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内浇外砌结构中内横墙竖向裂缝分析

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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net第34卷第3期建　筑　结　构2004年3月内浇外砌结构中内横墙竖向裂缝分析3张莉华　时旭东(清华大学土木工程系　北京100084)

[提要]　内浇外砌结构具有较好的抗震性能,被广泛应用于抗震设防烈度较高的地区。对已建的这类建筑检测的结果表明,首层的混凝土内横墙大多出现竖向裂缝,它虽不对结构构成安全性问题,但影响了人们的正常使用。结合一具体实例,通过受力分析和有限元计算,给出了产生这种裂缝的原因,并建议了处理措施。[关键词]　内浇外砌结构　混凝土墙　裂缝　不均匀沉降　措施

Themasonrystructureswithinternalconcretecastingwallhavegoodearthquakeresistanceandarewidelyappliedinthebuildingslocatingintheearthquakezones.Theexaminationresultsfromsuchbuiltstructuresrevealthatthever2ticalcrackintheinternalconcretewallinthefirststoryisageneraldefect,whichhasnotinfluenceonbuildingsafetyexceptforitsnormaluse.Throughthefiniteelementcalculationtoapracticalstructure,thecauseresultinginthiswallcrackingisanalyzedandthecorrespondingdetailingissuggested.Keywords:masonrystructure;internalconcretecastingwall;crack;non2uniformsettlement

3国家自然科学基金项目(批准号:50278049)。 内浇外砌结构的建筑具有良好的抗震性能,但大量的检测结果表明,此类建筑的底层混凝土内横墙大都会出现竖向贯通裂缝。这些出现裂缝的建筑既有新建不久的,也有使用数年的;既有基础埋置较深的,也有基础埋置很浅的;施工时间既有在气候条件较好的夏季,也有在气候恶劣的冬天的。而且,外部墙体均没有明显的不均匀沉降,即可排除房屋地基土不均匀性的可能。经现场检测,这些裂缝具有以下共同点:均出现于首层的混凝土内横墙,其它楼层的墙体上均无此种裂缝;裂缝由首层顶部向下扩展,且上宽下窄,大致位于内横墙中间附近,不是由于墙体竖向承载力不足而引起的。现结合实际工程剖析此类结构内横墙产生裂缝的机理。一、工程概况建筑为不设地下室的内浇外砌6层住宅。图1为典型单元结构平面示意图,图2为外墙和内墙的墙体及基础详图。外纵墙采用厚240砖墙加厚100加气混凝土砌块组成的节能墙;内横墙为厚160现浇混凝土墙,配置单层双向钢筋|○8@200;

楼板采用预应力短向

圆孔板,阳台和厨厕板为现浇。现浇板、内横墙构造柱和圈梁的混凝土抗压强度约为18MPa。墙下为条形基础,根据地质勘察报告,地基土为粉质粘土。贯通裂缝出现在首层内横墙(S墙)上,其它各层及本层其它墙体均无裂缝。位置大致居中,略靠近轴○A的外纵墙。裂缝的延伸方向是从上而下。现场检

测结果表明,裂缝宽度由上而下逐渐变小,并一直延伸至室内地面下(图3)。

图1　典型单元结构平面图2　墙下条形基础图　

图3　S墙首层受力示意图　图4　板的传力方向

首层既有混凝土内横墙,又有混凝土内纵墙,而

仅前者出现竖向裂缝,并且其它层内横墙也未出现裂缝。这表明引起该墙体裂缝的因素不仅仅有混凝土收

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缩,而且还有S墙的不均匀沉降。S墙与两端的纵墙由于构造柱和圈梁的作用近似为整体,而阳台处的板带宽l1=112m,与阳台板一起为现浇,该板为单向板,其自重及作用的荷载将主要传到外纵墙上;另一侧的楼板(图4所示位置)也为现浇单向板,取其板宽的一半l2=01670m,其自重及作用荷载也主要传递到内纵墙上。因此,靠近纵墙的一定范围(l1,l2)内的板上荷载将由该纵墙承担(图4)。这样内横墙两端所受的荷载要大于中间部分的荷载,两端因墙上受力不均造成的地基沉降也要大于墙体中间部分的沉降。结果,墙体上部必将承受较大拉应力,由此可能造成如上所述的裂缝。为此,取首层内横墙进行有限元计算,了解该墙体的应力分布是必要的。二、首层内横墙应力计算方法11作用荷载首层内横墙(S墙)与竖向裂缝开展有关的受力示于图3中。因S墙基础宽为1m,在S墙两端截取与S墙基础相对应的宽度为1m的内外纵墙,对于内横墙(S墙)来说其上的荷载有:传递到S墙另一端的荷载N1=481171kN,包括层2～6的外纵墙自重、外纵墙内l1范围内的楼盖和屋盖荷载及墙外的阳台荷载;传递到S墙另一端的荷载N2=349152kN,包括层2～6的内纵墙自重,以及板宽为l2范围内的楼盖和屋盖荷载;p=82148kN/m,包括层2～6的内横墙自重及其上支承的预制圆孔板的自重和作用的荷载,沿S墙长分布。21计算模型采用有限元分析程序ANSYS[2]对S墙进行模拟计算。S墙下端包括条形基础,S墙两端包括长1m的内外纵墙和其基础。由于纵墙为砖墙,其竖向压缩变形模量比S墙要大,且相互间引起的变形差较小,可忽略未被截取的内外纵墙对该计算模型的影响。基础和地基相连,地基按照影响深度取,其值为30m。墙体上端虽与楼板相连,但由于楼板支承于内横墙上,不对墙体构成竖向约束,可认为墙体与楼板具有相同的竖向变形。墙体和地基均近似假定为均质材料,根据地基的沉降量,等效取地基深度为30m;地基土的弹性模量为2×10

7

Pa,S墙混凝土的弹性模量计算方法取文[3]

表125中的中国建议式。三、计算结果及分析11基底应力计算表明,S墙基础底面应力的分布成明显的马鞍形,

相应地,基础对地基的附加压力也呈相似的规律(图5)。由于S墙两端承受的荷载N1,N2大于墙体中间部分的荷载p,基础下两端的地基也被施加了比中部更大的附加应力。由于地基土是压缩性较大的粘土,

而内横墙地面以下部分为砖砌体,并非刚性,将产生弯曲使墙体形成不均匀沉降。同时,由于N1大于N

2,

故S墙靠外纵墙端的沉降值大于靠内纵墙端的。21墙体混凝土应力

图6　S墙首层开裂前计算应力分布图　

图6是计算得到的S

墙混凝土墙体部分的水平应力σx分布图。可见墙体大部分仍以受压为主。但墙体上部受拉,位置越靠上,拉力越大。最大的受拉点位于墙体上边缘附近,略微偏向一侧,其应力值可达015N/mm2。显然,墙体的

上部受拉是因为墙体两端的沉降比中间部分大造成的;而最大受拉点偏向一侧,则是由于外纵墙处的沉降比内纵墙处大引起的。对于层2及以上的混凝土内横墙,随着层数的加大,N1,N2与p的值及其相互间的差异逐渐缩小,且该层墙体下为整体性好、刚度大的混凝土墙,使该墙体的不均匀沉降变弱,几乎可忽略。此时由竖向荷载引起的墙体上部拉应力也必然非常小。31混凝土收缩的影响底层混凝土内横墙为现浇混凝土墙。混凝土浇注后,墙体要产生收缩变形,两端纵墙的约束将引起墙体的水平拉应力。位于墙体下部的湿度要比上部的湿度大,相应的墙体上部的混凝土收缩量也必然较大。影响这种收缩的因素众多,是难以准确进行计算的。但已有试验表明,这种拉应力一般是相当大的,有时甚至接近墙体的混凝土抗拉强度值[3]。由于层2以上未出现裂缝,所以可断定拉应力值必小于其抗拉强度。首层墙体顶部由于荷载作用产生的不均匀沉降造成的最大水平拉应力已达015N/mm

2

,再加上这个以

(下转第31页)

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年限?它们在各种环境条件中的耐久性如何?能否适应今后几十年内生产和生活水平的发展需要?这些问题不能不引起工程界的思索和重视,今天不处理好这些问题,以后的损失将是灾难性的。笔者认为,需要在下述方面达成共识。(1)加强对混凝土耐久性问题的认识我们应该清醒地认识到,我国混凝土结构的耐久性问题已十分严重,它已不仅仅是经济合理的使用寿命问题,而是结构安全受到影响的问题。耐久性问题的暴露往往需要较长时间,这就不易引起人们的注意,当结构混凝土28d强度过关后再没有人关心它以后会怎样;过去认为混凝土是耐久性比较好的材料,现在看来并不完全是这样。二战结束时欧洲兴建的大量工程在三十多年后普遍出现问题,修复处理的费用高于重建,于是兴起了对高性能混凝土(HPC)的研究。应认清这一问题,积极争取对策可使我国的基本建设不犯同样的错误。(2)加大对混凝土耐久性的科研投入其实,我国很多建筑科研院所过去都从事过混凝土耐久性的研究,有的至今还留有几十年的长期观测试件,但这种研究旷日持久,短时间内拿不出成果,开支很大却又无经济效益,加之人员变动频繁,单位和个人都不愿意持续地把时间和精力投进去,这就使得原来的研究也付之东流。笔者认为,这类研究是基础性的、公益性的,国家应加大投入。(3)重视混凝土设计与施工阶段的质量

混凝土耐久性的关键阶段是混凝土的“设计、施工和养护阶段”,这个阶段工作做好后,所花费的几百元可以相当于若干年后的几万元,回报的确诱人。笔者认为应该用新的设计概念和方法来设计混凝土,用新工艺、新技术、新材料来制造混凝土。

参考文献11贵州中建建筑科研设计院.山砂混凝土.中国建筑工业出版社,1979.21黄士元.混凝土耐久性设计要点.混凝土,1995,(3).31陈肇元.结构安全性与可靠度设计方法.见:土建结构工程的安全性与耐久性.清华大学,2001.

41刘西拉,宋小冰.结构工程耐久性的基础研究.见:土建结构工程的安全性与耐久性,清华大学,2001.

51邸小坛,高小旺,徐有邻.我国混凝土结构的耐久性与安全性问题.见:土建结构工程的安全性与耐久性,清华大学,2001.

61混凝土结构设计规范(GBJ10—89).中国建筑工业出版社,1989.71贵州省建筑科学研究检测中心.某厂吊车梁检测报告.2001.

(上接第22页)体结构封顶时测得最大沉降量为16mm(从施工层3～主体结构封顶)。目前,该建筑已投入使用一年多,沉降较小且基本均匀。说明该工程的桩基和承台加固效果比较理想。五、结语深厚淤泥土层中的摩擦桩在基坑开挖中很容易产生偏位和倾斜现象。对于象温州地区这样的软土地基,当基坑开挖深度≥3m时,必须进行基坑围护,以防止对工程桩产生不利影响。对严重偏位工程桩的处理必须慎重,如处理不善可能会造成整个桩基的失稳。偏位的工程桩在确认为无断桩后,完全可以对其进行降级利用,以减少经济损失。为保证桩基处理万无一失,基础承台可考虑再行补桩进行扩大的可能。温州某大厦桩基偏位处理方法和对策主要有以下优点:1)基本不影响施工进度;2)可对有疑问的桩进行测试,判断是否满足工程需要,而且费用不高;3)对基础进一步加固预先要有所准备。参考文献11桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册.中国建筑工业出版社,1995.21建筑桩基技术规范(JGJ94—94).中国建筑工业出版社,1995.31孙更生,郑大同.软土地基与地下工程.中国建筑工业出版社,1984.41龚晓南.地基处理新技术.陕西科学技术出版社,1997.(上接第24页)收缩为主引起的拉应力,使墙体顶部附近的混凝土首先达到其轴心抗拉强度(约110N/mm

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浅谈砌体结构裂缝成因分析及预防措施

浅谈砌体结构裂缝成因分析及预防措施

浅谈砌体结构裂缝成因分析及预防措施砌体结构墙体裂缝从大的方面可分为受力裂缝与非受力裂缝两大类。

各种荷载直接作用下墙体产生的相应形式的裂缝，称为受力裂缝，如结构的强度不足、刚度不足、稳定不足等产生的裂缝。

而砌体收缩、湿度变化、地基沉降不均匀等引起的裂缝是非受力裂缝，又称变形裂缝，这类裂缝几乎占全部可见裂缝的80％左右。

一、裂缝成因分析1.外荷载破坏裂缝混凝土砌体在集中荷载作用下易产生裂缝，其原因是混凝土砌体的抗剪及抗拉应力与砖砌体相比仅为砖砌体的45％～58％，由于混凝土砌块砌体刚度与砖砌体相比较易产生应力集中，常沿砌体灰缝产生拉裂，原本是抗拉和抗剪强度较低的砌块砌体却又受到了较大拉和剪的作用，因此，最容易产生裂缝。

2.差异沉降引起的裂缝砌体结构墙体基础往往以条形基础或板式基础为主，允许有一定的沉降量和差异沉降量，特别是在深厚软弱地基地区其沉降量和差异沉降量更大。

由于这种较大的沉降量和差异沿沉降量，加之砌块结构变形协调能力要比传统的砖混结构差，致使墙体在变形挠曲作用下产生较大的剪应力或主拉应力，墙体极易产生裂缝。

3.温度裂缝温度的变化会引起材料的热胀、冷缩，在约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时，墙体就会产生温度裂缝混凝土砌块砌体的线膨胀系数比砖砌体的大1倍，因此小型砌块砌体对温度的敏感性比砖砌体高，更容易因温度变形引起裂缝。

温度裂缝的特点是：向阳面墙体多于背阳面、夏季多于冬季，屋面设置保温隔热层的结构墙体裂缝少。

而未设置或设置了但达不到保温隔热目的的房屋则裂缝较多，顶层设置构造柱越密，设置圈梁的墙体裂缝越少，反之则越多。

温度裂缝一般呈对称分布；温度裂缝一般在房屋的顶层，偶尔才向下发展；温度裂缝经一年后基本稳定，不再扩展。

4.干缩裂缝黏土砖是由黏土制坯经烧结而成的，成品后干缩极小，且变形完成比较快。

只要不使用新出窑的砖，一般不考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。

另外，这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿胀，而且这种湿胀是不可逆的变形。

建筑砌体裂缝原因分析及其防治

建筑砌体裂缝原因分析及其防治

建筑砌体裂缝原因分析及其防治建筑砌体裂缝是很常见的问题，在建筑物中总是能够发现这样或那样的裂缝，然而，一旦它们发生了，很多人都比较难以理解是为什么。

本文将会对建筑砌体裂缝的原因进行分析，并介绍如何有效地进行防治。

一、建筑砌体裂缝产生的原因1. 建筑设计不合理建筑设计不合理是导致砌体裂缝一个主要的原因。

设计不合理包括设计参数不够合理、应力分布不合理、结构不稳定等多种因素。

对于很多新建筑而言，设计不合理的可能性更大。

2. 建筑施工不良建筑施工不良是造成建筑砌体裂缝产生的另一个主要原因。

不良的施工包括施工材料质量不好、施工过程中操作方法不正确、在建筑过程中存在很多的缺陷等等。

3. 地基沉降建筑物建造后，地基不断向下沉降也会导致砌体裂缝的产生。

这主要是因为沉降会导致建筑物变形或倾斜，从而在墙体中产生裂缝。

随着建筑物不断的使用，地基可能会发生不同程度的沉降，因此，它也是建筑砌体裂缝的一个常见原因。

4. 外力作用外力的作用也是导致建筑砌体裂缝产生的重要原因之一。

这些外力包括温度变化、震动、风、水的浸泡、自然灾害、车辆撞击、机械振动等等。

二、建筑砌体裂缝的防治方法1. 建筑设计应合理为了避免过度或不均匀的压力从而在墙体中产生裂缝，建筑的设计应该更合理和统一。

在建筑的设计中，工程师应检查结构、材料和荷载参数以保证建筑物具有良好的结构稳定性。

2. 施工质量应优良不良施工质量是导致砌体裂缝的另一个重要原因。

在施工过程中，应正确使用材料、正确的操作工具和方法等工具。

建筑施工时应顾及到墙面的膨胀和收缩，墙体应该采用适用的接缝等。

3. 采用灵活的接缝特别是对于大面积的墙体裂缝，采用灵活的接缝能够有效地防止墙体裂缝的产生。

这些接缝可以是细小的缝隙，能够让墙体随着温度、湿度和风等变化而膨胀或收缩。

4. 防止地基沉降地基沉降是造成建筑砌体裂缝的另一个重要原因。

为了防止地基沉降，可以采取一些措施，例如加固地基、加厚基础、改善土壤条件等。

砖混结构墙体裂缝分析和防治措施

砖混结构墙体裂缝分析和防治措施

砖混结构墙体裂缝分析和防治措施砖混结构墙体裂缝是最常见的问题之一。

裂缝的成因不外乎以下两种:一是变形变化引起的裂缝;二是荷载引起的裂缝。

根据国内外的资料调查,工程实践中结构物的裂缝原因,属于由变形变化引起的裂缝约占80%;属于荷载引起的裂缝约占20%,本文仅讨论由变形变化引起的裂缝。

1温差裂缝温度裂缝主要发生在钢筋砼屋面的砖混结构中。

屋面材料钢筋砼板与墙体材料砖砌体膨胀系数相差两倍,而屋面比墙体受太阳照射的时间长,接受的辐射热平均要比墙面大两倍左右。

所以屋面温度隔热层处理不当,就会产生较大的温度膨胀变形(冬季会产生冷缩变形),使屋面与墙体间产生较大的拉剪应力,而当屋面与墙体间构造处理不当,会使墙体受拉受剪。

当屋面拉剪应力大于砌体抗剪拉应力时,墙体更会开裂。

温差裂缝有斜裂缝、水平裂缝、竖向裂缝等。

1.1 斜裂缝在窗口转角、窗间墙、窗台墙、外墙及墙上都可能产生裂缝。

大多数情况下,纵向墙的上两墙部出现裂缝的概率高,裂缝往往通过窗口的两对角,且在窗口处缝宽较大,向两边逐渐缩小。

在靠近平屋顶下的外墙上或在内部的横墙上和山墙上的斜裂缝,呈正八字形。

有些裂缝在建筑物的下部外墙也呈正八字,其形状是下部裂缝宽,向上部逐渐延伸缩小宽度。

在个别建筑物上,也发现过倒八字形裂缝。

1.2 水平裂缝由于上部砌体抗拉与抗剪强度的非均匀性,外墙上的斜裂缝往往与水平裂缝互相组合出现,形成一段斜裂缝和一段水平裂缝相组合的混合裂缝。

水平裂缝一般均沿灰缝错开,而斜裂缝,既可沿灰缝,也可能横穿砖块。

1.3 竖向裂缝这种裂缝常出现在窗台墙上,窗孔的两个下角处,有的出现在墙的顶部,上宽下窄,多数窗台缝出现在底层,二层以上很少发现。

门窗洞口上设置钢筋砼圈梁、过梁等构件,在梁端部的墙面上常出现局部竖向或稍倾斜的裂缝。

裂缝中间宽,上下端小,有的还通至窗口下角附近。

当过梁不露明时,裂缝细微或不易发现。

过梁外露部分裂缝都很明显,过梁越大,裂缝亦较宽较长。

砌体结构裂缝事故分析及处理

砌体结构裂缝事故分析及处理

内容摘要目前，砌体结构房屋出现各种型式的裂缝，非常常见，其裂缝程度轻重不一，差别很大，轻则影响房屋正常使用和美观，严重的将形成结构安全隐患，甚至发生工程事故。

通过分析，引起砌体结构裂缝的原因很多，有的是地基、温度、干缩，也有的是设计、施工、材料的原因。

关键词：工程结构事故分析处理措施目录内容摘要..................................................... I. ..引言..................................................... 1. ..一、砌体裂缝的原因..................................................... 2. ..1、温度变形·22、地基不均匀沉降·23、结构荷载过大或砌体截面过小·24、设计构造不当·35、材料质量不良·36、施工质量低劣·37、其它原因·3二、砌体裂缝性质、鉴别..................................................... 3. ..1、裂缝位置·42、裂缝形态特征·43、裂缝出现时间·54、裂缝发展变化·55、建筑物特征和使用条件·56、建筑物的变形·5三、砌体裂缝处理原则..................................................... 6. ..1、砌体裂缝是否需要处理的界限·62、裂缝处理界限·7四、砌体裂缝处理方法与选择..................................................... 8. .1、裂缝处理方法分类·82、裂缝处理方法选择·9五、砌体裂缝处理与实例..................................................... 9. ..1、砖柱裂缝处理·92、窗间墙裂缝处理·103、砖墙和石墙裂缝处理·11六、结论..................................................... 1.4..致谢............................................. 1..4.. 参考文献..................................................... 1.4..引言在砌体结构建筑物中，墙体裂缝多有发生，裂缝出现的时间因不同的建筑物而异，有的出现早，有的出现晚，但多发生在新建房屋的1-3 年内；缝宽不等，较宽者有，严重者形成贯穿性裂缝。