建筑施工裂缝分析.doc

建筑施工裂缝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此时裂缝位于层数低的荷载轻的部分并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜当房屋两端土质压缩性大中部小时沉降分布曲线将成凸形此时往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外也常在纵墙顶部出现竖向裂缝在多层房屋中当底层窗台过宽时也往往容易因荷载由窗间墙集中传递使地基不均匀沉降致使窗台在地基反力作用下产生反向弯曲引起窗台中部的竖向裂缝此外新建房屋的基础若位于原有房屋基础下则要求新旧基础底面的高差与净距的比值应小于否则由于新建房屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋墙体裂缝同理在施工相邻的高层和低层房屋时亦应本着先高重后低轻的原则组织施工否则若先施工了低层房屋后再施工高层房屋则也会造成低层房屋墙体的开裂从以上分析可知裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系长高比大的房屋因刚度差抵抗变形能力差故容易出现裂缝因纵墙的长高比大于横墙的长高比所以大部分裂缝发生在纵墙上裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切有关当沉降分布曲线为凹形时裂缝较多的发生在房屋下部裂缝宽度下大上小当沉降分布曲线为凸形裂缝较多的发生在房屋的上部裂缝宽度上大下小裂缝分布与墙体的受力特点密切有关在门窗洞口处平面转折处层高变化处由于应力集中往往也就容易出现裂缝又因墙体是受剪切破坏其主拉应力为所以裂缝也成倾斜为了防止地基不均匀沉降引起墙体开裂首先应处理好软土地基和不均匀地基但在拟定地基加固和处理方案时又应将地基处理和上部结构处理结合起来考虑使其能共同工作不能单纯从地基处理出发否则不仅费用大而效果亦差在上部结构处理上有改变建筑物体型简化建筑物平面合理设沉降缝加强房屋整体刚度如增加横墙增设圈梁采用筏式基础箱形基础等采用轻型结构柔性结构等二温度应力引起墙体裂缝分析一般材料均有热胀冷缩性质房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形称为温度变形如果结构不受任何约束在温度变化时能自由变形那么结构中就不会产生附加应力如果结构受到约束而不能自由变形时则将在结构中产生附加应力或称温度应力由温度应力引起结构的伸缩值由于钢筋混凝土的线膨胀系数而普通砖砌体的线膨胀系数为在相同温差下钢筋混凝土结构的伸长值要比砖砌体大一倍左右所以在混合结构中当温度变化时钢筋混凝土屋盖楼盖圈梁等与砖墙伸缩不一必然彼此相牵制而产生温度应力使房屋结构开裂破坏温度应力引起墙体裂缝一般有以下几种情况八字形裂缝如图所示当外界温度上升时外墙本身沿长度方向将有所伸长但屋盖部分特别是直接暴露在大气中的钢筋混凝土屋盖的伸长值大得多从屋盖与墙体连接处切开来看屋盖伸长对墙体产生附加水平推力使墙体受到屋盖的推力而产生剪应力剪应力和拉应力又引起主拉应力当主拉应力过大时将在墙体上产生八字形裂缝由于剪应力的分布大体是中间为零两端最大因此八字形裂缝多发生在墙体两端一般占二三个开间且发生在顶层墙面上水平裂缝和包角裂缝平屋顶房屋有时在屋面板底部附近或顶层圈梁附近出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝和包角裂缝这是由于屋面伸长或缩短引起的向外或向内推拉力而产生的包角裂缝实际上是水平裂缝的一种形式是外横墙和纵墙的水平裂缝连接起来形成的在这种情况下下面一般不会再出现八字形裂缝有时外纵墙的水平裂缝也会出现在顶层的窗台水平处女儿墙根部和竖向裂缝女儿墙根部由于受到屋面伸长或缩短引起的向外或向内的推拉力使女儿墙根部的砌体外西域女儿墙外倾现象形成水平裂缝有时由于钢筋混凝土屋面的收缩也可能使女儿墙处于偏心受压状态从而造成女儿墙上部沿竖向开裂此外在楼梯间两侧或有错层处的墙体将易产生局部的竖向裂缝这是由于楼面收缩产生较大的拉力所致影响房屋伸缩出现裂缝的原因很多而且复杂以上所述的仅是一些常见的情况为了减少温度应力的影响可采取合理地设伸缩缝避兔楼面错层和伸缩缝错位加强屋面保温隔热用油毡夹滑石粉或铁皮将屋面板和墙体隔离并在女儿墙根部留一定空隙使其能自由伸缩且有伸缩余地采用蓄水屋面域种植屋面女儿墙设构造柱加强结构的薄弱环节提高其抗拉强度等技术措施二悬挑结构坍塌分析悬挑结构坍塌实例较多一是整体倾覆坍塌二是沿悬臂梁板根部断塌其主要原因有稳定力矩小于倾覆力矩悬挑结构是靠压重或外加拉力来保持稳定要求抗倾覆的安全因素不小于若稳定力矩小于倾覆力矩时必然失稳倾覆坍塌如雨蓬挑梁当梁上压重砌砖的高度不能满足稳定要求时就拆除支撑模板即会产生坍塌事故模板支撑方案不当悬挑结构根部受力最大当混凝土浇筑后尚未达到足够强度时模板支撑产生沉降根部混凝土随即开裂拆模后将从根部产生断裂坍塌若悬挑结构为变截面时施工时将模板做成等截面外形而造成根部断面减小拆模后也会造成断塌事故钢筋错位变形悬挑结构根部负弯矩最大主筋应配在梁板的上部若施工时将钢筋放在下部或被踩踏向下变形过大或锚固长度不够等原因拆模后均会导致根部断塌施工超载悬挑结构的固端弯矩与作用荷载成正比如施工荷载超过设计荷载当模板下沉时就在根部出现裂缝尤其是当由根部向外浇筑混凝土时随着荷载增加模板变形也极容易在根部产生裂缝导致拆模后断裂拆模过早不少悬挑结构断塌事故都是由于拆模过早混凝土未达到足够强度所造成所以规范规定跨度小于的悬臂梁及板混凝土拆模强度应大于等于跨度大于的悬臂梁及板混凝土的拆模强度为三钢筋混凝土柱吊装断裂事故分析一事故概况某工程项目列柱为等截面柱长断面为采用对称配筋每边为业构造筋为业混凝土强度等级为吊装时已达强度柱为平卧预制一点起吊吊点距柱顶刚吊离地面时在柱脚与吊点之间离柱脚左右产生裂缝裂缝沿底面向两侧面延伸贯通最大宽度达使柱产生断裂现象二事故原因分析此事故的主要原因是柱平卧预制吊装吊点受力与使用受力不一致吊点选择不合理吊装弯矩过大其抗弯强度和抗裂度不能满足要求所造成现予以分析验算如下吊点选择不符合吊装弯矩最小的原则柱子吊装弯矩的大小与吊点位置密切有大而遭受破坏其吊点选择的原则必须力求吊装弯距最小为此对等截面柱当一点起吊时应使一即跨中最大正弯距语吊点处负弯距的绝对值相等据此求得吊点位置距柱顶为为柱长处当为米时吊点距柱顶应为原吊点离柱顶为故不符合吊装弯矩最小的原则吊装时必然使跨中最大弯矩的绝对值大于吊点处负弯矩的绝对值所以裂缝发生在跨中最大正弯矩的截面处柱子吊装中抗弯强度不够现就按吊装弯矩最小进行验算柱子平卧预制一点起吊其抗弯强度也不能满足要求验算结果如下计算荷载取钢筋混凝土重力密度为则自重为动载系数为取则计算荷载计算简图按吊装弯短最小的原则吊点离柱顶为吊装时柱脚不离地柱子刚吊离地面近似于一根悬臂的简支梁柱子吊装中抗裂度不够按施工验收规范规定钢筋混凝土构件在吊装中受拉区裂缝宽度不大于而裂缝宽度与钢筋的受拉应力有关钢筋受拉应力愈大则裂缝宽度愈大所以在柱子吊装中常用钢筋的拉应力来控制裂缝的宽度只要钢筋拉应力满足下式要求说明裂缝宽度在允许范围内能满足抗裂度要求说明抗裂度不能满足要求三经验教训从上述事故中应吸取的经验教训如下由于柱子吊装受力与使用受力不一故必须进行吊装验算当吊装受力与使用受力不一时吊点选择应符合吊装弯矩最小的原则以免吊装弯矩过大而过受破坏如在本例中按吊装弯矩最小的原则确定吊点距柱顶为时其跨中的正弯矩与吊点处的负弯矩的绝对值相等均为而按原吊点距柱顶为时其跨中最大弯矩为最大弯矩截面距柱脚为处由此可见原吊点跨中正弯矩要比按吊装弯矩最小的原则确定吊点跨中正弯矩大倍该柱在离柱脚处出现较大裂缝产生断裂现象也证明了该截面处的吊装弯矩最大当吊装受力与使用受力一致时吊点的选择应尽可能符合使用受力的要求如简支梁的两吊点应靠近梁的两端悬臂梁的两吊点应在梁的两支座处若经吊装验算抗弯强度和抗裂度不能满足时首先考虑翻身起吊如本例采用翻超身吊时则抗弯强度和抗裂度均可满足若翻身起吊仍不能满足时则可增加吊点改一点起吊为二点起吊以减小吊装弯矩或采取临时加圊措施此外为了便于就位对中确保吊装安全构件绑扎时务使吊钩中心线对准构件重心水平构件吊装两点绑扎时应分别用两根吊绳且对等截面构件还要求两吊点左右对称两根吊绳长短一致吊绳水平夹角应大于等于不得小于严禁斜吊和起重机负荷行驶