摘要:20世紀90年代以來,我國的多層住宅小區(qū)建設(shè)蓬勃發(fā)展,為我們提供了舒適的安居場所。然而磚混結(jié)構(gòu)的頂層墻體容易產(chǎn)生裂縫,特別在頂層端單元的內(nèi)外縱墻,門窗洞口等部位更明顯。裂縫數(shù)量陽面多于陰面,兩端多于中間。而且它隨季節(jié)的變化面變化,顯得很不穩(wěn)定,維修困難。裂縫不僅影響建筑的外形美觀,而且容易發(fā)生雨水滲漏,影響建筑的正常使用。另外,墻體裂縫也破壞了頂層結(jié)構(gòu)的完整性,降低了房屋的抗震能力。為此,本文對磚混結(jié)構(gòu)頂層墻體、樓板裂縫的特點及產(chǎn)生原因作了簡要分析,并結(jié)合工程實例提出了設(shè)計、施工中防治溫度裂縫的方法。
關(guān)鍵詞:磚混結(jié)構(gòu);溫度應(yīng)力;溫度裂縫;原因;控制
磚混結(jié)構(gòu)房屋特別是住宅樓,頂層端由于端部的正應(yīng)力較小,其主拉應(yīng)力接近于元的內(nèi)外縱墻門窗洞上口,與外縱墻交接的剪應(yīng)力,則可能引起斜裂縫,在窗口,門口橫墻端部的上端出現(xiàn)斜裂縫,有的內(nèi)外墻之處由于應(yīng)力集中,易產(chǎn)生裂縫,由于屋蓋對樓板交接處還出現(xiàn)水平裂縫。
一、溫度裂縫的特征和類型
住宅房屋溫度裂縫主要產(chǎn)生于房屋頂層端部的兩個開間,比較嚴重的次頂層上也會產(chǎn)生一定的裂縫。
從墻體上看,縱墻體因長度較長,裂縫要比橫墻的多;墻上所開洞口的面積越大,墻體產(chǎn)生的裂縫也越嚴重;從結(jié)構(gòu)體形來看,主體長度越長,頂層墻體的開裂也越嚴重;結(jié)構(gòu)主動體的剛度越小,頂層墻體開裂也越大。
在頂層端部開間的裂縫主要成八字,如果屋面采用預(yù)制多孔板時,在圈梁頂、預(yù)制板下往往會產(chǎn)生水平裂縫,而如果是現(xiàn)澆屋面,則在圈梁與砌體之間產(chǎn)生水平裂縫。在門窗洞口四角也會產(chǎn)生一些斜縫和垂直裂縫。情況嚴重的,甚至在混凝土構(gòu)造成柱頂部,也會產(chǎn)生水平裂縫和斜裂縫。
二、頂層墻體及樓板接縫產(chǎn)生裂縫的原因
磚混結(jié)構(gòu)頂層受溫度影響較大,夏季日照時間長,層面溫度可達60～70℃,而墻體的溫度只有40℃。另外,砼的線膨脹系數(shù)為1×105/℃,磚砌體的張膨脹系數(shù)數(shù)為0.5×105/℃,兩者為二倍的關(guān)系。當溫度升高時,鋼筋砼溫度變形大,磚砌體溫度變形小,墻體阻礙了屋蓋的伸長,因此屋面對墻體產(chǎn)生一個水平推力,使墻體和屋蓋的接觸不僅受壓,而且受剪,沿墻體分布的剪力為中部小,兩端大。因此靠近建筑物兩端時推力越來越大,并在門窗洞口角部產(chǎn)生應(yīng)力集中。由于磚砌體的抗拉強度較低,當溫度變形產(chǎn)生的主拉應(yīng)力超過墻體的抗拉強度極限,則在頂層兩端墻體、門窗洞口上下角產(chǎn)生斜裂縫。
屋面預(yù)制板接縫開裂的直接原因是板頂和板底的溫差作用。屋面若沒有性能良好的保溫隔熱措施,則屋面與頂層室內(nèi)的溫差相當大,從而引起屋面板產(chǎn)生彎曲和水平變形,造成屋面板縱向接縫的開裂。
當建筑物長度超過一定限度時,為防止出現(xiàn)溫度裂縫,按照《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的要求須設(shè)置房屋伸縮縫。而許多工程實例證明,僅僅限定伸縮縫最大間距并不能完全控制溫度裂縫的產(chǎn)生。增加墻體抗裂能力,增強建筑物的結(jié)構(gòu)整體性,采取合適的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施,來抵抗可能產(chǎn)生的溫度應(yīng)力,才是行之有效的辦法。
三、頂層墻體溫度裂縫的預(yù)防措施
1、磚混住宅工程宜采用帶閣樓的坡屋面結(jié)構(gòu),閣樓要有一定的高度,通風要良好;坡屋面上應(yīng)做保溫層且坡屋面不宜做成砼現(xiàn)澆屋面宜做普通檁條瓦屋面,以充分釋放溫度變形。如果坡屋面采用現(xiàn)澆砼,且未設(shè)保溫層,又不留對流通風窗,就會使頂層閣樓的樓板及屋面(包括閣樓墻體)開裂嚴重,如某常樂新村3#、4#樓頂層溫度裂縫就非常嚴重。
2、平屋面設(shè)計必須對屋面保溫層進行熱工計算(保溫層推廣使用水泥泡沫聚苯乙烯保溫板或聚胺脂發(fā)泡材料,淘汰爐渣保溫層),在施工圖上應(yīng)注明保溫材料的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、含水率等,施工單位應(yīng)嚴格按照設(shè)計圖紙和《屋面工程質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50207-2002)進行施工和驗收,確保保溫層的施工質(zhì)量。
3、現(xiàn)澆屋蓋、挑檐、外墻、圈梁等應(yīng)在端單元與中間單元相接處設(shè)置600-800mm寬的后澆帶,待做屋面保溫層時用高一級的砼并加適當膨脹劑填實,接縫處理嚴格按《砼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204―2002)中施工縫處理的要求進行。
4、屋面應(yīng)采用有淺色保護層的防水層,并宜設(shè)置架空隔熱板,架空板下的落灰、雜物等應(yīng)清理干凈,以保證架空隔熱層氣流暢通。
5、頂層磚墻施工應(yīng)采用“三一”砌筑法,保證橫豎灰縫砂漿飽滿度符合《砌體工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50203-2002)的要求,日砌筑高度不應(yīng)大于1.5m,嚴禁干磚上墻和碎磚集中使用,頂層砌體砂漿強度等級不應(yīng)小于M7.5。
6、建筑物外墻宜采用370mm厚墻或使用其他節(jié)能材料,頂層所有墻體沿高度配置2φ6@500通長鋼筋,鋼筋兩端錨入構(gòu)造柱內(nèi);頂層兩端開間除按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)和《設(shè)置鋼筋砼構(gòu)造柱多層磚房抗震技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T13-94)要求設(shè)置構(gòu)造柱外,外縱墻與內(nèi)橫承重墻相接處、山墻與內(nèi)縱墻相接處均增設(shè)構(gòu)造柱;外墻兩端開間的窗間墻、與山墻相連的內(nèi)縱墻當墻長度≤500mm時用鋼筋砼抗裂墻,當墻長度>500mm時,兩端設(shè)抗裂柱(抗裂柱縱筋可采用4φ10或4φ12,箍筋宜為φ6@200,抗裂柱縱筋錨入上下圈梁內(nèi));在窗洞下設(shè)置240×120mm砼小梁,小梁兩端伸入抗裂柱內(nèi)。
7、在布置構(gòu)造柱時,按抗震規(guī)范規(guī)定,隔開間布置構(gòu)造柱即可滿足抗震要求。但考慮到頂層的溫度應(yīng)力,為加強結(jié)構(gòu)的整體性,在外縱墻與內(nèi)橫墻的相交處每個開間均布置了構(gòu)造柱。另外內(nèi)橫墻端部無約束,還布置了一些“凸”形構(gòu)造柱,增加了側(cè)向剛度,從面抵抗層蓋的水平推力或拉力。
8、由于一般砌塊的抗拉及抗剪強度比灰縫要高很多,砌體的抗拉和抗剪強度取決于砂漿的強度,所以實際工程可以發(fā)現(xiàn),砌體溫度裂縫多是砌體沿水平灰縫或階梯灰縫破壞引起的,因此提高了砌筑砂漿的強度,選用和易性較好的M5混合砂漿。這樣不僅滿足豎向抗壓要求,也提高了墻體抗剪能力。
9、預(yù)制板間設(shè)置伸縮縫的目的是使溫度應(yīng)力引起的預(yù)制板水平位移在一定范圍內(nèi)得到調(diào)節(jié),釋放,減少水平推力。在建筑物橫墻上板接縫處設(shè)置了三道伸縮縫,縫的位置分布在建筑物兩端及中部,將預(yù)制板縱向接縫拉開20mm,并用防水松軟材料填實。
10、磚砌外墻在轉(zhuǎn)角處,或在外墻較長的情況下容易出現(xiàn)溫度裂縫,它會導(dǎo)致屋面防水層的破壞,影響建筑物的正常使用。商廈外墻高1.2m,為避免墻體過長而產(chǎn)生溫度裂縫,在外墻頂設(shè)置高為200mm的配筋壓頂,在外墻轉(zhuǎn)角處,并沿外墻每隔3m設(shè)置構(gòu)造柱,尺寸為240mm×240mm,縱筋錨入壓頂,柱頂標高至外墻頂。配筋壓頂、構(gòu)造柱和砌體所形成的整體,對抗裂有較好的效果。
11、由于溫度應(yīng)力與溫差成正比,因此在屋面上加設(shè)架空隔熱板,提高了屋面的保溫效果,降氏屋面與墻體之間的溫差,從而減小了溫度應(yīng)力;另外也降低了屋面板頂與板底之間的溫差,減小了樓板彎曲和伸長,有效地控制了預(yù)制板縱向接縫處的開裂。
通過對近兩年采取上述防裂措施的磚混住宅竣工工程進行了復(fù)查,發(fā)現(xiàn)頂層溫度裂縫已得到有效控制,裂縫危害已大大減輕,有的工程基本未見裂縫,證明上述防裂措施是行之有效的。
