砌體結(jié)構(gòu)的房屋的裂縫一般是單因素典型裂縫,而這種裂縫的形態(tài)與產(chǎn)生的原因有較強的對應關系。大致分為溫度收縮裂縫、地基沉降差異裂縫、受力裂縫及干縮裂縫等幾種類型。
1、溫度裂縫
砌體結(jié)構(gòu)的房屋的裂縫一般多產(chǎn)生于房屋的頂層,特別是房屋兩端的縱橫墻體,裂縫沿屋頂圈梁與墻體交接面水平分布及墻體外角斜向分布,其次是門窗洞口45度斜向分布。這類裂縫的產(chǎn)生主要是結(jié)構(gòu)溫度收縮變形不協(xié)調(diào)所致。
有些溫度裂縫的形成是由于溫差太大的原因,例如,西氣東輸西段工程的閥室和站場建成后發(fā)現(xiàn),在很多房屋的圈梁處出現(xiàn)了水平裂縫,嚴重的呈連續(xù)狀。通過現(xiàn)場實地認真的勘察,發(fā)現(xiàn)除了以上裂縫外,其他地方均沒有異常情況,排除了地基沉降的原因,大家一致認為這是由于溫度引起的溫度裂縫。因為西氣東輸西段工程的閥室和站場大多處于位于亞洲大陸腹地,遠離海洋,近沙漠,有些直接位于礫漠(戈壁灘)區(qū),屬大陸干旱氣侯區(qū)。這些地方具有日照長,太陽輻射強,氣溫低,晝夜溫差大,夏季受陽光直射時間較長,溫度可達40℃左右,而溫度極端最低值也可達-40℃。所以這些地方氣溫變化很大,我們知道混凝土的線膨脹系數(shù)(10X10-6m/℃)遠大于磚墻的線膨脹系數(shù)(5X10-6m/℃),這樣使得兩者的溫度變形差別很大,因此在圈梁和磚墻接觸處產(chǎn)生一個剪應力使磚墻處于受剪及受拉狀態(tài)而出現(xiàn)裂縫。
2、地基沉降差異裂縫
地基沉降差異是引起砌體結(jié)構(gòu)建筑物裂縫的一個主要的因素。由于地基沉降差異引起的裂縫多為斜裂縫,此類裂縫一般情況下裂而不鼓,往往貫通到基礎。尤其對于軟土地基和濕陷性黃土地基,當?shù)鼗幚聿划敃r,很容易在底層墻體產(chǎn)生斜向裂縫和窗下墻豎向裂縫。在房屋縱橫墻地基不均勻沉降的情況下,將使墻體承受較大的剪切力,當結(jié)構(gòu)剛度稍差、施工質(zhì)量和材料強度不能滿足要求時,會導致墻體開裂。另外,當房屋層數(shù)相差較多而沒有設置沉降縫時,容易在交接部位產(chǎn)生豎向裂縫,這類裂縫常伴有較大的地基不均勻下沉。
3、受力裂縫
受力裂縫多出現(xiàn)在抗震設防區(qū)的建筑物上,雖然有圈梁構(gòu)造柱、鋼筋混凝土現(xiàn)澆板等整體連接,但這也不能完全保證不出現(xiàn)裂縫。比如發(fā)生在房屋底層窗臺處的豎向裂縫,多數(shù)是由于縱墻開窗較大,地基受荷載后變形不均勻,窗臺墻起到反梁的作用而引起的。在鋼筋混凝土條形基礎中,基礎內(nèi)一般均未設置基礎梁,僅靠圈梁、構(gòu)造柱等來加強建筑物的整體剛度,當?shù)鼗芎奢d較大時,窗臺墻因反向變形過大而開裂。
有些受力裂縫是由于地基沉降不均勻和溫度的雙重因素形成應力而產(chǎn)生的,我們把這種情形也歸為受力裂縫。比如鋼筋混凝土現(xiàn)澆板跨中裂縫,如果地基不均勻沉降,將使鋼筋混凝土現(xiàn)澆板單邊下沉而其他邊又受到支座的約束,這樣會導致在混凝土現(xiàn)澆板內(nèi)部產(chǎn)生拉應力,而且,跨中多是施工縫的留置處,按照規(guī)范的要求:施工縫的位置宜留在結(jié)構(gòu)受剪力較小且便于施工的部位。所以,板在其他支座的約束下,由于混凝土內(nèi)部的拉應力的作用,加上混凝土現(xiàn)澆板受溫差作用的影響,混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應力在周圍支座的約束下,要求在現(xiàn)澆板的最薄弱位置釋放能量,于是在板跨中產(chǎn)生裂縫。
4、干縮裂縫
砌體結(jié)構(gòu)中的混凝土相對于其他結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生干縮裂縫。因為在砌體結(jié)構(gòu)當中,混凝土在空氣中硬化時,其中的水分更容易逐漸蒸發(fā), 使毛細孔中形成負壓,隨著空氣濕度的降低,負壓逐漸增大,產(chǎn)生收縮力,當收縮受限制產(chǎn)生的拉應力超過其本身的抗拉強度時混凝土就會開裂而產(chǎn)生干縮裂縫。此類裂縫,無方向性,裂縫較細為0.1mm~0.3mm。
平常我們看到的有些面層空鼓的斜裂縫,往往也是由于墻體面層空鼓、水泥干縮引起的。陽臺欄板與磚砌體接槎處裂縫多由于混凝土二次澆筑引起。施工時未能在構(gòu)造柱上留出鋼筋進行搭接和焊接,導致鋼筋混凝土欄板由于溫度變化而使混凝土產(chǎn)生收縮,形成裂縫。
5、其他裂縫
當然裂縫的產(chǎn)生還與材料、施工、環(huán)境及荷載等因素有關,例如施工時,鋼筋的是否調(diào)直就是現(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫的一個重要原因。鋼筋未調(diào)直就意味著鋼筋受力后達不到屈服強度,隨著混凝土內(nèi)部拉應力的增大,應變的增長速度超過了應力的增長速度而在板中產(chǎn)生微裂縫,微裂縫隨荷載的增加而發(fā)展,混凝土塑性變形也逐漸增加,最后形成比較明顯的裂縫。
1、溫度裂縫
砌體結(jié)構(gòu)的房屋的裂縫一般多產(chǎn)生于房屋的頂層,特別是房屋兩端的縱橫墻體,裂縫沿屋頂圈梁與墻體交接面水平分布及墻體外角斜向分布,其次是門窗洞口45度斜向分布。這類裂縫的產(chǎn)生主要是結(jié)構(gòu)溫度收縮變形不協(xié)調(diào)所致。
有些溫度裂縫的形成是由于溫差太大的原因,例如,西氣東輸西段工程的閥室和站場建成后發(fā)現(xiàn),在很多房屋的圈梁處出現(xiàn)了水平裂縫,嚴重的呈連續(xù)狀。通過現(xiàn)場實地認真的勘察,發(fā)現(xiàn)除了以上裂縫外,其他地方均沒有異常情況,排除了地基沉降的原因,大家一致認為這是由于溫度引起的溫度裂縫。因為西氣東輸西段工程的閥室和站場大多處于位于亞洲大陸腹地,遠離海洋,近沙漠,有些直接位于礫漠(戈壁灘)區(qū),屬大陸干旱氣侯區(qū)。這些地方具有日照長,太陽輻射強,氣溫低,晝夜溫差大,夏季受陽光直射時間較長,溫度可達40℃左右,而溫度極端最低值也可達-40℃。所以這些地方氣溫變化很大,我們知道混凝土的線膨脹系數(shù)(10X10-6m/℃)遠大于磚墻的線膨脹系數(shù)(5X10-6m/℃),這樣使得兩者的溫度變形差別很大,因此在圈梁和磚墻接觸處產(chǎn)生一個剪應力使磚墻處于受剪及受拉狀態(tài)而出現(xiàn)裂縫。
2、地基沉降差異裂縫
地基沉降差異是引起砌體結(jié)構(gòu)建筑物裂縫的一個主要的因素。由于地基沉降差異引起的裂縫多為斜裂縫,此類裂縫一般情況下裂而不鼓,往往貫通到基礎。尤其對于軟土地基和濕陷性黃土地基,當?shù)鼗幚聿划敃r,很容易在底層墻體產(chǎn)生斜向裂縫和窗下墻豎向裂縫。在房屋縱橫墻地基不均勻沉降的情況下,將使墻體承受較大的剪切力,當結(jié)構(gòu)剛度稍差、施工質(zhì)量和材料強度不能滿足要求時,會導致墻體開裂。另外,當房屋層數(shù)相差較多而沒有設置沉降縫時,容易在交接部位產(chǎn)生豎向裂縫,這類裂縫常伴有較大的地基不均勻下沉。
3、受力裂縫
受力裂縫多出現(xiàn)在抗震設防區(qū)的建筑物上,雖然有圈梁構(gòu)造柱、鋼筋混凝土現(xiàn)澆板等整體連接,但這也不能完全保證不出現(xiàn)裂縫。比如發(fā)生在房屋底層窗臺處的豎向裂縫,多數(shù)是由于縱墻開窗較大,地基受荷載后變形不均勻,窗臺墻起到反梁的作用而引起的。在鋼筋混凝土條形基礎中,基礎內(nèi)一般均未設置基礎梁,僅靠圈梁、構(gòu)造柱等來加強建筑物的整體剛度,當?shù)鼗芎奢d較大時,窗臺墻因反向變形過大而開裂。
有些受力裂縫是由于地基沉降不均勻和溫度的雙重因素形成應力而產(chǎn)生的,我們把這種情形也歸為受力裂縫。比如鋼筋混凝土現(xiàn)澆板跨中裂縫,如果地基不均勻沉降,將使鋼筋混凝土現(xiàn)澆板單邊下沉而其他邊又受到支座的約束,這樣會導致在混凝土現(xiàn)澆板內(nèi)部產(chǎn)生拉應力,而且,跨中多是施工縫的留置處,按照規(guī)范的要求:施工縫的位置宜留在結(jié)構(gòu)受剪力較小且便于施工的部位。所以,板在其他支座的約束下,由于混凝土內(nèi)部的拉應力的作用,加上混凝土現(xiàn)澆板受溫差作用的影響,混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應力在周圍支座的約束下,要求在現(xiàn)澆板的最薄弱位置釋放能量,于是在板跨中產(chǎn)生裂縫。
4、干縮裂縫
砌體結(jié)構(gòu)中的混凝土相對于其他結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生干縮裂縫。因為在砌體結(jié)構(gòu)當中,混凝土在空氣中硬化時,其中的水分更容易逐漸蒸發(fā), 使毛細孔中形成負壓,隨著空氣濕度的降低,負壓逐漸增大,產(chǎn)生收縮力,當收縮受限制產(chǎn)生的拉應力超過其本身的抗拉強度時混凝土就會開裂而產(chǎn)生干縮裂縫。此類裂縫,無方向性,裂縫較細為0.1mm~0.3mm。
平常我們看到的有些面層空鼓的斜裂縫,往往也是由于墻體面層空鼓、水泥干縮引起的。陽臺欄板與磚砌體接槎處裂縫多由于混凝土二次澆筑引起。施工時未能在構(gòu)造柱上留出鋼筋進行搭接和焊接,導致鋼筋混凝土欄板由于溫度變化而使混凝土產(chǎn)生收縮,形成裂縫。
5、其他裂縫
當然裂縫的產(chǎn)生還與材料、施工、環(huán)境及荷載等因素有關,例如施工時,鋼筋的是否調(diào)直就是現(xiàn)澆板產(chǎn)生裂縫的一個重要原因。鋼筋未調(diào)直就意味著鋼筋受力后達不到屈服強度,隨著混凝土內(nèi)部拉應力的增大,應變的增長速度超過了應力的增長速度而在板中產(chǎn)生微裂縫,微裂縫隨荷載的增加而發(fā)展,混凝土塑性變形也逐漸增加,最后形成比較明顯的裂縫。