斷地擴(kuò)展和連通,最終形成我們?nèi)庋劭梢姷暮暧^裂縫,也就是混凝土工程中常說的裂縫。
砌體(混合)結(jié)構(gòu)
房屋安全鑒定中常遇到的為磚墻(或磚墻及現(xiàn)澆混凝土柱、梁)承重,預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板(局部為混凝土現(xiàn)澆板)樓(屋)蓋或采用混凝土(木)檁條的屋蓋。
由于砌體結(jié)構(gòu)主要由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為主要承重構(gòu)件,整體性較差,抗拉、抗剪強(qiáng)度較低,比較容易產(chǎn)生裂縫。
二.房屋裂縫檢測
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫
混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多,有應(yīng)力裂縫、溫度裂縫、干縮裂縫、沉降裂縫、施工裂縫、構(gòu)造不合理等原因引起的裂縫;有外載作用引起的裂縫;有養(yǎng)護(hù)環(huán)境不當(dāng)和化學(xué)作用引起的裂縫等等。在實際工程中要區(qū)別對待,根據(jù)實際情況判別裂縫。
砌體(混合)結(jié)構(gòu)裂縫
砌體(混合)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因歸納起來主要有兩方面:一是由外荷載變化引起的裂縫;二是由變形引起的裂縫(主要有溫度變化,不均勻沉陷或膨脹等變形)。
三.基本構(gòu)件裂縫分析
裂縫分析
(1)裂縫定性:
結(jié)構(gòu)性裂縫,多由于結(jié)構(gòu)應(yīng)力達(dá)到限值,造成承載力不足引起的,是結(jié)構(gòu)破壞開始的特征,或是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的征兆,是比較危險的,必須進(jìn)一步對裂縫進(jìn)行分析。
非結(jié)構(gòu)性裂縫,往往是自身應(yīng)力形成的,如溫度裂縫、收縮裂縫,對結(jié)構(gòu)承載力的影響不大,可根據(jù)結(jié)構(gòu)耐久性、抗?jié)B、抗震、使用等方面要求采取修補(bǔ)措施。
(2)結(jié)構(gòu)性裂縫定性:
可能引起的破壞形式為脆性破壞或是塑性破壞。
(3)裂縫定量:
查明裂縫的寬度、長度、深度、形態(tài)等量化數(shù)據(jù)。
(4)裂縫趨勢:
判明裂縫是否穩(wěn)定或是有發(fā)展趨勢。
受彎構(gòu)件
常見受彎構(gòu)件有混凝土梁、板,其裂縫形式主要有垂直裂縫、斜裂縫和順筋裂縫。
(1)垂直裂縫:
主要由彎矩引起,多出現(xiàn)在梁、板構(gòu)件跨中底部,垂直梁、板側(cè)面發(fā)展。
(2)斜裂縫:
一種由剪力引起,一般出現(xiàn)在梁底支座附近(裂縫多數(shù)是剪力與彎矩共同作用)由下部開始,沿45°方向向跨中上方發(fā)展;另一種由負(fù)彎矩和剪力引起,出現(xiàn)在梁、板支座頂面附近,形態(tài)為上口大下口小。
另外在主次梁交接部位,由于主梁受次梁集中力影響,也出現(xiàn)沿次梁兩側(cè)向下斜裂縫。當(dāng)發(fā)生地基不均勻下沉?xí)r,混凝土圈梁、框架梁、基礎(chǔ)梁皆會出現(xiàn)走向與地基不均勻沉降方向一致的斜向裂縫。
(3)順筋裂縫:
主要由鋼筋銹蝕、氧化鐵膨脹所致,出現(xiàn)在梁下部側(cè)面或是底面鋼筋部位。
以上裂縫引起的破壞形式屬于塑性破壞。
其特點是事先有明顯的變形和裂縫預(yù)兆,出現(xiàn)裂縫后人們可以及時采取措施予以補(bǔ)救,危險性相對稍小。
此種裂縫是否影響結(jié)構(gòu)的安全,應(yīng)根據(jù)裂縫的位置、長度、深度以及發(fā)展情況而定。如果裂縫已趨于穩(wěn)定,且更大裂縫未超過規(guī)定的容許值,則屬于允許出現(xiàn)的裂縫,可不必加固。
【案例】
某車管所辦公用房,半層地下室,地上6層,框架結(jié)構(gòu)承重,現(xiàn)澆混凝土梁、板樓(屋)蓋,1996年竣工,2008年8月甲方發(fā)現(xiàn)一層部分框架梁(地下室頂)出現(xiàn)不同程度的裂縫,要求鑒定,同時委托查勘四層結(jié)構(gòu)狀況,該層局部曾經(jīng)作檔案室(現(xiàn)已取消)使用,明顯增加了樓面荷載。
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、檢測,一層框架梁裂縫局部存在,裂縫的特點:基本出現(xiàn)在梁底跨中附近粉刷層,垂直于梁跨,最多的梁底出現(xiàn)三條,個別梁側(cè)面粉刷層也有不規(guī)則裂縫,更大裂縫寬度為0.38mm,鑿除裂縫部位粉刷層后,發(fā)現(xiàn)粉刷層厚度更大為70mm,且分兩次粉刷,有明顯接縫痕跡,未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)層裂縫;四層框架梁粉刷層裂縫個別存在,且肉眼不易察覺。
根據(jù)原設(shè)計施工要求及房屋使用情況,對有關(guān)承重構(gòu)件復(fù)核,經(jīng)過綜合分析,判明為溫度應(yīng)力裂縫,屬非結(jié)構(gòu)性裂縫。該裂縫未危及房屋結(jié)構(gòu)安全。
如裂縫出現(xiàn)于受彎構(gòu)件下列部位:受壓區(qū)、斜截面、沖切面等,以及后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件端部局壓部位等皆屬于結(jié)構(gòu)性裂縫脆性破壞。其特點:事先沒有明顯的預(yù)兆而突然發(fā)生,一旦出現(xiàn)裂縫,對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響很大,是結(jié)構(gòu)破壞的征兆。
受壓構(gòu)件
常見受壓構(gòu)件有磚墻、混凝土柱、混凝土剪力墻。
(1)磚墻
a “八”字形裂縫:
主要出現(xiàn)在橫墻與縱墻兩端部,一種裂縫屬正八字形的熱脹裂縫,隨溫度升降而變化,其原因是由于屋面板溫度變形大于砌體溫度變形,產(chǎn)生一定的溫度應(yīng)力,屋面板的推力就傳給墻體,并因墻體溫度附加應(yīng)力在房屋兩端較大,當(dāng)拉應(yīng)力超過砌體抗拉極限時,墻體即出現(xiàn)八字形開裂;
另一種屬地基不均勻沉降裂縫,兩端沉降小,墻上出現(xiàn)“八”字形裂縫,反之出現(xiàn)倒“八”字。
b 倒“八”字形裂縫:
主要出現(xiàn)在縱橫墻兩端的窗洞口處,屬冷縮裂縫,尤以頂層兩端窗洞口處最嚴(yán)重。由于墻體冷縮附加應(yīng)力在墻體兩端較大,當(dāng)房屋收縮變形大于墻體時,在門窗洞口處產(chǎn)生應(yīng)力相對集中而導(dǎo)致形成倒八字形裂縫,使墻體開裂。
c 水平裂縫:
多見于頂層橫墻、縱墻、“女兒墻”及山墻處。當(dāng)屋面保溫隔熱較差,屋面板受熱膨脹對墻體產(chǎn)生水平推力,由于墻體在端部收縮要大于中部且砌體抗剪能力較低,使縱橫墻與屋蓋的接觸面上產(chǎn)生水平裂縫。
d 垂直裂縫:
主要出現(xiàn)在窗臺墻處、過梁端部及樓層錯層外。此種裂縫主要由于溫度變化,墻體受到樓板的拉力作用,在門窗洞口處產(chǎn)生應(yīng)力集中效應(yīng)而拉裂。
e X形裂縫:
多數(shù)沿砌體灰縫開裂,主要受房屋熱脹冷縮的反復(fù)作用形成,而底層墻體產(chǎn)生的X形裂縫則是由于基礎(chǔ)不平整或不均勻沉降引起。
(2)混凝土柱
a 水平裂縫:
主要出現(xiàn)柱頭、柱基部位,由于地基不均勻沉降或是附加彎矩所致。
b 順筋裂縫:
由于鋼筋銹蝕、混凝土碳化所致,并且兩者相互影響、惡性循環(huán)。
c 縱向劈裂裂縫:
主要出現(xiàn)于柱中部,由于混凝土強(qiáng)度過低或使用超載所致。
d X形裂縫:
此種屬地震作用下的剪切型裂縫。
(3)混凝土剪力墻
混凝土剪力墻裂縫主要有干縮和伸縮裂縫。
a 水平裂縫:
屬于伸縮裂縫,主要在剪力墻上部,一般是由于澆注混凝土較快產(chǎn)生。
b 縱向裂縫:
屬于干縮、溫度應(yīng)力裂縫,一般較短、較窄,不貫穿墻體。
軸心受壓構(gòu)件一般不出現(xiàn)裂縫,一旦發(fā)現(xiàn)受壓區(qū)混凝土壓裂,極有可能為結(jié)構(gòu)性裂縫,預(yù)示結(jié)構(gòu)開始破壞,應(yīng)引起足夠重視。
受拉構(gòu)件
軸心受拉構(gòu)件在荷載不大時,混凝土就產(chǎn)生裂縫,其特征是沿正截面開始,與鋼筋拉力作用線相垂直,各縫間距近似相等。
預(yù)應(yīng)力混凝土空心板
a 橫向裂縫:
一般多在板底跨中或支座處,裂縫垂直于板跨,前者由于超載、質(zhì)量低劣、運(yùn)輸不當(dāng)?shù)仍蛩?,后者由于?fù)彎矩所致。
b 縱向裂縫:
可出現(xiàn)于板底或是板面,前者由于空心板板縫灌縫質(zhì)量不佳所致,后者為施工不當(dāng)或是混凝土收縮所致。
工業(yè)與民用建筑工程中裂縫問題是普遍存在的一種現(xiàn)象,不可避免,也是適當(dāng)可以接受的,只要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內(nèi)。
我國規(guī)范也明確有些結(jié)構(gòu)在所處的不同條件下,允許存在一定寬度的裂縫。所以在房屋安全鑒定過程中對裂縫的分析力求全面、準(zhǔn)確、客觀,要有科學(xué)的論證和判斷。
一旦判明為結(jié)構(gòu)性裂縫,必須對之進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。對于非結(jié)構(gòu)性裂縫如影響正常使用和結(jié)構(gòu)耐久性,亦要進(jìn)行處理。