建築施工裂縫分析
發布時間:2014-08-09
摘要: 施工項目質量問題的分析,是正確擬定質量事故處理方案的前提,是明確質量事故責任的依據。為此,要求對質量問題的分析力求全麵、準確、客觀;對事故的性質、危害、原因、責任都不能遺漏。要有科學的論證和判斷;言之有理:論之有據,方能達到統一認識的目的。
一、牆體裂縫分析
在混合結構中牆體裂縫是常見的質量問題,引起裂縫的原因有地基不均勻沉降、溫度應力、地震力、膨脹力、凍脹力、荷載和施工質量等。現就地基不均勻沉降和溫度應力引起牆體裂縫特征分析如下:
(一)地基不均勻沉降引起牆體裂縫分析
房屋的全部荷載最終通過基礎傳給地基,而地基在荷載作用下,其應力是隨深度而擴散,深度大,擴散愈大,應力愈小;在(zai)同(tong)一(yi)深(shen)處(chu),也(ye)總(zong)是(shi)中(zhong)間(jian)最(zui)大(da),向(xiang)兩(liang)端(duan)逐(zhu)漸(jian)減(jian)小(xiao)。也(ye)正(zheng)是(shi)由(you)於(yu)土(tu)壤(rang)這(zhe)種(zhong)應(ying)力(li)的(de)擴(kuo)散(san)作(zuo)用(yong),即(ji)使(shi)地(di)基(ji)地(di)層(ceng)非(fei)常(chang)均(jun)勻(yun),房(fang)屋(wu)地(di)基(ji)應(ying)力(li)分(fen)布(bu)仍(reng)然(ran)是(shi)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de),從(cong)而(er)使(shi)房(fang)屋(wu)地(di)基(ji)產(chan)生(sheng)不(bu)均(jun)勻(yun)沉(chen)降(jiang),即(ji)房(fang)屋(wu)中(zhong)部(bu)沉(chen)降(jiang)多(duo),兩(liang)端(duan)沉(chen)降(jiang)少(shao),形(xing)成(cheng)微(wei)向(xiang)下(xia)凹(ao)的(de)盆(pen)狀(zhuang)曲(qu)麵(mian)的(de)沉(chen)降(jiang)分(fen)布(bu)。在(zai)地(di)質(zhi)較(jiao)好(hao)、jiaojunyun,qiefangwudechanggaobibudadeqingkuangxia,fangwudijibujunyunchenjiangdechazhishibijiaoxiaode,yibanduifangwudeanquanshiyongbuhuichanshengduodadeyingxiang。dandangfangwuxiujianzaiyunituzhihuoruansuzhuangtaidezhanxingtushangshi,youyutudeqiangdudi、yasuoxingda,fangwudejueduichenjianglianghexiangduibujunyunchenjiangliangdoukenengbijiaoda。ruguofangwushejidechanggaobijiaoda,zhengtigangducha,erduidijiyoumojinxingjiaguchuli,nameqiangtijiukenengchuxianyanzhongdeliefeng。liefengduichengdefashengzaizongqiangdeliangduan,xiangchenjiangjiaodadefangxiangqingxie,yanzhemenchuangdongkouyuecheng45。呈正八字形,且房屋的上部裂縫小,下部裂縫大。這種裂縫,必然是地基附加應力作用使地基產生不均勻沉降而形成的。
當dang房fang屋wu地di基ji土tu層ceng分fen布bu不bu均jun勻yun,土tu質zhi差cha別bie較jiao大da時shi,則ze往wang往wang在zai不bu同tong土tu層ceng的de交jiao接jie處chu或huo同tong一yi土tu層ceng厚hou薄bo不bu一yi處chu出chu現xian較jiao明ming顯xian的de不bu均jun勻yun沉chen降jiang,造zao成cheng牆qiang體ti開kai裂lie,其qi裂lie縫feng上shang大da下xia小xiao,向xiang土tu質zhi較jiao軟ruan或huo土tu層ceng較jiao厚hou的de方fang向xiang傾qing斜xie。
zaifangwugaochajiaodahuohezaichayijiaodadeqingkuangxia,dangweiliushechenjiangfengshi,yerongyizaigaodihejiaozhongdejiaojiebuweichanshengjiaodadebujunyunchenjiangliefeng。cishi,liefengweiyucengshudidehezaiqingdebufen,bingxiangshangchaozhecengshugaodehezaizhongdebufenqingxie。
dangfangwuliangduantuzhiyasuoxingda,zhongbuxiaoshi,chenjiangfenbuquxianjiangchengtuxing,cishi,wangwangchulezaizongqiangliangduanchuxianxiangwaiqingxieliefengwai,yechangzaizongqiangdingbuchuxianshuxiangliefeng。
zaiduocengfangwuzhong,dangdicengchuangtaiguokuanshi,yewangwangrongyiyinhezaiyouchuangjianqiangjizhongchuandi,shidijibujunyunchenjiang,zhishichuangtaizaidijifanlizuoyongxiachanshengfanxiangwanqu,yinqichuangtaizhongbudeshuxiangliefeng。
此外,新建房屋的基礎若位於原有房屋基礎下,則要求新、舊基礎底麵的高差H與淨距L的比值應小於0.5~1。否則,由於新建房屋的荷載作用使地基沉降而引起原有房屋、牆體裂縫。同理,在施工相鄰的高層和低層房屋時,亦應本著先高、重,後低、輕的原則組織施工;否則,若先施工了低層房屋後再施工高層房屋,則也會造成低層房屋牆體的開裂。
從以上分析可知,裂縫的分布與牆體的長高比有密切關係,長高比大的房屋因剛度差,抵抗變形能力差,故容易出現裂縫;因yin縱zong牆qiang的de長chang高gao比bi大da於yu橫heng牆qiang的de長chang高gao比bi,所suo以yi大da部bu分fen裂lie縫feng發fa生sheng在zai縱zong牆qiang上shang。裂lie縫feng的de分fen布bu與yu地di基ji沉chen降jiang分fen布bu曲qu線xian密mi切qie有you關guan,當dang沉chen降jiang分fen布bu曲qu線xian為wei凹ao形xing時shi,裂lie縫feng較jiao多duo的de發fa生sheng在zai房fang屋wu下xia部bu,裂lie縫feng寬kuan度du下xia大da上shang小xiao;dangchenjiangfenbuquxianweituxing,liefengjiaoduodefashengzaifangwudeshangbu,liefengkuandushangdaxiaxiao。liefengfenbuyuqiangtideshoulitedianmiqieyouguan,zaimenchuangdongkouchu,pingmianzhuanzhechu、層高變化處,由於應力集中,往往也就容易出現裂縫;又因牆體是受剪切破壞,其主拉應力為45。所以裂縫也成45傾斜。
為了防止地基不均勻沉降引起牆體開裂,首先應處理好軟土地基和不均勻地基,但在擬定
地基加固和處理方案時,又應將地基處理和上部結構處理結合起來考慮使其能共同工作;不能單純從地基處理出發,否則,不僅費用大;而效果亦差。在上部結構處理上有:改變建築物體型;簡化建築物平麵;合理設沉降縫;加強房屋整體剛度 (如增加橫牆、增設圈梁、采用筏式基礎、箱形基礎等);采用輕型結構、柔性結構等。
(二)溫度應力引起牆體裂縫分析
yibancailiaojunyourezhanglengsuoxingzhi,fangwujiegouyouyuzhouweiwendubianhuayinqirezhanglengsuobianxing,chengweiwendubianxing。ruguojiegoubushourenheyueshu,zaiwendubianhuashinengziyoubianxing,namejiegouzhongjiubuhuichanshengfujiayingli。ruguojiegoushoudaoyueshuerbunengziyoubianxingshi,zejiangzaijiegouzhongchanshengfujiayinglihuochengwenduyingli。youwenduyingliyinqijiegoudeshensuozhi。
由於
鋼筋混凝土的線膨脹係數a=1.08X10/C,而普通磚砌體的線膨脹係數為0.5XlO/C,在相同溫差下,
鋼筋混凝土結構的伸長值要比磚砌體大一倍左右。所以,在混合結構中,當溫度變化時,
鋼筋混凝土屋蓋、樓蓋、圈梁等與磚牆伸縮不一,必然彼此相牽製而產生溫度應力,使房屋結構開裂破壞。
溫度應力引起牆體裂縫一般有以下幾種情況:
1.八字形裂縫
當外界溫度上升時,外牆本身沿長度方向將有所伸長,但屋蓋部分(特別是直接暴露在大氣中的
鋼筋混凝土屋蓋)的de伸shen長chang值zhi大da得de多duo。從cong屋wu蓋gai與yu牆qiang體ti連lian接jie處chu切qie開kai來lai看kan,屋wu蓋gai伸shen長chang對dui牆qiang體ti產chan生sheng附fu加jia水shui平ping推tui力li,使shi牆qiang體ti受shou到dao屋wu蓋gai的de推tui力li而er產chan生sheng剪jian應ying力li,剪jian應ying力li和he拉la應ying力li又you引yin起qi主zhu拉la應ying力li,當dang主zhu拉la應ying力li過guo大da時shi,將jiang在zai牆qiang體ti上shang產chan生sheng八ba字zi形xing裂lie縫feng。由you於yu剪jian應ying力li的de分fen布bu大da體ti是shi中zhong間jian為wei零ling,兩liang端duan最zui大da,因yin此ci八ba字zi形xing裂lie縫feng多duo發fa生sheng在zai牆qiang體ti兩liang端duan,一yi般ban占zhan二er、三個開間,且發生在頂層牆麵上。
2.水平裂縫和包角裂縫
pingwudingfangwu,youshizaiwumianbandibufujinhuodingcengquanliangfujin,chuxianyanwaiqiangdingbudezongxiangshuipingliefenghebaojiaoliefeng,zheshiyouyuwumianshenchanghuosuoduanyinqidexiangwaihuoxiangneituilalierchanshengde,baojiaoliefengshijishangshishuipingliefengdeyizhongxingshi,shiwaihengqianghezongqiangdeshuipingliefenglianjieqilaixingchengde,zaizhezhongqingkuangxia,xiamianyibanbuhuizaichuxianbazixingliefeng。youshi,waizongqiangdeshuipingliefengyehuichuxianzaidingcengdechuangtaishuipingchu。
3,女兒牆根部和豎向裂縫
女兒牆根部由於受到屋麵伸長或縮短引起的向外或向內的推、拉力,使女兒牆根部的砌體外西域女兒牆外傾現象,形成水平裂縫。有時,由於
鋼筋混凝土屋麵的收縮,也可能使女兒牆處於偏心受壓狀態,從而造成女兒牆上部沿豎向開裂。
此外,在樓梯間兩側或有錯層處的牆體將易產生局部的豎向裂縫,這是由於樓麵收縮產生較大的拉力所致。
影響房屋伸縮出現裂縫的原因很多而且複雜,以上所述的僅是一些常見的情況。為了減少溫度應力的影響,可采取合理地設伸縮縫;避兔樓麵錯層和伸縮縫錯位;加強屋麵保溫、隔熱;用油氈夾滑石粉或鐵皮將屋麵板和牆體隔離,並在女兒牆根部留一定空隙,使其能自由伸縮且有伸縮餘地;采用蓄水屋麵域種植屋麵;女兒牆設構造柱;加強結構的薄弱環節,提高其抗拉強度等技術措施。
二、懸挑結構坍塌分析
懸挑結構坍塌實例較多,一是整體傾覆坍塌;二是沿懸臂梁、板根部斷塌。其主要原因有:
1.穩定力矩小於傾覆力矩
懸挑結構是靠壓重或外加拉力來保持穩定,要求抗傾覆的安全因素不小於1.5,若穩定力矩小於傾覆力矩時,必然失穩,傾覆坍塌。如雨蓬、挑梁,當梁上壓重(砌磚的高度)不能滿足穩定要求時,就拆除支撐、模板,即會產生坍塌事故。
2.模板支撐方案不當
懸xuan挑tiao結jie構gou根gen部bu受shou力li最zui大da,當dang混hun凝ning土tu澆jiao築zhu後hou,尚shang未wei達da到dao足zu夠gou強qiang度du時shi,模mo板ban支zhi撐cheng產chan生sheng沉chen降jiang,根gen部bu混hun凝ning土tu隨sui即ji開kai裂lie,拆chai模mo後hou將jiang從cong根gen部bu產chan生sheng斷duan裂lie坍tan塌ta;若懸挑結構為變截麵時,施工時將模板做成等截麵外形,而造成根部斷麵減小,拆模後也會造成斷塌事故。
3.鋼筋錯位、變形
懸(xuan)挑(tiao)結(jie)構(gou)根(gen)部(bu)負(fu)彎(wan)矩(ju)最(zui)大(da),主(zhu)筋(jin)應(ying)配(pei)在(zai)梁(liang)板(ban)的(de)上(shang)部(bu)。若(ruo)施(shi)工(gong)時(shi)將(jiang)鋼(gang)筋(jin)放(fang)在(zai)下(xia)部(bu),或(huo)被(bei)踩(cai)踏(ta)向(xiang)下(xia)變(bian)形(xing)過(guo)大(da),或(huo)錨(mao)固(gu)長(chang)度(du)不(bu)夠(gou)等(deng)原(yuan)因(yin),拆(chai)模(mo)後(hou),均(jun)會(hui)導(dao)致(zhi)根(gen)部(bu)斷(duan)塌(ta)。
4.施工超載
懸挑結構的固端彎矩與作用荷載成正比,如施工荷載超過設計荷載,當模板下沉時就在根部出現裂縫;尤其是當由根部向外澆築混凝土時,隨著荷載增加;模板變形,也極容易在根部產生裂縫,導致拆模後斷裂。
5.拆模過早
不少懸挑結構斷塌事故都是由於拆模過早,混凝土未達到足夠強度所造成。所以,規範規定,跨度小於2m的懸臂梁及板,混凝土拆模強度應大於等於70%;跨度大於2m的懸臂梁及板,混凝土的拆模強度為100%。
三、
鋼筋混凝土柱吊裝斷裂事故分析
(一)事故概況
某工程項目C列柱為等截麵柱,長l2m;斷麵為40Omm*6OOmm;采用對稱配筋,每邊為4業16,構造筋為2業12;混凝土強度等級為C20,吊裝時已達100%強度;柱為平臥預製,一點起吊;吊點距柱頂2m;剛吊離地麵時,在柱腳與吊點之間離柱腳4.8m左右產生裂縫,裂縫沿底麵向兩側麵延伸貫通,最大寬度達1.3mm,使柱產生斷裂現象。
(二)事故原因分析
此事故的主要原因是:柱平臥預製吊裝,吊點受力與使用受力不一 致;吊點選擇不合理,吊裝彎矩過大,其抗彎強度和抗裂度不能滿足要求所造成。現予以分析驗算如下:
1.吊點選擇不符合吊裝彎矩MDm,最小的原則
柱子吊裝彎矩的大小與吊點位置密切有大而遭受破壞,其吊點選擇的原則:必須力求吊裝彎距最小。為此,對等截麵柱,當一點起吊時,應使|Mmx|=|一MD|,即跨中最大正彎距語吊點處負彎距的絕對值相等。據此求得吊點位置距柱頂為0・293L(L為柱長)處。當L為12米時,吊點距柱頂應為0.293X12=3.5m。原吊點離柱頂為2m,故(gu)不(bu)符(fu)合(he)吊(diao)裝(zhuang)彎(wan)矩(ju)最(zui)小(xiao)的(de)原(yuan)則(ze),吊(diao)裝(zhuang)時(shi)必(bi)然(ran)使(shi)跨(kua)中(zhong)最(zui)大(da)彎(wan)矩(ju)的(de)絕(jue)對(dui)值(zhi)大(da)於(yu)吊(diao)點(dian)處(chu)負(fu)彎(wan)矩(ju)的(de)絕(jue)對(dui)值(zhi),所(suo)以(yi)裂(lie)縫(feng)發(fa)生(sheng)在(zai)跨(kua)中(zhong)最(zui)大(da)正(zheng)彎(wan)矩(ju)的(de)截(jie)麵(mian)處(chu)。
2.柱子吊裝中抗彎強度不夠
現就按吊裝彎矩最小進行驗算,柱子平臥預製一點起吊,其抗彎強度也不能滿足要求。驗算結果如下:
(1)計算荷載g
取
鋼筋混凝土重力密度為25000N/m‘,則自重為0.4X0.6X25000=6000N/m;動載係數為1.3~1.5,取1.5,則計算荷載q=1.5X6000=9000N/m。
(2)計算簡圖
按吊裝彎短最小的原則,吊點離柱頂為3・5m,吊裝時柱腳不離地,柱子剛吊離地麵近似於一根懸臂的簡支梁。
3.柱子吊裝中抗裂度不夠
按施工驗收規範規定,
鋼筋混凝土構件在吊裝中受拉區裂縫寬度不大於0.2~0.3mm,而(er)裂(lie)縫(feng)寬(kuan)度(du)與(yu)鋼(gang)筋(jin)的(de)受(shou)拉(la)應(ying)力(li)有(you)關(guan),鋼(gang)筋(jin)受(shou)拉(la)應(ying)力(li)愈(yu)大(da),則(ze)裂(lie)縫(feng)寬(kuan)度(du)愈(yu)大(da)。所(suo)以(yi),在(zai)柱(zhu)子(zi)吊(diao)裝(zhuang)中(zhong)常(chang)用(yong)鋼(gang)筋(jin)的(de)拉(la)應(ying)力(li)來(lai)控(kong)製(zhi)裂(lie)縫(feng)的(de)寬(kuan)度(du)。隻(zhi)要(yao)鋼(gang)筋(jin)拉(la)應(ying)力(li)滿(man)足(zu)下(xia)式(shi)要(yao)求(qiu),說(shuo)明(ming)裂(lie)縫(feng)寬(kuan)度(du)在(zai)允(yun)許(xu)範(fan)圍(wei)內(nei),能(neng)滿(man)足(zu)抗(kang)裂(lie)度(du)要(yao)求(qiu)。說(shuo)明(ming)抗(kang)裂(lie)度(du)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)。
(三)經驗教訓
從上述事故中,應吸取的經驗教訓如下:
(1)由於柱子吊裝受力與使用受力不一,故必須進行吊裝驗算。
(2)當dang吊diao裝zhuang受shou力li與yu使shi用yong受shou力li不bu一yi時shi,吊diao點dian選xuan擇ze應ying符fu合he吊diao裝zhuang彎wan矩ju最zui小xiao的de原yuan則ze,以yi免mian吊diao裝zhuang彎wan矩ju過guo大da而er過guo受shou破po壞huai。如ru在zai本ben例li中zhong,按an吊diao裝zhuang彎wan矩ju最zui小xiao的de原yuan則ze,確que定ding吊diao點dian距ju柱zhu頂ding為wei3・5m時,其跨中的正彎矩與吊點處的負彎矩的絕對值相等,均為55.125XlO。而按原吊點距柱頂為2m時,其跨中最大彎矩為103.68X1O。N・mm,最大彎矩截麵距柱腳為4.8m處。由此可見,原吊點跨中正彎矩要比按吊裝彎矩最小的原則確定吊點跨中正彎矩大1.88倍。該柱在離柱腳4.8m處出現較大裂縫,產生斷裂現象,也證明了該截麵處的吊裝彎矩最大。
(3)當吊裝受力與使用受力一致時,吊點的選擇應盡可能符合使用受力的要求,如簡支梁的兩吊點應靠近梁的兩端;懸臂梁的兩吊點應在梁的兩支座處。
(4)若(ruo)經(jing)吊(diao)裝(zhuang)驗(yan)算(suan),抗(kang)彎(wan)強(qiang)度(du)和(he)抗(kang)裂(lie)度(du)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)時(shi),首(shou)先(xian)考(kao)慮(lv)翻(fan)身(shen)起(qi)吊(diao)。如(ru)本(ben)例(li)采(cai)用(yong)翻(fan)超(chao)身(shen)吊(diao)時(shi),則(ze)抗(kang)彎(wan)強(qiang)度(du)和(he)抗(kang)裂(lie)度(du)均(jun)可(ke)滿(man)足(zu),若(ruo)翻(fan)身(shen)起(qi)吊(diao)仍(reng)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)時(shi),則(ze)可(ke)增(zeng)加(jia)吊(diao)點(dian),改(gai)一(yi)點(dian)起(qi)吊(diao)為(wei)二(er)點(dian)起(qi)吊(diao),以(yi)減(jian)小(xiao)吊(diao)裝(zhuang)彎(wan)矩(ju),或(huo)采(cai)取(qu)臨(lin)時(shi)加(jia)圊(qing)措(cuo)施(shi)。
此外,為了便於就位、對中,確保吊裝安全,構件綁紮時務使吊鉤中心線對準構件重心;水平構件吊裝兩點綁紮時,應分別用兩根吊繩;且對等截麵構件,還要求兩吊點左右對稱,兩根吊繩長短一致;吊繩水平夾角應大於等於60。不得小於45。;嚴禁斜吊和起重機負荷行駛。