李永富 李新慧

摘要:框架结构在我国建筑工程中应用非常广泛,但当中遇到的裂缝问题也相应较多。随着住房制度改革、房地产权多元化、房地产事业的发展以及房屋建筑的商品化,裂缝问题日益成为建筑工程管理、设计、施工、监理与质检等工程技术人员的人们话题。一旦房屋建筑投入使用之后出现明显的裂缝,有关方面责任人、用户和业主迫切希望找出产生裂缝的真正原因。了解其危害程度及安全经济的处理方案,以妥善解决由裂缝问题引起的各种纠纷。

关键词:框架结构;填充墙;裂缝;温度效应;应力;干缩;不均匀沉降

l引言

当前建筑中框架结构和框架一剪力墙结构的广泛应用,许多建筑必然要使用各种类型的轻质砌块砌筑框架填充墙或隔墙,这极大的促进了各类砌块的应用。轻质填充墙墙体材料不再使用传统的粘土砖,而是使用轻质高强和多功能的建筑材料,即属于新型建筑材料。但与此同时,随着新型建筑材料的广泛应用,随之而来的一系列问题也出现了,尤其是墙体的裂缝问题。有关填充墙裂缝这类建筑质量缺陷的投诉也越来越多,人们对轻质砌块这种新型墙体材料产生了怀疑。同时,对于待建的房屋建筑有关方面的责任人也迫切希望从设计、施工和使用上提供有效的防裂措施,以满足房屋建筑的正常使用的要求。因此,这方面的科学研究工作,对建筑工程设计与施工具有重要的现实意义和技术经济价值。

2 框架填充墙裂缝的特点

2.1 框架填充墙裂缝属于变形裂缝

框架结构填充墙只承受墙体自重,不承担上部荷载,因此填充墙裂缝不属于受力裂缝。当出现结构材料硬化导致的体积变形、环境温湿度变化、地基沉降等非荷载因素影响时,墙体结构发生变形作用,当这种变形超出墙体的自身强度极限时,框架填充墙开裂。因此,框架填充墙裂缝属于变形裂缝。

2.2 框架填充墙裂缝出现的部位

填充墙墙体与框架交接处裂缝出现的最多,尤其是墙头的两端部;门窗洞口四角处也容易开裂;墙体裂缝顶层和次顶层相对较多,端开间尤其严重。由于屋顶梁板热胀或冷缩时,会产生较小的运动,使得顶层横墙或纵墙沿墙顶支座处错动而形成通长水平裂缝;在长墙体中间部位,不但边界出现裂缝,墙体中部亦出现竖向通缝;总体上采用烧结砖(如粘土多孔砖、页岩烧结砖)的墙体裂缝比非烧结墙体裂缝少。

2.3填充墙产生裂缝的影响因素

2.3.1 墙体材料的影响

对于框架结构填充墙,可以把每一面墙所包含的梁柱门窗洞口和填充墙、抹灰层、外墙装。饰层视为有机结合的一个整体墙。在这个整体墙当中,由于许多内在因素的影响,从而产生了形式多样的内应力,砌块干缩是其中主要因素。

2.3.2 温度影响

框架结构顶层屋面板和填充墙的接触面紧密结合。在太阳光的辐射下,建筑物内部会因此产生相应的温度应力。顶层的梁比墙体温度偏高,且钢混的线膨胀系数常大于砖砌体,二者的相对温差导致屋面板受压应力,墙体受拉应力,接触面上产生剪应力。

2.3.3 地基不均匀沉降引起裂缝

一般情况下,当混凝土结构主体和基础刚度较大时,其抵抗地基沉陷的能力还是比较强的。但是地基处理不满足规范要求时,特别是在严重湿陷性黄土、冻胀土、膨胀土、盐渍土、软弱土等不良场地,仍时常产生地基沉陷(膨胀)裂缝。

3 框架填充墙墙体材料相关性能

3.1砌体强度

3.1.1 砌体轴心抗拉强度

砌体轴心拉力(包括荷载引起的和约束变形引起的),一般沿齿缝截面破坏。这时,砌体的抗拉强度主要取决于块体与水平灰缝界面的粘结强度,并与其界面的总面积有关。

3.1.2 砌体抗剪强度

砌体受剪时的破坏形态和抗剪强度不仅与材料强度、砌筑质量和试验方法等因素有关,而且受垂直压应力的影响。后者可通过主拉应力破坏理论和库仑破坏埋论进行分析。最后,通过试验研究,结合实践经验确定砌体的抗剪强度。砌体抗剪强度是指砌体所能承受的最大剪应力。

3.2 砌体的弹性模量、线膨胀系数和收缩率

3.2.1 砌体的弹性模量砌体的弹性模量主要用于计算砌体构件在荷载作用下温度应力(或约束应力),其值可通过实测的应力应变关系获得。

3.2.2 砌体的线膨胀系数

砌体的线膨胀系数是砌体的一种热性能,它表示温度升高(或降低)l℃砌体沿单位长度的伸长(或缩短)量,该系数以烧结豁土砖砌体最小,蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砌体以及料石和毛石砌体居中,而混凝土(包括轻骨料混凝土)砌块砌体最大。

3.2.3 砌体的收缩率

砌体由块体和砂浆组成。因此,砌体的收缩率也与块体和砂浆的体积收缩率有关。

4 墙体开裂机理

对于框架结构和框剪结构的填充墙裂缝问题,可以把每一面墙所包含的梁、柱、门窗洞口和填充墙、外墙装饰层等视为有机结合的一个整体。在这个整体墙中,由于诸多内在因素的影响,产生形式多样的内应力,这种内应力从墙体砌筑完成便已开始形成并一直会在墙体中发生变化。当变化过程中形成较大的内应力集中在墙体的某一部位,且该处的强度不足以抗衡时,该处则会产生裂缝并将这部分的集中应力逐步释放。

填充墙开裂会经过以下三个步骤:1)“整体墙”内部形成较大的内应力;2)内应力在墙体的某一部位出现应力集中;3)在应力集中的部位,砌体的抗拉强度不足以抗衡集中应力的作用,以裂缝的形式表现。

5框架填充墙体裂缝成因分析

5.1温度变化影响

温度作用是一种变形作用。结构物在温度作用下会产生变形,若变形受到约束,会在结构内部产生约束应力。这种由温度作用而产生的应力称为温度应力。当某处砌体的温度应力超出了其抗拉抗剪强度极限值时,该处则会产生裂缝并将这部分的集中应力逐步释放。

5.2砌体的干缩

填充墙的干缩裂缝大多与采用墙体材料的收缩性能和结构约束条件有关,通常砌体收缩值和结构约束小的砌体,一般不易产生干缩裂缝。但当块体含水量控制不严或砌筑质量欠佳时,易沿砌筑砂浆灰缝处产生干缩裂缝,此外上述裂缝还与砌块成型后放置时间有关。一般要求最少放置一个月以后再出厂,以减少其早期收缩。

5.3其他因素影响

5.3.1 不均匀沉降

底层墙体的斜裂缝、正八字或倒八字裂缝为地基基础不均匀沉降引起的变形裂缝,简称沉降裂缝。

5.3.2 受力

底层窗下墙,在条形地基反力的作用下,为弯、剪构件,因而在窗下墙中间的上部出现垂直裂缝,而在支座附近出现斜裂缝。

5.3.3 设计构造和施工不当造成裂缝

框架填充墙是框架成型后再砌筑成的,当选用的砌块或砖外形尺寸不规范或砌筑的规格与墙体尺寸不匹配时,墙体很难被填满,造成砌体与框架结构的梁板柱交接部位空隙过大而开裂。

6 结束语

总的来讲,框架填充墙裂缝的影响因素多,内容也较为复杂,目前对它的研究仍然处于一种初步阶段,定性分析多,定量分析少。因此,关于填充墙裂缝成因的分析还有很多地方需要去深入研究。

参考文献

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作者简介:李永富(1980-)男、河北承德人,主要从事建筑工程设计研究。