淺談建筑施工裂縫質量問題的分析

陳　建　葉　黛　華利正　王志輝　喻　峰

[摘要]建筑施工裂縫質量問題的分析,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面、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。

[關鍵詞]施工裂縫分析

中圖分類號:TU19文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710089-01

一、墻體裂縫分析

(一)地基不均勻沉降引起墻體裂縫分析。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;在同一深處,也總是中間最大,向兩端逐漸減小。當房屋修建在淤泥土質或軟塑狀態的粘性土上時,由于土的強度低、壓縮性大,房屋的絕對沉降量和相對不均勻沉降量都可能比較大。如果房屋設計的長高比較大,整體剛度差,而對地基又末進行加固處理,那么墻體就可能出現嚴重的裂縫。裂縫對稱的發生在縱墻的兩端,向沉降較大的方向傾斜,沿著門窗洞口約成45。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。

(二)溫度應力引起墻體裂縫分析。一般材料均有熱脹冷縮性質,房屋結構由于周圍溫度變化引起熱脹冷縮變形,稱為溫度變形。如果結構不受任何約束,在溫度變化時能自由變形,那么結構中就不會產生附加應力。由于鋼筋混凝土的線膨脹系數a=1.08X10/C,而普通磚砌體的線膨脹系數為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、圈梁等與磚墻伸縮不一,必然彼此相牽制而產生溫度應力,使房屋結構開裂破壞。

溫度應力引起墻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,外墻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)的伸長值大得多。從屋蓋與墻體連接處切開來看,屋蓋伸長對墻體產生附加水平推力,使墻體受到屋蓋的推力而產生剪應力,剪應力和拉應力又引起主拉應力,當主拉應力過大時,將在墻體上產生八字形裂縫。

2.水平裂縫和包角裂縫。平屋頂房屋,有時在屋面板底部附近或頂層圈梁附近,出現沿外墻頂部的縱向水平裂縫和包角裂縫,這是由于屋面伸長或縮短引起的向外或向內推拉力而產生的,包角裂縫實際上是水平裂縫的一種形式,是外橫墻和縱墻的水平裂縫連接起來形成的,在這種情況下,下面一般不會再出現八字形裂縫。

3.女兒墻根部和豎向裂縫。女兒墻根部由于受到屋面伸長或縮短引起的向外或向內的推、拉力,使女兒墻根部的砌體外西域女兒墻外傾現象,形成水平裂縫。

二、鋼筋混凝土柱吊裝斷裂事故分析

(一)事故概況。某工程項目D列柱為等截面柱,長l2m;斷面為400mm*600mm;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;柱為平臥預制,一點起吊;吊點距柱頂2m;剛吊離地面時,在柱腳與吊點之間離柱腳4.8m左右產生裂縫,裂縫沿底面向兩側面延伸貫通,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:柱平臥預制吊裝,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,對等截面柱,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,故不符合吊裝彎矩最小的原則,吊裝時必然使跨中最大彎矩的絕對值大于吊點處負彎矩的絕對值,所以裂縫發生在跨中最大正彎矩的截面處。

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,柱子平臥預制一點起吊,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/m1,則自重為0.4X0.6X25000=6000N/m;動載系數為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,柱子剛吊離地面近似于一根懸臂的簡支梁。

3.柱子吊裝中抗裂度不夠。按施工驗收規范規定,鋼筋混凝土構件在吊裝中受拉區裂縫寬度不大于0.2～0.3mm,而裂縫寬度與鋼筋的受拉應力有關,鋼筋受拉應力愈大,則裂縫寬度愈大。

(三)經驗教訓。從上述事故中,應吸取的經驗教訓如下:

1.由于柱子吊裝受力與使用受力不一,故必須進行吊裝驗算。

2.當吊裝受力與使用受力不一時,吊點選擇應符合吊裝彎矩最小的原則,以免吊裝彎矩過大而過受破壞。

3.若經吊裝驗算,抗彎強度和抗裂度不能滿足時,首先考慮翻身起吊。如本例采用翻超身吊時,則抗彎強度和抗裂度均可滿足,若翻身起吊仍不能滿足時,則可增加吊點,改一點起吊為二點起吊,以減小吊裝彎矩,或采取臨時加圊措施。

三、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.穩定力矩小于傾覆力矩。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于1.5,若穩定力矩小于傾覆力矩時,必然失穩,傾覆坍塌。

2.模板支撐方案不當。懸挑結構根部受力最大,當混凝土澆筑后,尚未達到足夠強度時,模板支撐產生沉降,根部混凝土隨即開裂,拆模后將從根部產生斷裂坍塌;若懸挑結構為變截面時,施工時將模板做成等截面外形,而造成根部斷面減小,拆模后也會造成斷塌事故。

3.鋼筋錯位、變形。懸挑結構根部負彎矩最大,主筋應配在梁板的上部。若施工時將鋼筋放在下部,或被踩踏向下變形過大,或錨固長度不夠等原因,拆模后,均會導致根部斷塌。

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筑混凝土時,隨著荷載增加;模板變形,也極容易在根部產生裂縫,導致拆模后斷裂。

5.拆模過早。不少懸挑結構斷塌事故都是由于拆模過早,混凝土未達到足夠強度所造成。

四、結論

裂縫是建筑施工中存在的一種現象,它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力,因此要對裂縫進行認真、區別對待,采用合理的方法進行處理,并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和產生,保證建筑物和構件安全、穩定地工作。