房屋结构常见裂缝的分析与实例
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典型裂缝、断裂、坍塌事故分析施工项目质量问题的分析,是正确拟定质量事故处理方案的前提,是明确质量事故责任的依据。
为此,要求对质量问题的分析力求全面、准确、客观;对事故的性质、危害、原因、责任都不能遗漏。
要有科学的论证和判断;言之有理:论之有据,方能达到统一认识的目的。
一、墙体裂缝分析在混合结构中墙体裂缝是常见的质量问题,引起裂缝的原因有地基不均匀沉降、温度应力、地震力、膨胀力、冻胀力、荷载和施工质量等。
现就地基不均匀沉降和温度应力引起墙体裂缝特征分析如下:(一)地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析房屋的全部荷载最终通过基础传给地基,而地基在荷载作用下,其应力是随深度而扩散,深度大,扩散愈大,应力愈小;在同一深处,也总是中间最大,向两端逐渐减小。
也正是由于土壤这种应力的扩散作用,即使地基地层非常均匀,房屋地基应力分布仍然是不均匀的,从而使房屋地基产生不均匀沉降,即房屋中部沉降多,两端沉降少,形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。
在地质较好、较均匀,且房屋的长高比不大的情况下,房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的,一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。
但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘性土上时,由于土的强度低、压缩性大,房屋的绝对沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。
如果房屋设计的长高比较大,整体刚度差,而对地基又末进行加固处理,那么墙体就可能出现严重的裂缝。
裂缝对称的发生在纵墙的两端,向沉降较大的方向倾斜,沿着门窗洞口约成45.呈正八字形,且房屋的上部裂缝小,下部裂缝大。
这种裂缝,必然是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。
当房屋地基土层分布不均匀,土质差别较大时,则往往在不同土层的交接处或同一土层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降,造成墙体开裂,其裂缝上大下小,向土质较软或土层较厚的方向倾斜。
在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下,当未留设沉降缝时,也容易在高低和较重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。
一、案例二主体工程质量案例分析——楼板裂缝二、事故简述某工程地下室顶板设计为18厘米厚C30混凝土, 混凝土浇筑完成后覆盖熟料薄膜和毛毡。
项目部春节放假, 放假期间安排了值班人员对混凝土进行养护, 养护人员责任心较强, 每天都对混凝土进行浇水。
春节过后复工检查时发现, 地下室顶板出现大量不规则裂缝, 裂缝间距小, 长度短, 且有不少贯穿裂缝, 后经检测混凝土强度合格, 对裂缝进行了灌浆封堵处理, 处理费用30余万元。
三、原因分析项目技术负责人对冬期施工混凝土养护知识掌握不全面, 未明确混凝土冬期养护的具体措施及方法, 存在交底不清的问题。
养护人员每天浇水, 打湿了起保温作用的稻草上, 使保温作用失效, 同时, 浇水直接接触到混凝土, 水化升温过程中的混凝土急剧降温, 导致结构板开裂。
四、预防措施1.冬期施工前应编制专项施工方案, 明确混凝土冬期施工的配合比、养护措施等内容。
五、2.项目技术负责人应掌握混凝土水化凝结的相关过程原理, 确保采取科学合理的技术措施, 并进行详细交底。
六、处理原则和方法1.发现混凝土裂缝应向公司技术部门报告, 配合公司做好事故原因调查, 一般有材料和施工两方面原因。
七、2.对于不影响结构承载力的裂缝, 采用灌浆料进行封堵即可。
八、导致楼板裂缝的其他原因1.楼板过早受荷: 处于工期方面的考虑, 不少项目在混凝土初凝后便施加施工荷载, 此时, 混凝土还未达到终凝即被拉裂, 在开间较大的板面上此现象尤为明显。
2.使用已经初凝的混凝土浇筑梁板:1)混凝土浇筑过程中出现堵管现象, 待泵管疏通后将泵中已初凝的混凝土加水拌和后, 送入布料机。
2)商混站提供至现场的混凝土坍落度太小, 无法满足施工要求, 退回后, 加水搅拌再送进施工现场。
3.支撑体系立杆下沉、刚度不足也是楼板开裂的一个主要原因。
房屋混凝土结构裂缝的检测及案例分析在工程结构质量检测中,裂缝是常见的检测项目之一。
文章结合相关规范,对房屋混凝土裂缝检测评定内容及方法用实例加以说明。
标签:混凝土;结构;安全;裂缝;检测;实例引言根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中有关条款,建筑物根据环境类别和结构类别分为三个裂缝控制等级,其中:一级和二级严格或一般要求不出现裂缝、三级是允许出现裂缝的构件。
本文主要研究第三级裂缝控制下混凝土结构或构件裂缝的检测与评定,这种情况在实际检测项目中经常遇到。
严格地说,混凝土结构自施工完毕,甚至在施工过程中都存在不同程度的裂缝或细微裂纹,因此工程界普遍认为混凝土结构都是带裂缝工作的。
混凝土是多种不同材料经拌合、振捣、养护而形成的胶结体,引起裂缝的原因很多,但总体上可以分為两大类:(1)由外荷载引起的裂缝,即结构性裂缝,其与荷载有关。
(2)由变形引起的裂缝,即非结构性裂缝。
如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等导致的结构构件内部产生自应力引起混凝土裂缝。
1 房屋裂缝检测的意义既然混凝土是带裂缝工作的,那么为什么还要对裂缝进行检测呢?这主要是因为:(1)结构裂缝宽度显示钢筋保护层被破坏的程度,裂缝引起混凝土中钢筋的锈蚀,将降低结构耐久性。
(2)裂缝影响使用功能,可造成渗水或引起使用者的不安。
(3)受力构件裂缝过宽,预示构件承载力储备不足,存在安全隐患。
鉴于以上原因,我国现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定对使用中允许出现裂缝的钢筋混凝土构件应验算裂缝宽度,计算所得的最大裂缝宽度对处在室内正常环境的一般构件不应超过0.3mm,对处于年平均相对湿度小于60%地区其最大裂缝宽度不应超过0.4mm。
对于屋架、托架、重级工作制的吊车梁以及露天或室内高湿度环境,其最大裂缝宽度不应超过0.2mm。
2 混凝土房屋裂缝检测内容及检测方法房屋结构安全鉴定中对裂缝的检测内容主要包括:2.1 裂缝在构件上的具体位置、形态趋势、走向、长度、宽度、深度裂缝的宽度是检测的关注重点,不论这条裂缝多长,形态走势如何,测量最大缝宽必不可少。
楼屋面裂缝的分析和防治措施过程楼屋面裂缝是指住宅或建筑物屋面出现的裂缝,这种情况对于住户来说是十分危险的,因为这些裂缝容易导致屋顶漏水,甚至会导致建筑物的倒塌。
因此,及早发现并采取相应的防治措施是非常重要的。
下面,我们将会通过一些案例来了解楼屋面裂缝的分析和防治措施过程。
一、楼屋面裂缝的分析1. 形成原因楼屋面裂缝的形成原因有很多,最常见的是温度变化引起的屋面收缩或膨胀,以及建筑物本身的结构问题导致的屋面扭曲。
此外,建筑物基础的变形、土壤沉降以及建筑物的震动也可能导致屋顶裂缝的形成。
2. 裂口的大小和位置屋顶裂口的大小和位置会对建筑物的安全性和耐久性产生影响。
因此,分析裂口的大小和位置对于制定防治措施也十分重要。
一般来说,裂口的大小和位置可以分为以下几种:小型裂缝、中型裂缝和大型裂缝。
小型裂缝的大小通常不超过1毫米,而大型裂缝的大小可以达到10毫米甚至更大。
另外,裂口的位置通常可以分为靠近角落或靠近中心位置的两种。
3. 单侧还是双侧裂缝楼屋面裂缝可能是单侧或双侧的。
单侧裂缝是指只有屋顶的一侧出现裂缝,这种情况通常是由于建筑物结构问题或者基础变形所引起的。
双侧裂缝则是指在屋顶的两侧出现裂缝,这种情况通常是由于屋面承重不均或者屋面收缩或膨胀引起的。
二、楼屋面裂缝的防治措施1. 深入分析裂口首先,深入分析裂口的大小和位置对于制定防治措施非常重要。
如果只是一些小型的裂缝,可以采用一些简单的保养措施,如涂抹屋面防水漆,修补屋面瓦片等。
如果是大型的裂缝,需要进行更加深入的分析和修补,保证建筑物的安全性和耐久性。
因此,在制定防治措施之前,深入分析裂口是必不可少的。
2. 防水屋面如果屋顶出现了裂缝,最常见的问题是建筑物漏水。
为了防止屋面漏水,需要采取相关的防水措施,例如使用防水涂料、防水卷材等。
这些防水措施可以有效地保护屋面不被雨水浸透。
3. 加固建筑结构楼屋面裂缝的形成可能是由于建筑物结构问题导致的,因此加固建筑结构是防治楼屋面裂缝的重要措施之一。
建筑结构中裂缝成因分析及修补方法建筑结构中的裂缝是指在承重和非承重墙体、地板、屋顶等构件中出现的不连续,表现为裂缝的破坏现象。
裂缝的成因复杂,可能与结构设计、施工质量、材料质量、使用环境等多个因素有关。
本文将对建筑结构中裂缝的成因进行分析,并介绍一些修补方法。
一、成因分析1.结构本身的原因:结构设计不合理、结构强度不足、梁柱位置摆放不当等都可能导致结构中出现裂缝。
2.材料原因:建筑材料的质量不过关、水泥的掺杂及配比失误、钢筋的材质不符合要求等都会造成建筑结构中的裂缝。
3.环境原因:地质条件、土壤沉降、地震等外部因素对建筑结构的影响也是造成裂缝的原因之一4.使用原因:长期使用后,建筑结构受到荷载的作用会产生裂缝。
二、修补方法1.裂缝的修补方法可以根据裂缝的大小、形状和位置来选择。
2.对于小裂缝,可以采用填缝剂进行修补。
首先,将裂缝周围的杂质清理干净,然后使用填缝剂填充裂缝。
填缝剂可以是硅酮密封剂、聚合物修补剂等。
填缝剂填充后,用刮板将其刮平。
3.对于较大的裂缝,需要进行裂缝处理。
首先,将裂缝两侧扩大成V字形槽口,然后使用胶浆或快干混凝土进行填充。
填充后,使用修补料将槽口封闭。
4.对于较为严重的裂缝,需要进行局部加固。
可以在裂缝两侧安装钢筋,使用灌浆材料进行加固。
5.在选择修补方法时,需要根据具体情况来决定。
如果是结构本身的原因导致的裂缝,需要找到具体原因并解决。
如果是材料问题导致的裂缝,需要更换材料或找到合适的修补方法。
如果是环境原因导致的裂缝,需要采取相应的措施来减少其对建筑结构的影响。
总之,建筑结构中的裂缝是常见的破坏现象,对建筑的使用寿命和安全性都会产生重大影响。
因此,需要对建筑结构中的裂缝进行及时的分析和修补。
通过合理的修补方法可以延长建筑的使用寿命,确保其结构的安全性。
高层住宅墙体裂缝原因分析及处理在城市的高楼大厦中,高层住宅墙体裂缝是一个较为常见的问题。
这些裂缝不仅影响着住宅的美观,更可能对房屋的结构安全和居住者的生活质量造成威胁。
因此,深入分析高层住宅墙体裂缝产生的原因,并采取有效的处理措施,具有重要的现实意义。
一、高层住宅墙体裂缝的原因1、设计不合理在高层住宅的设计阶段,如果没有充分考虑到墙体的受力情况、温度变化、材料特性等因素,就容易导致墙体在后续的使用过程中出现裂缝。
例如,墙体的长度和高度过大,没有设置合理的伸缩缝,当温度变化时,墙体因热胀冷缩产生的应力无法得到释放,从而引发裂缝。
2、地基不均匀沉降地基是建筑物的基础,如果地基不均匀沉降,就会使墙体受到额外的应力,导致墙体开裂。
造成地基不均匀沉降的原因有很多,比如地质条件复杂、基础设计不合理、相邻建筑物的影响等。
在一些地区,由于地下水位的变化,也可能导致地基土的压缩性发生改变,从而引起地基不均匀沉降。
3、施工质量问题施工过程中的不规范操作是导致高层住宅墙体裂缝的重要原因之一。
例如,砌筑墙体时,灰缝不饱满、砖块之间的粘结不牢固;混凝土浇筑时,振捣不密实、养护不到位,导致混凝土强度不足;在墙体抹灰时,没有分层抹灰或者抹灰层太厚,都会使墙体容易出现裂缝。
4、材料质量问题使用不合格的建筑材料也是墙体裂缝产生的原因之一。
例如,砖块的强度不足、混凝土的配合比不合理、防水材料质量差等。
这些质量问题会使墙体的强度和耐久性降低,在使用过程中容易出现裂缝。
5、温度变化由于高层住宅墙体的表面积较大,受外界温度变化的影响也更为明显。
在夏季,墙体表面温度较高,而内部温度相对较低,产生温度梯度,导致墙体膨胀不均;在冬季,情况则相反,墙体收缩不均。
这种反复的温度变化会使墙体产生温度裂缝。
6、地震等自然灾害地震等自然灾害会使建筑物产生剧烈的振动,导致墙体受力超过其承载能力,从而引发裂缝。
虽然地震等灾害的发生具有不确定性,但在高层住宅的设计和施工中,必须考虑到抗震设防的要求,以减少灾害对墙体的破坏。
OCCUPATION131 2010 7论坛大家谈编辑︱杨晴︱E-mail:zhiyezazhi@1 DISCUSSION一、房屋裂缝的分类和房屋结构的受力1.房屋裂缝的分类按结构承载能力分,裂缝可分为承载力不足的裂缝和非承载力不足的裂缝。
按受力情况分,裂缝可分为受外力作用产生的裂缝和因结构变形产生的内应力而出现的裂缝。
也有的把裂缝分为有害裂缝和无害裂缝。
一般情况下,承载力不足的裂缝主要为承重结构因受自重或外荷载的作用而产生的裂缝,大多数为有害裂缝;非承载力不足的裂缝主要为非承重结构和承重结构因受自身内因或外界因素的影响出现变形而产生的裂缝,大多数为无害裂缝。
在一定条件下,一部分非承载力不足的裂缝可以转化成承载力不足裂缝,无害裂缝可转化成有害裂缝。
2.房屋结构的受力房屋结构在实际使用过程中承受两大类作用力,一类是荷载,一类是变形作用力。
荷载可分为永久荷载(又称恒荷载,指结构自重、土压力、结构表面的粉灰荷载等)、可变荷载(又称活荷载,指楼面和屋面活荷载、吊车荷载、风荷载,雪荷载等)和偶然荷载(指突然出现且持续时间很短的荷载,如地震力、爆炸力和撞击力等),这些荷载对房屋结构作用而产生压力、拉力、剪力和弯矩。
变形作用力可分为因结构材料内因变化使结构变形而产生的作用力(主要有材料的干缩、收缩和徐变等)和因结构外因变化使结构变形而产生的作用力(主要有不均匀沉降、日光辐射、气温变化、火灾、水患等)。
据统计,房屋结构出现的裂缝,因变形作用产生的约占85%,因荷载造成的裂缝约占15%。
因此,我们常见的裂缝多为房屋结构变化而形成。
二、房屋结构和材料变形的裂缝在房屋的正常使用期间,房屋结构和材料因内因或外因发生变形而产生的受拉破坏裂缝是经常可以见到的,这些裂缝可以分为以下三大类:第一类为与房屋使用环境、气温和日照辐射有关的温差裂缝;第二类为与建筑材料性能有关材料收缩裂缝和干缩裂缝,第三类为与房屋地基及基础有关的不均匀沉降裂缝和不均匀压缩裂缝。
房屋安全鉴定中混凝土结构开裂原因及处理对策分析前言在房屋安全鉴定中,混凝土结构房屋中的裂缝是在鉴定中普遍存在的现象。
裂缝通常是由材料固有的物理特性而决定的,具有不可避免性,而房屋的破旧始于裂缝的形成,本文从多方面原因分析裂缝出现的原因,并阐述了混凝土裂缝的处理对策,为房屋安全鉴定提供依据。
一、混凝土结构房屋裂缝分析1、从裂缝外观可分成微观裂缝和宏观裂缝两大类。
微观裂缝是指肉眼看不到的、混凝土内部固有的一种裂缝,它是不连贯的。
宽度一般在0.05mm以下,但是要比肉眼可见的宏观裂缝多得多。
这种混凝土本身固有的微观裂缝,在荷载不超过设计规定的条件下,一般视为无害。
可以认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的,但是这里必须有个前提,即裂缝不再扩展,为最终宽度。
宏观裂缝的宽度通常在在0.05mm以上,通常是结构性裂缝。
柱子的非受力裂缝通常出现在柱子的上下端施工缝等部分,裂缝走向为水平环向,多是由于基础不均匀沉降产生的。
柱子的受力裂缝出现在承载力不够的情况下,当柱的受压方式不同呈现出不同的裂缝走向,轴心受压时裂缝通常出現在柱子的四个侧面,裂缝走向为竖向;偏心受压的情况下在柱一侧出现多条竖向裂缝。
混凝土梁的非受力裂缝一般发生在梁的两端,裂缝呈现出上宽下窄,平行于箍筋,裂缝多由于混凝土收缩和温差影响产生的。
而梁的受力裂缝是在正弯矩、负弯矩以及剪力的综合作用下产生。
2、混凝土结构裂缝根据裂缝类型还分为收缩裂缝、温度裂缝、梁板结构裂缝、空心板交接处裂缝等。
其中收缩裂缝多发生在大体积混凝土中,梁、板、柱等小块体构件,是在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起混凝土收缩而产生的裂缝,形状较为规则,常发生在结构变截面处,往往与受力钢筋平行,预应力构件极少产生收缩裂缝。
温度裂缝最为普遍和复杂,通常在经过两年左右的使用能稳定在可控范围内,其余裂缝由于不具有自行稳定的特点,其作用会持续发展,最终威胁到房屋的安全。
二.混凝土结构裂缝产生的原因分析1、材料质量水泥容易受空气中温度的影响不能长期储存,否则会严重影响到混凝土的强度和硬度,另外水灰比也影响混凝土的强度,比如采用含泥量大的粉砂配置的混凝土收缩大,抗拉强度低,产生收缩裂缝。
房屋结构常见裂缝的分析与实例房屋是人们工作、学习和生活的必要场所,但是在房屋内的地面、房顶、墙体、梁和柱体上经常会看到一些裂缝,房屋结构存在裂缝是一个普遍的问题,可以说没有不存在裂缝的房屋。
虽然房屋内的有些裂缝不会有使房屋局部或整体出现倒塌的危险,但由于精神的作用和建筑装修及美观方面的原因,也常常影响房屋的正常使用。
因此,了解房屋结构常见裂缝的开裂原因和性质,可以避免一些不必要的矛盾、损失和浪费。
第一章房屋结构受力和裂缝的基本概念一、房屋的结构:房屋的结构可分为非承重结构和承重结构。
非承重结构主要指围护和隔断结构,如室内隔断墙、外围护墙、阳台的隔板和栏板。
承重结构还可分为自承重结构和承重结构,自承重结构为只承载自身重量的结构,如没有外加荷载的墙体;承重结构指不仅承载自身重量,而且还承载其他构件传来的荷载或活荷载,如梁、板、柱和墙体。
二、房屋裂缝的分类:按结构承载能力分,裂缝可分为承载力不足的裂缝和非承载力不足的裂缝。
按受力情况分,裂缝可分为受外力作用产生的裂缝和因结构变形产生内应力而出现的裂缝。
也有的房屋鉴定专家把裂缝分为有害裂缝和无害裂缝。
一般情况下,承载力不足的裂缝主要为承重结构因受自重或外荷载的作用而产生的裂缝,大多数为有害裂缝;非承载力不足的裂缝主要为非承重结构和承重结构因受自身内因或外界因素的影响出现变形而产生的裂缝,大多数为无害裂缝。
在特定条件下,一部分非承载力不足的裂缝可以转化成承载力不足的裂缝,无害裂缝可以转化成有害裂缝。
三、房屋结构的受力和变形:房屋结构在实际使用过程中承受两大类荷载,一类是受力荷载,一类是变形荷载。
受力荷载可分为永久荷载(又称恒荷载,指结构自重、土压力、结构表面的粉灰荷载等)、可变荷载(又称活荷载,指楼面和屋面活荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等)和偶然荷载(指突然出现且持续时间很短的荷载,如地震力、爆炸力和撞击力等)这些荷载对房屋结构作用而产生的压力、拉力、剪力和弯矩。
变形荷载可分为因结构材料内因变化使结构变形而产生的荷载(主要有材料的干缩、收缩和徐变等)和因结构外因变化使结构变形而产生的荷载(主要有不均匀沉降、日光辐射、气温变化、火灾、水患等)。
据统计房屋结构出现的裂缝,力荷载造成的裂缝约因变形荷载造成的约为85%,因受为15%。
因此,我们常见的裂缝多为房屋结构变形而形成。
第二章房屋结构的受力和裂缝房屋某一结构构件因受力(压力、剪力、拉力和弯矩)的作用产生相应的裂缝状况主要有:一、压应力破坏的典型例子为短柱在竖向荷载N的作用下,柱体中部出现与压力方向一致的多条竖向受压破坏裂缝,裂缝中部宽两头窄。
当N值超过柱体承载极限时,混凝土柱体中部箍筋间的竖筋发生压屈,向外凸出,混凝土(砖砌体)被压碎而整个柱体破坏;砖柱中部的裂缝发展成上下贯通的裂缝,柱体横向变形,并被分割成若干个小砖柱,失稳而破坏。
见附图1 。
附图1 短柱体受压破坏附图2 梁端受剪破坏二、剪应力破坏的典型例子为梁端部沿斜截面破坏,破坏裂缝与梁的中和轴约成450角,这种裂缝一般是从梁的中部(中和轴附近)开始,中间宽两头细,如果荷载不断加大,则裂缝向斜上和斜下方延伸,直到梁的上边和下边。
这类破坏主要有两种类型,根据梁的结构和压力的作用点分为斜压破坏、剪压破坏。
斜压破坏斜压破坏的斜裂缝在梁的腹部出现,多发生在剪力大而弯矩小的区短内,即剪跨比小于1时,或当腹筋配臵过多,或梁腹很薄(例如T形或工形薄腹梁)时。
剪压破坏剪压区(剪跨比等于1—3)的混凝土在剪应力与压应力共同作用下的而出现裂缝,斜裂缝向集中荷载的作用点延伸,当剪压应力达到复合受力时的极限强度时,梁失去承载能力而破坏。
三、拉应力破坏的裂缝与拉力或拉应力的方向垂直,但拉应力的产生和形成的情况较复杂,原因也较多。
有结构构件直接受力的作用而产生,最直观的为受拉构件在构件的内部形成拉应力,还有间接形成的拉应力,如梁端剪应力的合力为斜向拉应力,梁中部的弯矩在梁的下部形成拉应力。
也有因构件膨胀、收缩或其它变形在构件内部产生拉应力。
在房屋的正常使用过程(除有巨大的集中荷载出现,如地震、爆炸和集中的巨大荷载)中常见的裂缝主要为拉应力的破坏裂缝。
由于绝大多数房屋都是经过设计和验收合格的,房屋结构的质量和结构承载力达到设计标准,而使结构受压和剪压破坏的特殊荷载在房屋正常使用中很少出现。
第三章房屋结构和材料的变形裂缝其实在房屋正常使用期间,由于房屋结构和材料因内因或外因发生变形而产生的受拉破坏裂缝是经常可以见到的,这些裂缝可以分为以下三大类:第一类为与房屋使用环境、气温和日照辐射有关的温差裂缝或温度裂缝;第二类为与建筑材料性质有关的材料干缩裂缝和收缩裂缝,第三类为与房屋地基及基础有关的不均匀沉降裂缝和不均匀压缩裂缝。
第一节温差裂缝和温度裂缝一、温差裂缝对于多层(或高层)房屋,影响其结构的温差有三种:第一种是季节性温差,它是指构件在混凝土初凝时的温度t1(若为装配整体式结构,则可取接头的混凝土初凝时的温度)与构件在使用期间由于季节变化而出现的最高(或最低)温度t2间的差值;第二种是室内外温差,是指房屋在使用期间,由室内外不同的气温在构件内外表面间所产生的温度差;第三种是日照(或称阳光辐射)温差,指房屋在使用期间受阳光直接照射的一侧与背光一侧之间的温度差,或阳光照射时间长的部位与阳光照射时间短的部位之间的温度差。
这三种温差使房屋各部位的构件承受不同的温度,温度高的部位的构件变形大,温度低的部位的构件变形小。
(一)对框架结构的房屋影响较大,在多层多跨框架中,如竣1,使用时温度升高到t2,温度差为t = t2—t1,再此温差t柱体竖向伸长同样的数值,柱体的竖向变形不受约束。
但各层(特别是下层)横梁则不同,在伸长时要受到柱子约束,由于地面以下基础的位臵一般不受外界气温变化的影响,这样就使柱子的上、下两端不再位于同一竖直线上,从而产生温差变形。
以边柱AB为例,横梁的温差变形为δ=2αtL式中α为钢筋混凝土构件的线胀系数(1.0×10-5),L为框架横梁的跨长,温差变形δ使边柱AB产生弯矩,并使上层横梁和柱发生一定的温差变形,而产生一定的温差内力。
为能简便计算底层柱所受到的温差内力,可以近似地假定柱的上、下两端均为固定,由此可得边柱AB的温差弯矩和温差剪力分别为:(参见附图3)δM M BA Q BAM AB Q AB δ附图3—2 首层柱变形应力图附图3—1 框架变形图M AB= M BA AB= Q BA式中EJ为柱的抗弯刚度为柱的高度边柱上端的Q BA使横梁受压。
由于柱上端有转角,实际的弯矩和剪力都比计算值为小。
由上面两式可知,温差内力与温度差、构件本身的抗弯钢度成正比,与构件长度的平方(弯矩)或立方(剪力)成反比。
在附图3—1的情况下,横梁越长,则柱的侧向位移(温差变形)δ1越大,柱中的温差内力也越大。
由于各内柱的温差变形(如δ2)小于边柱的温差变形δ1,所以,各内柱的温差内力小于边柱相应的温差内力值。
(二)室内外温差对框架结构的房屋,特别是冬季期间框架结构的高温车间(内热外冷)和夏季超高层框架结构的公寓写字楼(内冷外热)受温差的影响是较大的。
在附图4所示的框架结构中,如室内外温度不一样,框架边柱的温度为t2,内柱的温度为t1,若在冬季的高温车间t1> t2,则边柱缩短,使边跨横梁的左右两端不在同一水平线上,从而产生了温差内力。
顶层边跨横梁两端所发生的相对温度变形为δ1==α(t1—t2)H,式中H为柱的全高。
为了求出顶层边跨的温度内力,可以近似地假设和梁两端为固定端,并略去顶层横梁两端上下两面温度差的影响,可得边跨横梁中的温差弯矩与温差剪力分别为:M AB = M BA = Q AB = Q BA =这种温差将使边柱受拉,内柱受压。
但实际上温差内力比上述为小,因为横梁两端并非完全固定。
立柱越长,边柱与内柱间的温差变形值越大;横梁的抗弯刚度EJ 越大,或横梁的跨度L 越小,则温差内力越大。
在室内外有温度差的条件下,顶层边跨横梁内的温差内力将大于其它各层横梁;离顶层越远,该层边跨横梁中的温差内力越小。
另外,由于横梁的温差变形导致柱中所产生的轴力, 离基础越近则越大。
M BA M ABQ AB Q BAL L L L 附图4—2 顶层梁变形应力图 附图4—1 框架变形图 (三)日照温差对公用和民用建筑的影响较常见较普遍,有时也可发现桥梁和烟囱等较长较高的构筑物受到日照的影响。
如建筑物或构筑物的一侧受阳光照射温度高,另一侧背阴温度低,则建筑物或构筑物不仅产生温差变形和温差内力,并还将使整个建筑物或构筑物地上部分发生弯曲变形,当建筑物或构筑物的结构平面布臵不对称时,还会发生扭转。
温差的影响是设计房屋时所需考虑的一个重要内容,由于温差变形的发生,会使房屋的梁、柱、楼板和墙体等构件出现裂缝,房屋的体积越大 越高,温差变形的影响越明显。
最常见的楼房顶层墙体裂缝是日照温差(主要)和季节性温差(次要)的一个典型例子。
楼房顶层墙体裂缝主要发生在多层的砖混房屋,内浇外挂的高层房屋和内浇外砌的多层房屋也时有发生。
墙体的斜向裂缝不仅仅出现在顶层房屋的墙体上,有时在下一层墙体上也会出现,只是裂缝的宽度和长度较顶层墙体裂缝小。
裂缝在内外纵、横墙上均可出现,裂缝的部位不同,裂缝的起点和走向也不同。
以东、西为长向,南、北为短向,座北朝南的多层砖混的住宅楼为例,裂缝主要发生在纵、横墙体两端,同一道墙体上裂缝呈八字形排列(见附图5)。
总的来看,在横墙上,南侧的裂缝较北侧的裂缝长且宽;在纵墙上,西端裂缝较东端裂缝长且宽。
由于墙体为混凝土或砖等脆性建筑材料,墙体开裂后不能完全恢复,此种裂缝的宽度和长度只可能逐年扩展。
1. 楼房顶层墙体温差裂缝的部位和特点如下:(1)南、北外纵墙的裂缝主要发生在窗口上、下角处的墙体上,从窗口上、下角向两侧斜向开裂,窗口处墙体裂缝最宽,逐渐延伸变细。
(详见附图5—1)东端附图5-1 贵园南里乙8号楼顶层南外墙东端和西端两侧窗口上、下角墙体裂缝示意图(2)内纵墙裂缝在门口上角墙体和无门洞内纵墙上均可出现,多为斜向裂缝。
门口上角墙体的裂缝从门口上角开始向斜上方延伸,门口处墙体裂缝最宽,逐渐延伸变细(详见附图5—2)。
无门洞内纵墙裂缝的起点在墙顶处,从上向斜下方延伸,上宽下窄,裂缝较长(详见附图5—3)。
(3)内、外横墙墙体的裂缝为斜向裂缝,有时一面墙体上会出现多条裂缝,裂缝的起点在墙顶处,从上向斜下方延伸,上宽下窄(圈梁位臵处裂缝较窄)。
南侧和北侧横墙的裂缝方向相反(详见附图5—4)。
西端附图5-2崇文区光明小学教学楼顶层南侧内纵墙东、西两端门口上角墙体裂缝示意图附图5-3 贵园南里甲1号顶层东端内纵墙裂缝示意图侧附图5-4 永定路52号院522号楼顶层东山墙墙体裂缝示意图(4)有钢筋混凝土压顶的女儿墙出现斜向裂缝。