农村砌体结构（精选九篇）
农村砌体结构 篇1
近年来, 我国频发一系列重大地震灾害事件。如2008年5月的汶川大地震, 2010年4月的玉树地震等。北京时间2013年4月20日8:02, 四川省雅安市芦山县境内 (北纬30.3°, 东经103.0°) 发生7.0级地震, 在截至2013年4月25日12时统计显示, 地震已造成雅安18.63万余间农村房屋倒塌, 严重受损房43万余间;城镇住房倒塌6.7万余间, 严重受损房8.0万余间[1], 农村房屋的损坏相比于城镇房屋更加严重。本文基于大量现场调查, 介绍了本次地震灾区砌体结构常见的主要破坏特征及由此引发的抗震设计思考。
1 农村房屋震害概况
本文主要对雅安市中里镇的建筑物进行了震害调查。中里镇虽然不是此次地震的主震区, 但也造成了房屋不同程度受损, 倒塌480户, 严重受损2 685户, 中度受损1 135户, 轻微受损258户。在调查中发现大部分农村房屋采用现浇楼板, 具有一定的圈梁约束机制, 而且本次地震能量有限, 并没有发现大面积结构整体倒塌的现象。部分砌体结构房屋设置了构造柱, 整体破坏程度较轻, 而没有设置构造柱或构造柱布置不合理的砌体结构房屋, 多出现墙体交叉裂缝、纵横墙连接破坏、过长墙肢外闪等严重破坏。根据此次调查结果, 砌体结构房屋的主要震害特征如下:
1) 农村房屋的结构平面布置随意性大, 常出现纵墙设置过少现象, 使墙体无法承受平面内水平地震剪力, 墙体内产生的主拉应力大于其所能承担的应力, 发生与水平向成45°剪切破坏, 在往复地震作用下形成X形裂缝[2], 如图1所示。通过调查, 本次地震农村房屋墙体破坏也多以X形交叉裂缝为主。
2) 大部分的农村房屋没有设置圈梁、构造柱等抗震措施, 甚至在一些农村房屋的门窗洞口也没有设置过梁, 从而导致纵墙与横墙及楼盖间缺乏有效的连接, 房屋的整体刚度较低, 房屋在平面内就更易发生剪切破坏, 使得房屋整体丧失承载能力, 如图2所示。
3) 农村房屋因结构竖向设计不规则而造成的砌体结构破坏也比较普遍。如图3所示:该房屋的底层设置了构造柱、圈梁等抗震措施, 而二层未设置并有悬挑结构, 致使房屋上下两层结构刚度发生突变, 在地震中易产生“鞭梢效应”[3], 加之二层纵横墙设置不合理, 造成在地震中二层的挑檐整体脱落。
4) 由于楼梯间没有完整的楼板, 楼梯间的墙体平面外约束不足, 同时平面刚度较大, 则分担承受的地震作用越大, 从而导致楼梯及楼梯间墙体的破坏, 见图4。
5) 门窗洞口过大或设置不合理, 造成门窗间墙宽度较窄, 在地震的往复作用下, 出现X形裂缝或斜裂缝, 如图5所示。
6) 农村房屋绝大多数为自建建筑, 质量参差不齐, 砌体结构砂浆强度严重不足, 导致墙体开裂, 见图6。
2 震害原因分析
通过农村房屋的主要震害特征总结, 此次地震农村砌体结构房屋发生破坏的原因主要有以下几个方面[4]:
1) 建筑结构平面布置不合理。农村房屋常出现承重墙布置不对称现象, 房屋的平面刚度不均匀, 致使构件连接处变形突变而产生应力集中, 加重震害;
2) 结构竖向刚度突变。在很多民居中, 都建造有出屋面小屋或楼梯间, 这些结构因易产生“鞭梢效应”而造成破坏;
3) 未设置圈梁和构造柱;
4) 砌筑方法不合理。农村当地房屋大多由当地工匠或由邻居及亲戚帮助自行建造, 施工人员未经过相关技术培训, 施工方法和技术得不到保障。调查中发现, 一部分房屋在接头处留的是直槎, 且未设置拉结筋, 从而降低了墙体的整体性;
5) 施工材料质量问题。砖与砂浆的强度等级低于设计值。
3 结论及建议
通过芦山地震灾区的调查及震害分析, 得到以下结论及建议[5,6]:
1) 控制房屋的高度及高宽比。随着砌体结构房屋高度的增加, 房屋的破坏程度加重, 倒塌率增加, 房屋的高宽比过大, 易发生整体弯曲破坏;
2) 采用合理的结构平立面布置。房屋的平面布置应尽可能简单、对称、规则, 竖向布置应尽可能均匀、少变化;
3) 合理设置构造柱和圈梁。本次地震再次表明设置圈梁和构造柱的砌体结构, 抗震能力得到了提高, 在地震中表现良好。政府应广为宣传和推广, 以帮助农村居民提高其自建房的抗震性能;
4) 政府部门应将农村房屋安全质量保证责任化, 使农村房屋的施工及材料质量得到保证;
5) 有关部门应重视农村居民建筑的建设, 加大宣传力度, 普及抗震防灾知识, 并适当对施工队伍进行必要的培训。
摘要：根据芦山地震现场实际的调查情况, 针对砌体结构房屋的墙体、楼梯、挑梁等震害特点, 分析了其破坏成因, 并提出了若干房屋修建建议, 以期提高农村房屋的抗震能力, 为今后农村房屋的建设与重建提供参考。
关键词：地震,砌体结构,震害调查
参考文献
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[6]施楚贤.砌体结构[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012.
砌体结构裂缝控制措施初探 篇2
１．裂缝的性质
引起砌体结构墙体裂缝的因素很多，既有地基、温度、干缩，也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格等。有统计资料这类裂缝几乎占全部可遇裂缝的80%以上。最为常见的裂缝有两大类，一是温度裂缝。二是干燥收缩裂缝，以及由温度和干缩共同产生的裂缝。
1．1温度裂缝
温度的变化会引起材料的热胀、冷缩，当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。导致平屋顶温度裂缝的原因，是顶板的温度比其下的墙体高得多，而砼顶板的线胀系数又比砖体大得多，故顶板和墙体间的变形差，在墙体中产生很大的拉力。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬之后才逐渐稳定，不再继续发展，裂缝的宽度随温度变化而略有变化。
1．2干缩裂缝
烧结粘土砖，包括其它材料的烧结制品，其干缩变形很小，且变形完成较快。一类砌体在潮湿情况会产生较大的湿胀，而且这种湿胀是不可逆的变形。对于砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体，随着含水量的降低，材料会产生较大的干缩变形。如砼砌块的干缩率为0.3~0.45MM/M它相当于25~40℃温度变形。可见干缩变形的影响很大。轻骨料块体砌体的干缩变形更大。干缩变形的特征是早期发展比较快，以后逐渐变慢，几年后材料才能停止干缩。但干缩后的材料受潮后仍会发生膨胀，脱水后材料会再次发生干缩变形，但其缩率有所减小。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多，裂缝的程度也比较严重。另外不同材料和枸件的差异变形也会导致墙体开裂。
1．3温度干缩及其它裂缝
对于烧结类块材的砌体最常见的为温度裂缝，面对非烧结类块体，如砌块、灰砂砖、粉煤等砌体，也同时存在温度和干缩共同作用下的裂缝，其在建筑物墙体上的分布一般可为这两种裂缝结合，或因具体条件不同呈现不同裂缝现象，而其裂缝的后果往往较单一因素更严重。另外设计上的疏忽、无针对性防裂措施、材料质量不合格，施工质量差、违反设计施工规程，砌体强度达不到设计要求，以及缺乏经验也是造成墙体裂缝的重要原因之一。
2.砌体裂缝的控制
2．1裂缝的危害和防裂的迫切性
砌体属于干脆性材料，裂缝的存在降低了墙体的质量，如整体性耐久性和抗震性能，同时墙体的裂缝给居信者在感觉上和心理上造成不良影响。特别是随着我国房改、住房商品化进展，人们对居住环境和建筑质量要求不断提高，对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严格。因此，加强砌体结构，特别是新材料砌体结构的抗裂措施，巳成为工程量、国家行政主管部门、以及房屋开发商共同关注的课题。
2．2裂缝宽度的标准问题
建筑物的裂缝是不可避免的。此时提到的墙体裂缝宽度的标准是一个宏观标准。既肉眼明显可见的裂缝，砌体结构尚无这种标准。但对钢筋砼结构其最大裂缝宽度限值主要是考虑结构的耐久性以及外部构件在湿度和抗冻融方面的耐久性影响。根据德国资料当裂缝宽度≤0.2MM时,对外部构件(墙体)的耐久性是不危险的。
3.现有控制裂缝的措施
我国砌体结构裂缝仍然较严重,纠其原因有以下几种。
3.1设计者重视强度设计而忽略抗裂构造措施
长期以来,人们对砌体结构的各种裂缝习以为常,设计者一般认为多层砌体房屋比较简单,在强度方面作必要计算后,针对构造措施绝大部分引进国家标准或标准图集,很少单独提出有关防裂要求措施,更没有对这些措施的可行性进行调查或总结.
3.2我国《砌体规范》抗裂措施的局限性
《砌体规范》GBJ3-88的抗裂措施主要有两条,一是第5.3.1条:对钢砼屋盖的温度变化和砌体的干缩变形引起的墙体开裂,可采取设置保温层或隔热层:采用有檩屋盖或瓦材屋盖;硅酸盐砖和砌块出厂到砌筑的时间和防止雨淋。未考虑不同地区气候、温度湿度的差异和相同措施适应性。二是第5.3.2条：防止房屋在正常使用条件下，由温差和墙体干缩引起墙体竖向裂缝，应在墙体中设置伸缩缝。从规范的温度伸缩缝的最大间距可见，它主要取决于屋盖或楼盖的类别和有无保温层，而与砌体种类、材料和收缩性能无直接关系。
由此可见，《砌体规范》的抗裂措施，如温度区段限值，主要是针对干缩小、块体小的粘土砌体结构的，而对于缩大、块体尺寸比粘土大得多的砼砌块和硅酸盐砌体房屋，基本是不适用的。因为如果按照砼砌块、硅酸盐块体砌体的干缩率0.2~0.4MM/M,无筋砌体的温度区段不能越过10M；对配筋砌体也不能大于30M。
关于在砌体配置抗裂钢筋的数量（含钢率）和效果，是普遍比较关注的问题。因为它涉及到用钢量和造价的增幅问题。
4.防止墙体开裂的具体构造措施建议
4.1防止混凝土屋盖的的温度变化与砌体的干缩变形引起的墙体开裂宜采取下列措施
4.1.1屋盖上设置保温层或隔热层。
4.1.2在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30M。
4.1.3当采用现浇混凝土挑檐的长度大于是12M时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20MM,缝内用弹性油膏嵌缝。
4.1.4建筑物温度伸缩缝的间距除应满足《砌体规范》GBJ3-88第5.3.2条规定外,宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不宜大于30M。
4.2防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝可采用下列措施之一
4.2.1设置控制缝的位置
（1）在总后高度突然变化处设置竖向控制缝。
（2）在墻的厚度突然变化处设置竖向控制缝。
（3）在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半设置竖向控制缝。
（4）在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝。
（5）竖向竖向控制缝，对于3层以下的房屋，应沿房屋墙体的全高设置；对大于3层的房屋，可仅在建筑物1~2层和顶层墙体的上述位置设置。
（6）控制缝在楼、屋盖处可不贯通，但在该部位作成假缝，以控制可预料的裂缝。
（7）控制缝作成隐式，与墙体的灰缝相一致，控制缝的宽度不大于12MM，控制缝内应用弹性密封材料。
4.2.2控制缝的间距
（1）对有规则洞口外墙不大于6MM。
（2）对无洞墙体不大于8M及墙高的3倍。
（3）在转角部位，控制缝至墙转角距离不大于4.5M。
4.3也可根据建筑物的具体情况,如场地土及地震设防度、基础结构布置式、建筑平面、外形等，综合采用上述抗裂措施
论砌体结构裂缝 篇3
目前,砌体结构的房屋出现各种形式的裂缝,非常常见。其裂缝程度轻重不一,差别很大。轻则影响外形美观和使用功能,损害结构整体性,降低工程寿命,严重的将形成结构安全隐患,甚至发生工程事故。随着住宅商品化的发展,房屋裂缝问题越来越引起人们的关注。
1裂缝的成因及类型
产生砌体结构裂缝的原因很多,如不均匀沉降、温度变化导致的热胀冷缩、干缩变形等,或是各种因素的综合作用结果。按裂缝的成因,墙体裂缝可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。各种直接荷载作用下,墙体产生的裂缝称为受力裂缝,而砌体因收缩、温度、湿度变化、基础沉陷不均匀等引起的裂缝是非受力裂缝,又称为变形裂缝。
2温度裂缝
2.1 温度裂缝的主要形态
最常见的温度裂缝出现在混凝土平屋盖房屋的顶层两端墙体和山墙上。如在门窗洞边的正“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝、以及水平包角裂缝等。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一年之后才逐渐稳定,不再继续发展,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。温度裂缝有明显的规律性:两端重中间轻,顶层重往下轻,阳面重阴面轻。
2.2 温度裂缝产生的机理
对于砖砌体的结构,砖砌体的线膨胀系数5×10-6,是混凝土的一半。当外界温度升高时,混凝土顶盖变形大,墙体变形相对较小,导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。使屋盖受压,墙体受拉、受剪。当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。
混凝土砌块墙体的线膨胀系数与混凝土屋盖相同。在夏季阳光照射下,两者之间存在一定的温差。屋面最高温度可达40～50 ℃,而顶层外墙平均最高温度约为30～35 ℃。屋面和顶层外墙存在10～15 ℃的温差,两者的温差可能引起墙体开裂。另外,从材料上看,相同砂浆强度等级下抗拉、抗剪强度混凝土砌块比砖砌体小了很多,沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的30～35%,沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的45～50%,抗剪强度仅为砖砌体的50～55%。因此,在相同受力状态下,混凝土砌块抵抗拉力和剪力的能力要比砖砌体小很多,所以更容易开裂。
2.3 温度应力的估算
砌体结构的温度应力可通过下式估算:
undefined (1)
undefined (2)
当顶板与墙体材料不同时,αT=α2T2-α1T1
式中 Cx—水平阻力系数,混凝土板与墙体Cx=0.3～0.6N/mm3,混凝土板和钢筋混凝土圈梁Cx=1.0N/mm3;
t—墙厚;
b—面墙负担的楼板宽度;
h-顶板厚度;
Es-混凝土的弹性模量;
α1—墙的线膨胀系数,砖砌体5×10-6;
α2—顶板线膨胀系数,混凝土10×10-6;
T1—墙的温度;
T2—顶板的温度;
L-墙长。
式(1)中τmax为弹性剪应力。考虑升温较快,取应力松弛系数H(t)=0.7～0.8,则砌体的徐变剪应力为:
τ*max=τmaxH(t) (3)
对于顶层墙体,墙体的压应力较小,墙体的剪应力近似等于主拉应力。根据式(1),墙体的剪应力与温差、水平阻力系数Cx以及建筑物长度有关。
从式(1)可知,墙体剪应力与温差成正比。因此,采取隔热措施以减少温差,可达到减小主拉应力的目的;墙体剪应力与undefined成正比。如水平阻力系数Cx降低30%,则剪应力降低16%。因此,可通过在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层来减少顶板与墙体的约束作用,滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等;剪应力和建筑物的长度呈非线性关系,增加长度,剪应力随之增加。
2.4 温度变形的估算
粘土和混凝土砌体都有与温度变化成比例的特性,温度变形的大小可以根据热膨胀系数计算。构件受到温度变化为△T的构件,长度变化△L可以表达为
ΔL=αLΔT (4)
式中 △L—温度变形;
α—热膨胀系数,砖砌体5×10-6,混凝土砌块10×10-6;
L—受到温度变化的构件长度;
T—温度变化。
3收缩变形
3.1 收缩裂缝的形态
因砌块收缩引起的墙体裂缝,在混凝土砌块房屋中比较普遍。在内外墙、在房屋的各层均可能出现。由于砌筑砂浆强度不高,灰缝不饱满,干缩引起的裂缝往往呈发丝状分散在灰缝缝隙中,清水墙时不易被发现,当有粉刷抹面时就显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大,且裂缝宽度较均匀。
3.2 收缩裂缝的产生机理
粘土砌体和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。粘土砌块随含水率的增加而膨胀。砖中的含水量取决于原材料的种类和烧制温度范围。当砖从窑中取出时尺寸最小,然后随着含水率的增加而膨胀。当砖暴露在潮湿的空气中它开始膨胀,在开始的几个星期内膨胀最大,膨胀会以很低的速率持续几年。
混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、养护而成。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩,其干缩量因材料和成型质量而异,并随时间增长而逐渐减小。在自然条件下,成型28 d后,混凝土砌块收缩趋于稳定。其干缩率为0.03～0.035%,含水量在50～60%左右。砌成砌体后,在正常使用条件下,含水量继续下降,可达10%左右,其干缩率为0.018～0.07%。对于干缩已趋稳定的混凝土砌块,如再次被浸湿后,会再次发生干缩,通常称为第二干缩。混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩,稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短,一般为15 d左右。第二干缩的收缩率约为第一干缩的80%左右。当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗弯强度,会出现收缩裂缝。收缩裂缝不是结构裂缝,但它们破坏了墙体外观。
3.3 收缩变形的估算
粘土和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。当失去水分时,混凝土砌块会收缩,而粘土砌块会随含水率的增大而膨胀。由水分变化引起的变形可以根据与热膨胀相同的原理估计:
ΔL=kL (5)
式中 k—对粘土砌体采用湿膨胀系数ke,对混凝土砌体采用收缩系数km;
L—砌体长度;
ΔL—收缩变形。
4基础变形
在各种不均匀基础上建造结构物,或者基础虽然相当均匀,但是荷载差别过大,结构物刚度差别悬殊时,会由于基础不均匀沉降产生裂缝。
4.1 基础不均匀沉降裂缝的形态
裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝。基础不均匀沉降裂缝常见的有:正八字裂缝和斜向裂缝。沉降裂缝多出现在房屋中下部且发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大。
4.2 基础不均匀沉降裂缝的产生机理
基础受到上部传递的压力,引起基础的沉降变形呈凹形,常称为“盆形沉降曲面”。这是由于中部压力相互影响高于边缘处相互影响,以及边缘处非受载区基础对受载区下沉有剪切阻力等共同作用的结果,导致基础反力在边缘区较高。这种沉降使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的弯曲,产生正弯距。结构中下部受拉,端部受剪,特别是由于端部基础反力梯度很大,端部的剪应力很大,墙体由于剪力形成的主拉应力破裂,裂缝呈正八字形。由于墙体中上部受压并形成“拱”作用,墙体裂缝越靠近基础和门窗孔越严重。且中下部开裂区的墙体有自重下坠作用,造成垂直方向拉应力,可能形成水平裂缝。
4.3 影响基础沉降裂缝的因素
基础、建筑物构成一个整体,共同工作。其内力和变形形态与土的性质、建筑物与基础的刚度、建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。
(1)基础与建筑物的相对刚度。
基础与建筑物的相对刚度可根据葛尔布诺夫方法确定,该法中弹性基础的柔性指数:
undefined (6)
式中 E0—基础土的变形模量;
μ0—基础土的泊松比;
EJ—基础上梁、板或箱体刚度;
a,b—基础的半长和半宽。
柔性指数表示了建筑物和基础的相对刚度。从式(6)中可以看出,①建筑物和基础抗弯刚度越大,基础的长度和宽度越小,则柔性指数就越小,结构物或基础的相对刚度越大。这时在外荷载作用下,基础的反压力越往两端集中,则中部弯矩越大,这就需要结构具有足够的强度,满足结构物最大弯矩的要求;②在较好的基础上,基础的变形模量较高,而基础的抗弯刚度较小,结构物的几何尺寸较长,则柔性指数相应增大。这时基础结构接近于柔性板,此时基础的沉降与荷载的分布有关。基础承受荷载大的地方,该处的沉降和变形较大,基础承受的弯矩较小。
(2) 徐变。
建筑物的下沉、水平位移、温度、湿度变化引起的变形,除了绝对数量外,变形速率是一个重要因素。只要变形是缓慢的,则多数建筑物能经受较大的变形而不破坏。其主要原因就是由于建筑材料都具有徐变特性,在变形过程中,其内应力会随着变形速度的下降而松弛。
(3)建筑物的形状。
平面形状复杂的建筑物,如“I”、“T”、“L”、“E”字形等,在纵横单元交叉处基础密集,基础附加应力重叠,使基础沉降量增大。同时,此类建筑物整体性差,刚度不对称,在基础产生不均匀沉降时容易发生墙体开裂。因此,遇不良基础时,在满足使用的情况下应尽量采用平面形状简单的建筑形式。
5裂缝的预防措施
5.1 温度变化引起的墙体开裂
(1)当采用钢筋混凝土屋盖时,宜在屋盖上设置保温层或隔热层;
(2)在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30 m;
(3)当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12 m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20 mm,缝内用弹性油膏嵌缝;
(4)建筑物温度伸缩缝的间距应满足现行《砌体结构设计规范》中的规定,控制缝宜在建筑物墙体的适当部位设置,控制缝的间距不宜大于30 m。
5.2 墙体材料的干缩引起的开裂
(1)选用干缩值低的墙材。
控制砌筑时材料的含水量。采用低强度砂浆和长度小的砖块,可以避免砖块的断裂,并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中,避免变形和应力集中出现大裂缝;
(2)面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施。
如墙体长度超过5 m,可在中间设置钢筋混凝土构造柱;当墙体高度超过3 m(120 mm厚墙)或4 m(≥180 mm厚墙)时,须在墙中腰处增设钢筋混凝土腰梁,或设置伸缩缝;
(3)严格控制以胶凝材料为原料的砌块的龄期,不足28
d的不应进入施工现场。对于混凝土制品,如果以90 d的干燥收缩值为基准,28 d只完成收缩的80%左右。而且这类砌块,28 d前含水率大,物理化学变形不稳定,干燥收缩值大,特别是蒸压加气混凝土,出厂含水率有时高达60%以上;
(4)正确掌握各种砌块使用时的含水率。
轻集料混凝土空心砌块、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰加气混凝土砌块砌筑时的含水率分别控制为5～8%、15%、20%以内。
5.3 基础沉降引起的开裂
(1)建筑物的体型力求简单;
(2)合理设置沉降缝。在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及基础土软硬交界处设置沉降缝;
(3)减轻结构自重;
(4)增强建筑物的刚度和强度。设置封闭圈梁和构造柱,特别是增强顶层和底层圈梁、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等;
(5)减小或调整基底的附加应力。改变基础地面尺寸,使不同荷载的基础沉降量接近。
6结 论
(1)墙体的温度应力与温差成正比,随水平阻力系数和建筑物长度(或伸缩缝间距)非线性增加。
(2)墙体的收缩变形与墙体材料、砌块的含水率以及建筑物的长度有关。粘土和混凝土砌体对含水率变化的反应不同,当失去水分时混凝土砌块会收缩,而粘土砌块会随含水率的增大而膨胀。
(3)基础沉降裂缝的内力和变形形态与土的性质、建筑物与基础的刚度、基础与建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。
(4)影响砌体结构裂缝的因素较多,有些裂缝是由多种因素引起的混合裂缝。设计时可通过构造措施来防止和减轻砌体结构裂缝的危害。 [ID:6877]
摘要：对建筑砌体结构裂缝这个普遍性的技术性问题,分析其裂缝的类型、原因和机理,讨论了影响砌体结构开裂的因素并提出了预防措施。
关键词：砌体,结构,裂缝,机理,变形,预防
参考文献
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[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[3]GB50003-2001,砌体结构设计规范[S].
砌体结构设计技术措施 篇4
关键词：砌体结构 设计 技术要点
砌体结构房屋由于采用的建筑材料为脆性材料，因此其抗震性能较差，遭遇强烈地震时容易毁坏，这在我国最近的几次大地震中已经得到了应证。虽然砌体结构房屋已经逐渐的退出了城市建筑，但是由于砌体结构具有成本低、可就地取材、施工简单等特点，仍然广泛应用于我国偏远的中小城镇、农村房屋建设中。因此，如何提高砌体结构的延性，增强其抗震性能，是我们广大设计人员应该思考的问题。以下笔者便从砌体结构的自身特点出发，提出了一系列的设计措施，以提高砌体结构房屋的抗震性能。
1砌体结构的特点
砌体结构房屋通常是采用粘土砖、多孔砖、混凝土空心砖等同材料砌筑而成，且依靠这些砌体承重。砌体结构房屋的高度一般不大，层数较少、层高较低、门窗较小，房屋内部设置较多的横墙，立面造型比较简单，结构形式比较单一。砌体结构主要是采用的建筑材料基本上都是脆性材料，其抗剪、抗拉、抗弯强度较低，因此结构构件的延性较差，抗震性能较差，即使采用了圈梁、构造柱等加固措施，也很难抵抗强烈的地震。
2设计措施
2.1严格控制建筑物的高度及层数
根据近年来我国的几次大地震灾害调查表明，在相同的地方、相同的地基、相同的地震影响下，房屋的高度越高、层数越多，受到的破坏程度也就越大，因此，控制砌体结构房屋的层数及高度可以减少地震灾害造成的损失。因此，我们尽量的将砌体房屋建的矮一点，屋顶尽量的轻一点，以降低房屋的重心，增强房屋结构的稳定性。砌体房屋的高度及层数应该符合下表的要求，而对于人口比较集中的房屋（比如学校、医院等），其高度应该要比下表规定的降低3.0m，层数也应该减少一层。而在实际设计中很多设计人员都是取下表规定的上限值，而忽视其他的限制条件。
根据我国近年来发生的汶川大地震、玉树大地震灾害的实际毁坏情况及其他发达国家的建筑情况，本人认为对多层砌体房屋的层数及高度还应该比规范要求的要更严格，对于人员密集的房屋（学校、医院等）应该不允许采用多层砌体结构。
2.2严格控制房屋层高及横墙间距
多层砌体结构房屋的层高不得大于3.6m，在相同条件下，降低层高可以增强房屋结构的整体性及空间刚度，可提高房屋的抗震性能。
房屋是由纵向、横向承重构件以及楼板、屋顶等组合而成的空间结构，房屋结构的空间刚度及整体稳定性决定了它的抗震性能。通常，房屋结构的纵向尺寸要比横向尺寸大，如果横墙的间距设置过大，那么该方向的的刚度就会更小，当遭遇地震时，就更容易受到破坏。为了确保结构物具有足够大的抗侧能力，横墙有着十分重要的作用，所以，砌体结构房屋尽量避免设置大开间。
2.3选择合适的材料
砌块强度的高低决定着承重墙的承载力，砂浆的强度、粘结力则对墙体的整体性有很大的影响。多次地震灾害表明，采用强度高的砌体材料，适当的提高砂浆的强度，可以提高房屋的抗震性能。在这方面规范已经对砌体块及砂浆的最低强度做出限制，以提高房屋结构的耐久性。另外，当房屋的设计使用寿命大于50年或者其安全等级为一级时，墙、柱采用的材料的强度等级还应该增大一级。对于地面以下结构或者常年潮湿的墙体，规范也对其材料的最低强度进行了要求。在地震烈度大于7度的地区，不宜采用混凝土空心砖作为承重构件。
2.4采用合理的结构体系
多层砌体房屋应该优先考虑采用横墙承重或者纵横墙共同承重的结构体系。纵横墙的应该均匀对称布置，平面内应该对其，竖直方向应该上下连续；在同一条轴线上的窗间墙应该均匀布置。按照规范要求设置防震缝、伸缩缝、沉降缝。也就是不管是在平面上还是立面上，都应该尽量使得结构的几何形状、质量、刚度、延性等分布均匀、对称、规整，尽量避免产生突变。现浇楼板、屋顶不但可以很好的传递水平力，同时对墙体也增强了约束作用，因此现浇钢筋混凝土楼、屋盖能够较好传递水平力，同时也加强了楼板对墙体的约束，因此，采用钢筋混凝土现浇楼板及屋顶可以增强结构的空间刚度及整体性。
2.5合理布局
建筑的平面布局应该遵循简单、规则、对称的原则，保证建筑结构具有良好的整体性。房屋的立面及竖向剖面应该规整，侧向刚度变化应该均匀，而且是由下到上逐渐的减小。房屋结构的平面布局应该防止出现扭转不规则、凹凸变化大、楼板局部不连续等情况。竖向的布局则应该防止出现刚度变化不均匀、竖直方向的抗侧力构件不连续、楼层的承载力产生突变等情况。另外，控制墙段的开洞率，有利于提高建筑的整体刚度。还有，房屋不要设计的太薄。
2.6合理选址、恰当的地基处理及基础选型
若将房屋建设在地质条件差、地基不稳定、承载力不足、存在软弱下卧层，那么整个房屋的稳定性则没有保障，严重影响到建筑物的结构安全。因此，房屋建设，选址尤为重要，不仅是保障房屋稳定性的基础，对整个房屋建设成本有着很大的影响。
房屋建设选址首先就应该考虑地基的稳定性，应该避开当地震发生时有可能发生地基失效的松软地基，应该选择质地均匀坚硬的地址。房屋建设时应该选择完整基岩或者干燥密实的土层作为地基持力层。不得将房屋建设在人工填土层、松散的沙砾层、古河道、淤泥层及活动的断层地段。另外也不可以将房屋建设在高岗、陡峭的山脚以及有可能发生泥石流、滑坡的地段。对地基下面的软弱层必须采取处理措施，避免地基产生不均匀沉降。
基础是整个建筑工程结构安全的保障与前提条件，只有将房屋建设在一个稳定可靠的基础之上，其安全性才会有保障。在进行房屋基础设计时，应该选用合理的基础形式以及采用恰当的基础处理方法。如果基础不具备一定的刚度，那么就不能对地基不均匀沉降造成的危害进行调整，也就会继续、加大结构的开裂；基础的面积过小，则不利于控制沉降量。房屋建筑的基础承载力必须要满足要求，当天然土层的承载力过小时，应该采取恰当的措施进行处理，直到满足要求为止。
应该根据房屋建筑的上部结构形式、及布局、荷载的大小等条件，选择合理的基础形式，以便与上部结构相协调，共同发挥作用。
2.7加强构造措施
加强砌体结构房屋的构造措施也是提高房屋的抗震性能的需要。可以通过合理的设置圈梁、构造柱，加强板与板之间、板与墙之间、墙体与周边构件之间的拉结钢筋，以增强结构的强度及延性。构造柱与圈梁以及房屋结构构件应该要连接成整体，连接点的强度与韧性也应该予以加强。在合适的部位设置构造柱，可以提高房屋结构的整体性；而设置钢筋混凝土圈梁则可以限制散落问题，提高结构的空间刚度与整体稳定性，增强房屋结构的抗震性能。
墙体交接位置应该采用咬合砌筑，尽可能减少门窗的数量，尽量少开洞。应该保证预制板在墙上或者梁上有足够的支撑长度，并且要求相互连接。在墙体砌筑时，可以适量的预埋一些钢筋，用以增强墙的整体性。经验表明，在墙的竖直方向每隔一定距离设置钢筋混凝土拉结带可以显著的提高墙体的整体性。
在进行构造措施设计时应该注意以下几点：①在配筋设计时，应该要注意构件的配筋率的上、下限值。特别是在抗震设计时，既要确保构件具备足够的延性，以提高建筑结构的抗震性能，又必须满足构件最小配筋率的要求。②严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。③必须采取有效的通风散热措施，避免墙体因为屋面的温度应力而开裂。④按照抗震设计要求设置的构造柱，在整个建筑高度范围内应该上下连通，上至女儿墙的压顶，下面应该深入基础圈梁50cm，或者深入地面以下50cm，且构造柱与圈梁、楼板以及墙体的拉接必须符合规范要求。
2.8防震缝的设置
最好将砌体结构房屋的平面布置设计为矩形，因为外墙拐角部位遭受破坏的程度要比其他位置严重，矩形结构比其他不规则形状的转角要少，因此，矩形结构房屋在遭受地震时，其破坏程度相对较小。如果收到条件限制，非采用不规则形状不可时，应该设置防震缝，将其划分为形状规则、简单的体型，以降低地震造成的破坏。还有，立面高差超过6米,有错层，并且楼板的高差较大的房屋也应该设置防震缝，因为在错层处、高差变化处等受地震破坏程度大。另外，当房屋各个组成部分的刚度、质量差异巨大时，由于地震作用效应不一致，从而导致扭转或者链接处变形很大而造成很大的破坏，因此，也应该设置防震缝。
3结束语
我国现在仍然处于社会主义初级阶段，经济还处于发展阶段，而且地区经济发展极不平衡，虽然，砌体结构由于抗震性能差，已经逐渐退出了城市现代建筑市场，但是，由于其具有成本低、施工简单等特点，在今后的很长一段时间内，多层砌体结构房屋仍然在我国的偏远城市、中小城镇以及广大的农村中有着很大的发展空间。因此，砌体结构房屋设计也有很大的发展空间，设计人员必须严格执行规范要求，认真负责的设计好每一座多层砌体房屋，为人们提供一个安全、舒适的住所。
参考文献：
[1]郭发俊.多层砌体房屋设计中的抗震构造措施[J].工程设计与研究,2010,(01).
[2]陈维超.砌体结构房屋抗震概念设计[J].山西建筑,2008,(23)
[3]张玮,宋琛年,韦海余.砌体结构的抗震设计浅议[J].山西建筑,2009,(14)
[4]李志强,孙晋垣.浅谈多层砌体房屋的抗震设计[J].山西建筑,2009,(05).
浅谈砌体结构裂缝 篇5
关键词：砌体结构,裂缝,原因,措施
由砖、石或各种砌块等块体通过砂浆铺缝砌筑而成的结构称为砌体结构。由于砌体结构的材料来源广泛, 施工设备和施工工艺较简单可以不用大型机械, 能较好地连续施工, 还可以大量地节约木材、水泥和钢材, 相对造价低廉, 因而得到广泛应用。砌体中出现的裂缝不仅影响建筑物的美观, 而且还造成房屋渗漏, 甚至会影响到建筑物的结构强度、刚度、稳定性和耐久性, 也会给房屋使用者造成较大的心理压力和负担。
1 砌体结构裂缝的危害
砌体结构出现裂缝和产生变形对建筑物的危害主要表现在结构安全性和房屋使用功能两个方面, 砌体结构受力裂缝的出现预示着结构承载力可能不足, 结构变形的出现虽然对砌体抗压承载力没有直接影响, 但贯穿性裂缝的形成会降低结构的整体稳定性和抗震性能。外墙、楼板和屋面结构裂缝会影响结构防水, 造成房屋渗漏, 明显的结构裂缝或较大的变形会影响建筑物的美观。随着我国墙改、住房商品化的进展, 人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高, 对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严格。由于建筑物的质量低劣, 如墙体开裂、渗漏等涉及的纠纷或官司也越来越多, 建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准。因此加强砌体结构, 特别是新材料砌体结构的抗裂措施, 已成为工程质量、国家行政主管部门, 以及房屋开发商共同关注的课题。
2 产生裂缝原因
2.1 温度裂缝
温度裂的变化会引起材料的热胀冷缩, 当约束条件下温度变形引起温度应力集中够大时, 墙体就会产生温度裂缝, 最常见的裂缝是门窗洞边的正八字斜裂缝, 平顶屋面下或屋顶圈梁下沿压 (块) 灰缝的水平裂缝, 以及水平包角裂缝 (包括女儿墙) 。导致平屋顶处温度裂的原因是顶板的温度比其下面的墙体高得多, 而砼顶板的线膨胀系数又比砖砌体大得多, 故顶板和墙体间的变形差在墙体中产生很大的拉力和剪力, 剪应力在墙体内的分布为两端附近较大, 中间渐小, 顶层大, 下部小, 温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定, 不再继续发展, 裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。
2.2 干缩裂缝
烧结粘土砖, 包括其它材料的烧结制品, 其干缩变形很小, 且变形完成比较快。只要不使用新出窑的砖, 一般不要考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。但对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。对于砼砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体随着含水量的降低, 材料会产生较大的干缩变形。如砼砌块的干缩率为0.3~0.45mm/m, 它相当于25-40℃的温度变形, 可见干缩变形的影响很大。轻骨料块体砌体的干缩变形更大。干缩变形的特征是早期发展比较快, 如砌块出窑后放置28d能完成50%左右的干缩变形, 以后逐步变慢, 几年后材料才能停止干缩。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀, 脱水后材料会再次发生干缩变形, 但其干缩率有所减小, 约为第次的80%左右。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。如房屋内外纵墙中间对称分布的倒八字裂缝;在建筑底部一至二层窗台边出现的斜裂缝或竖向裂缝;在屋顶圈梁下出现的水平缝和水平包角裂缝;在大片墙面上出现的底部重、上部较轻的竖向裂缝。另外不同材料和构件的差异变形也会导致墙体开裂。如楼板错层处或高低层连接处常出现的裂缝, 框架填充墙或柱间墙因不同材料的差异变形出现的裂缝;空腔墙内外墙用不同材料或温度、湿度变化引起的墙体裂缝, 这种情况一般外墙裂缝较内墙严重。
2.3 其它裂缝
这些裂缝包括:混凝土构件变形导致的砌体裂缝, 如当挑梁上填充墙、梁相继同步施工致使挠度过大, 其上砌体产生内低外高斜裂及与外纵墙之间的竖缝等;砌体本身承载力不足如砖柱承载不足时在下部1/3高度处出现的竖缝砌体构造要求不良如施工洞留置和拉结筋放置不当造成的洞边缝;施工质量差造成的缝, 如砌体通缝, 灰缝砂浆不饱满, 含水率掌握不当, 脚手眼设置不当, 组砌不当等。
3 裂缝的防治措施
在目前的技术经济水平下, 尚不能完全防止和杜绝由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。只能通过一些合理的构造措施, 使砌体房屋墙体的裂缝的产生和发展达到可接受的程度。
3.1 预防措施
3.1.1 首先要作好地基处理, 严格控制地基
不均匀沉降, 尤其对松软土、填土及湿陷性黄土地基进行必要的夯实和加固处理, 避免地基浸水引起不均匀沉降。
3.1.2 严格按规范规定在适当的位置设置
沉降缝, 尽量减小地基的不均匀沉降差, 在抗震区适当设置基础梁, 合理设置伸缩缝, 最大间距不超过50米。
3.1.3 砌体结构现浇混凝土构件浇筑后, 在
其上覆盖塑料薄膜和草包或油布, 以加强混凝土的保湿、保温养护。
3.1.4 合理组织施工, 在混凝土制作的过程
中在下料、搅拌、浇注、振捣等环节严格进行过程控制。改善水泥性能, 合理减少水泥用量, 降低水灰比, 要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m3以下, 水灰比在0.6以下, 选用良好的粗、细骨料和合适的坍落度。
3.2 出现裂缝后的处理措施
3.2.1 嵌缝填补法。
将裂缝两侧抹灰凿掉, 并清理干净, 采用M10聚合水泥砂浆, (掺入107胶) , 用勾缝刀、抹子、刮刀等工具将砂浆填入缝内, 然后重新抹灰, 经过一段时间后, 填严的裂缝还会开裂, 但一般要比原来小许多, 可用白胶泥填补, 最终可以从外观上消除裂缝。此法对微型小裂缝最适宜。
3.2.2 在墙体单侧或两侧加钢筋网加固法。
先将墙体的抹灰铲去, 刷洗干净, 用U形钢筋按一定的间距钉入砖缝, 以固定钢筋网, 再用M10水泥砂浆分层抹平。这种方法通常用于对裂缝大于1mm的贯通裂缝的处理。
3.2.3 剔缝埋入钢筋法。
在裂缝处每隔5皮砖剔开一道砖缝, 每边长50cm, 深5cm, 各埋入1φ6钢筋, 钢筋端部加直钩, 钩子深入砖墙裂缝中, 用M10水泥砂浆灌缝。采用此法应注意不要在墙体的两侧剔同一条缝, 且必须在加固好一面、砂浆达到一定强度后再处理另一面, 防止因扰动而降低砂浆强度, 另应注意浇水养护。
3.2.4 钢筋混凝土联结法。
在裂缝处, 每隔8~10皮砖, 抽砖嵌入预制钢筋混凝土块, 四周要清扫干净, 润水以M10水泥砂浆砌筑, 保证四周密实且按原砖墙砌法及裂缝走向而定, 混凝土标号C15, 内配φ4钢筋, 其他部位以M10水泥砂浆填补密实。
3.2.5 加设拉条法。沿裂缝每隔5皮砖钻孔
4个, 分别埋入φ10螺栓和φ6 S形钢筋拉杆将裂缝两侧螺栓焊接, 然后以M10水泥砂浆将砖洞及裂缝补抹。
3.2.6拆砖重砌法。裂缝处拆除50~100cm长砖墙, 用比原设计标号高一级且不低于M5的砂浆重新按原砌体走向进行砌筑, 新老砌体结合密实。处理时要注意拆除一处修补一处并注意安全。
结束语
对于我国现有的民用建筑, 墙体裂缝是困扰多年的质量问题。我们应从设计和施工阶段提早采取措施来加以预防。如果遇到建筑物出现裂缝, 首先要查明并分析裂缝和变形产生的原因, 评估其对结构的危害程度, 确定有效的补强加固措施。
参考文献
[1]何星华, 高小旺.建筑工程裂缝防治指南[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.[1]何星华, 高小旺.建筑工程裂缝防治指南[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.
浅谈砌体结构加固 篇6
整体加固方法有增设抗测力结构、捆绑法增设构件、改变受力形式加固等。增设抗测力结构包括增设抗震墙、水平支撑、柱间支撑、闭合墙段、设置钢筋混凝土边框等;捆绑法是在原砌体结构中加混凝土构造柱 (组合柱、约束住) 和圈梁, 形成约束砌体结构体系;或拆除部分抗震墙, 减少地震力;采用钢拉杆、长锚杆、外加柱或圈梁增强纵横墙的连接;增设满足楼屋盖支撑长度的托梁;在建筑物纵向、横向、竖向增设预应力拉杆;预制楼盖或预制屋面上增浇钢筋混凝土叠合层。
构件加固方法有钢筋混凝土面层加固法、砂浆面层加固法、混凝土加大截面法、外包型钢加固法、砌体托换加固法、外粘纤维材料加固法。下面我们着重介绍这几种加固方法。
1. 钢筋混凝土面层加固法:
该法就是通常所说的钢筋网夹板墙, 加固砌体墙可大幅度提高墙体的受压、受剪承载力, 大幅度提高刚度和抗震性能, 该法施工工艺简单, 并具有成熟的设计和施工经验, 是砌体结构加固最常用的方法, 但现场施工的湿作业时间长, 对生产和生活有一定的影响, 且加固后的建筑物面积有一定的减少。
2. 水泥砂浆面层加固法:
该法属于复合截面加固法的一种, 其优点与钢筋混凝土面层加固法相近, 但提高承载力不如前者, 适用于砌体墙的加固。砂浆面层加固按材料组成分为三种, 即高强度等级的水泥砂浆面层、水泥砂浆内配置钢筋网面层、聚合物砂浆和钢绞线面层, 三种方法均可不同程度的提高墙体的受压、受剪承载力, 提高砌体刚度提高抗震性能。砂浆面层施工可采用喷涂, 也可采用手工抹制, 是砌体结构加固中较常用的方法。在水泥砂浆中如果掺入短玻璃纤维丝, 形成具有较高抗拉强度和抗裂性能的复合材料, 经济合理, 便于施工, 增强加固效果。
3. 混凝土加大截面法:
该法是用钢筋混凝土、钢筋网砂浆围套加固砌体柱, 从而加大砌体柱的截面面积, 显著提高构件承载能力和变形能力。常用的是外加钢筋混凝土加固, 包括侧面外加混凝土层加固和四周外包混凝土加固两类。
(1) 侧面外加混凝土加固
当砖柱承受较大的弯矩时, 常常采用仅在受压增设混凝土层或双面增设混凝土层的方法予以加固。
采用侧面加固时, 新旧柱的连接结合非常重要, 应采取措施保证两者能可靠的共同工作。因此, 两侧加固应采用连通的箍筋;单侧加固时应在原砖柱上打入混凝土钉或膨胀螺栓等物件, 以加强两者的连接。此外, 为了使混凝土与砖柱更好地, 无论单侧加固还是两侧加固, 应将原砖柱的角砖每隔300 mm打去一块, 使后浇混凝土嵌入砖柱内。施工时, 各角部被打去的角砖应上下错开, 并使施加预应力顶撑, 以保证安全。
混凝土强度等级宜用C15或C20, 受力钢筋距砖柱的距离不应小于50mm, 受压钢筋的配筋率不应小于0.2%, 直径不应小于8mm。
侧面外加混凝土层加固后的砖柱成为组合砖砌体。其受压承载力可按式计算。
(2) 四周外抱混凝土加固
四周外包混凝土加固砖柱的效果较好, 对于轴心受压砖柱及小偏心受压砖柱, 其承载力的提高尤为显著。
外包层较薄时也可采用沙浆, 沙浆的强度等级不宜低于M7.5。外包层内应设置Φ4～Φ6的封闭箍筋, 间距不宜超过150mm。
由于封闭箍筋的作用, 使砖柱的侧向变形受到约束, 其受力类似网状配筋砖砌体。
4. 外包型钢加固法:
该法也称湿式外包钢加固法, 在构件四周或两个角部包以型钢并焊接缀板, 对原柱形成约束, 提高砌体柱承载力和抗变形能力, 受力可靠、施工简便、现场工作量较小, 但用钢量较大, 且不宜在无防护的情况下用于60度以上高温场所。适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸, 但又要大幅度提高其承载能力的构件加固。该法属于传统加固方法, 其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少, 受力较为可靠, 但需采用类似钢结构的防护措施。
5. 砌体托换加固法:
该法是指构件有严重缺陷和裂缝的部分用新的砌体代替, 适用于砌体墙的加固。必要时托换前应对原构件加以有效的支顶, 应对原结构、构件在施工全过程中的承载状态进行验算、观测和控制。托换部分的材料强度等级不应低于建造时规定的强度等级, 砂浆强度宜比原设计提高一级, 用整砖填砌。
6. 外粘纤维材料加固法:
纤维增强复合材料在砌体结构加固中主要应用在柱的抗剪加固, 环绕型粘贴在构件四周、或U形粘贴在梁的两个侧面和底面、或粘贴在构件侧面, 提高抗剪承载力和抗震能力, 提高柱的延性;抗震墙加固是纵横向或斜向交叉分条粘贴在墙的侧面, 与水平力作用下砌体中的主应力方向相应, 使砌体受力更均匀, 对砌体的有效约束面积增大, 有利于维持砌体的整体性, 提高砌体的抗剪能力, 从而使得砌体加固效果更明显。
上面详细介绍的几种加固方法在工程实践中都有其一定的可行性, 通过这些加固方法处理后的砌体结构房屋, 往往都能够较好的提高结构的安全性从而满足建筑物的使用功能。尽管如此, 我们还应该看到这些加固方法仍然存在着一些不足, 不能解决砌体结构结合面上抗剪强度很低的问题, 即加固部分和原有构件之间存在着整体受力问题, 从而使得加固部分的作用不能充分发挥。解决这个问题目前常用的方法是在原构件和新加部分内设置水平拉筋, 但是这种方法施工起来往往不太方便, 很难使加固构件真正共同作用。目前开发生产的一些新型多功能建筑胶粉粘接力强, 施工起来也比较简单, 其自身的抗剪强度及粘接力都大于混凝土和砂浆自身的强度, 能够提高加固体结合面上的抗剪强度, 从而为我们在砌体加固过程中提供了一种新的选择
摘要：砌体结构由于材料来源广泛, 施工方便, 相对造价低廉, 因而得到了普遍的应用。但由于设计、施工等方面的原因, 在工程中常常出现墙体的强度不足, 墙体错位和变形, 甚至墙体局部倒塌等事故。因此, 在工程中应采取适当的方法对结构进行加固。
关键词：砌体结构,整体加固,构件加固,承载力,抗震
参考文献
[1]董吉士等编著.房屋维修加固手册[J].中国建筑工业出版社.1988-10.
[2].JGJ/T12004.混凝土小型空心砌块建筑技术规程[S]
砌体结构地震破坏模式研究 篇7
砌体结构不同于框架结构体系, 由墙承受上部荷载和抵抗地震力作用。在上世纪九十年代以来的砌体结构建筑中, 一系列的构造措施诸如圈梁、构造柱的引入极大程度上的增强了结构的整体刚度。但受制于结构形式, 其刚度仍远远不及其他结构体系。需要对其破坏模式进行研究。
1 砌体结构地震破坏特征
2008年5月12日, 我国四川汶川发生了里氏八级地震, 地震造成了严重的经济财产损失和人员伤亡情况。造成严重经济财产损失和人员伤亡的一个重要原因就是以砌体结构为代表的当地建筑发生严重的破坏。当地多层居民住宅、学校建筑等多为上世纪90年代以后兴建的砖混结构建筑, 整体性较差, 未能达到结构抗震设计所要求的设计三原则。
512地震对汶川地区建筑物破坏极大, 但经过调查, 仍可以分析出其对于砌体结构的破坏具有如下特征:
1.1 横墙破坏
众所周知, 在砌体结构设计中往往采用横墙承重或者纵横墙承重的传力路径。而在地震作用时, 由于横墙本身自重较大, 地震反应同时较大。在横向地震剪力作用下承重横墙剪切破坏严重, 易形成与水平方向程45度的剪切破坏, 导致结构构件严重破坏, 最终导致建筑倒塌。
造成这种破坏形态的主要原因是由于结构采用横墙承重的布局, 同时由于建筑物使用功能的特点, 要求采用的大开间, 大洞口等一些列削弱墙体的行为, 造成承重墙体刚度过大, 易形成严重的破坏。同时, 该地区建筑物构造措施的施工也未能严格按照国家相关标准进行, 导致圈梁、构造柱无法有机的连接为一个整体达到提高整体稳定性的目的, 但却产生了构件之间变形的相互影响, 未能有效的提高建筑结构的抗震承载力。在地震力作用初期, 墙体迅速沿水泥砂浆灰缝形成上下贯通的通缝, 致使部分墙体平面外失稳, 从而整体垮塌造成严重的人员伤亡。墙体的垮塌加速了剩余墙体贯通裂缝的形成, 最终导致汶川地区大量民用建筑发生倒塌, 危及人民财产安全。
1.2 底框结构的整体塌陷
在上世纪90年代兴建的建筑中, 很大一部分采用了底框结构的设计方法。顾名思义底框结构就是将砌体结构房屋的首层采用框架结构代替。由于框架结构具有空间布置灵活等诸多优点, 大量居民住宅一层设计为临街商铺的使用要求加速了底框结构的推广和应用。底框结构的存在缺失极大程度的丰富了建筑的使用功能, 但是由于框架结构本身柔性连接的特点, 对底框结构的抗震承载力造成了严重影响。由于上部结构采用砖砌体, 上部结构刚度大、质量大、结构自振周期短;而一层采用框架结构, 刚度小、质量轻、自振周期长。这就导致了512地震时, 位于一层的框架部分同时受到上部结构惯性作用和有基础传递的地震力共同影响导致框架柱横向剪断, 最终导致底层框架竖向承载能力不足而整体压垮的情况。地震中大部分人员伤亡都是有这种结构形式的破坏造成的。
1.3 预制楼板的破坏
上世纪八九十年代, 居民住宅等建筑往往由于工期、成本的原因, 会有相当一部分楼面采用预制楼板做法。相较于现浇混凝土楼板, 预制板由于可以在工厂预制, 避免了在工程现场对于混凝土龄期、养护多多方面的要求, 可以很多程度的加快工期。但预制楼板本身存在严重的问题。砌体结构中, 墙体为刚性, 同样楼板也为刚性。但是由于现有的技术条件限制, 无法做到预制楼板与砌体墙之间可靠的刚性连接, 这就造成了预制楼板与砌体连接部位的薄弱性的产生。在实际震害发生时, 楼面破坏就是发生在连接处。易形成大面积楼板脱落, 造成人员坠亡等伤害事故。
2 砌体结构理想破坏模式
根据我国现行《砌体结构设计规范》规定, 砌体结构破坏应避免发生脆性破坏, 同时应保证在罕遇烈度地震发生时, 建筑物主体结构应保持原有功能不被破坏。附属结构应采用吸能减震等理念对地震能进行消散, 保证主体结构不发生严重塑性变形。同时对于结构的破坏顺序也应通过合理的设计按照非承重纵墙、窗间墙、承重横墙的顺序发生破坏。
3 建议
本文通过汶川地震为载体, 总结和分析了几种砌体结构地震破坏的主要问题并提出了问题产生的基本原因。对日后砌体结构的设计提出如下建议:
(1) 合理选择传力路径。砌体结构力的传递途径相对复杂, 合理选择传力途径不但可以优化计算简图, 还可以完善结构设计, 根据不同的结构采用横墙承重和混合承重的方式可以有效缓解地震反应过大的问题。
(2) 合理选择结构形式。在震害中破坏严重的底框形式主要是由于底部框架结构横向刚度不足造成。为了取得底层的灵活空间和结构抗震的安全性。设计时可以考虑将底部框架加入适量的剪力墙以抵抗地震剪力作用。
(3) 严格遵守国家规范法规的规定, 严格淘汰落后技术, 对于预制板应严格取缔, 同时应严格遵守《抗规》中关于砌体结构圈梁、构造柱设置的规定, 通过圈梁构造柱的设置达到增强砌体结构整体性的要求。
(4) 采用诸如橡胶隔振制作和阻尼器的措施从地震破坏的源头结局问题, 通过橡胶隔震支座和阻尼器可以改变建筑物的自振周期, 使之远离地震的周期, 达到避免共振减小破坏的目的。
摘要：长期以来由砖混结构为主要代表的砌体结构在我国房屋建筑结构中占了很大的部分。砖砌块因其取材广泛, 价格低廉, 同时具备良好的抗压能力, 在多层、底层建筑中具有广泛的应用。但是, 由于砌体结构抗剪、抗拉能力薄弱, 受地震力作用时破坏严重。本文讨论砌体结构地震破坏模式, 并提出相关抗震加固解决措施。
关键词：砌体结构,地震
参考文献
[1]中国建筑科学研究院.2008年汶川地震建筑震害图片集[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.China Academy of Building Research.Illustrations of Damaged Buildings after Wenchuan Earthquake[M].Beijing:China Architecture&Building Press, 2008.
砌体结构裂缝简单鉴别方法 篇8
砌体结构裂缝是工程中比较普遍的质量病害。由于我市20世纪80年代建筑市场上盲目提高工程进度的不良风气横行, 导致很多工程质量难以保证。因此, 很多建筑物陆续出现砌体裂缝问题。裂缝的出现降低了墙体的质量, 如安全性、整体性、耐久性和抗震性能, 同时砌体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成不良影响, 在很多情况下裂缝的发生与发展还是大事故的先兆, 对此必须认真分析, 妥善处理。
根据多年来砌体施工、砌体裂缝的解决经验, 现将砌体结构裂缝原因鉴别方法概括为:把握好四个判定依据, 一要观察裂缝产生的位置, 二要观察裂缝产生的形态, 三要确定裂缝出现的时间, 最后结合裂缝的发展过程对裂缝产生原因加以全面、细致的分析, 找出原因加以防治。
1常见砌体结构裂缝的原因
为掌握好砌体结构裂缝的鉴别, 现将常见砌体结构裂缝原因作以概括说明。砌体结构裂缝原因较复杂, 一般可分为温度裂缝、收缩变形、地基不均匀沉降、设计构造不当、材料质量差、荷载或应力过大、施工质量低劣等几大类原因。裂缝最常见的原因是温度裂缝和地基不均匀沉降。
1.1温度变形或材料收缩的几类常见原因
1.1.1屋盖与砖墙温度变形不一致。
1.1.2砖墙长度太大, 没有设伸缩缝, 造成贯穿房屋全高的竖向裂缝。
1.1.3现浇钢筋混凝土收缩引起砖墙裂缝。
1.2地基不均匀沉降包括:地基沉降差大地基局部塌陷;地基冻胀;地基浸水;地下水位降低;相邻建筑影响。
1.3砌体裂缝原因还有结构设计方面、材料方面、结构荷载或应力过大等原因。
2砌体结构裂缝原因的鉴别方法
砌体裂缝的原因很多, 上述是比较常见的一些原因。由于砌体的各种裂缝性质、危害和处理方法差异很多, 例如砌体因受压能力不足而产生竖向裂缝是构件达到临界状态的反映, 必须及时采取措施加固或卸荷;而常见的温度裂缝, 一般不危及结构安全而无需加固等等, 因此准确地鉴别裂缝十分重要, 上述有关内容可作裂缝鉴别参考。由于设计构造不当、材料或施工质量低劣造成的裂缝比较容易鉴别, 因此, 下面着重介绍鉴别温度、沉降和荷载三类常见裂缝。
2.1根据裂缝位置鉴别
温度裂缝:多数出现在房屋顶部附近, 以两端为最常见, 裂缝在纵墙和横墙上都可能出现。在寒冷地区越冬又没采暖的建筑有可能在下部出现冷缩裂缝。位于房屋长度中部附近的竖向裂缝, 可能是温度或收缩造成的, 也可能是沉降差造成, 准确鉴别还应根据下述其他条件判别。
沉降裂缝:多数出现在房屋的下部, 少数可发展到2~3层, 对等高的长条形房屋裂缝位置大多出现在沉降变化较大部位附近, 一般都出现在纵墙上, 横墙上的裂缝较少见。当地基性质突变时也可能在房屋顶部出现裂缝, 并向下延伸, 严重的可贯穿房屋全高。
荷载裂缝:多数出现在砌体应力较大部位, 可以在房屋低层、也可能在其他各层中产生, 当轴心受压柱因应力过大而产生的裂缝往往出现在柱下部1/3高度附近, 出现在柱上、下端的裂缝较少见, 除了局部承载力不足。梁或梁垫下砌体的裂缝大多数是局部承载力不足而造成的。
2.2根据裂缝形态特征鉴别
温度裂缝:最常见的是斜裂缝, 形状有一端宽别一端细和中间宽两端细两种;其次是水平裂缝, 在平屋顶下砌体中的水平裂缝有的通长, 但多数呈断续状, 每段裂缝中间的宽两端的细;在厂房与生活间连接处的水平裂缝一般是连续的, 缝宽变化不大;第三是竖向裂缝, 因纵向收缩而导致通长竖向缝, 其宽度变化不大。
沉降裂缝:较常见的也是斜裂缝, 通过门窗口的, 靠近洞口处缝宽, 逐渐斜向延伸, 裂缝变细;其次是竖向裂缝, 不论是房屋上部或贯穿全高或窗台下的裂缝, 其形状多数是上宽下细;水平裂缝较少见, 有的出现在窗角, 靠窗口的一端宽, 另一端细, 有的是地基局部塌陷而形成, 往往缝宽较大。
荷载裂缝:受压构件的裂缝主向与应力一致, 裂缝中间宽, 两端细;受拉裂缝与应力方向垂直, 较常见的是沿灰缝开裂;受弯裂缝往往在截面的受拉区一侧较宽, 受压区较少出现裂缝, 多数裂缝沿灰缝开展;砖砌平拱在弯矩和剪力共同作用下可能产生斜裂缝;受剪裂缝与剪作用方向一致, 可能是水平, 也可能是垂直。
2.3根据裂缝出现时间鉴别
温度裂缝:大多数在经过夏季或冬季后形成。
沉降裂缝:大多数出现在房屋建成后不久, 也有少数工程在施工中明显开裂, 严重的甚至无法继续施工。
荷载裂缝:大多数发生在荷载突然增加时, 如大梁拆除去撑后, 可能在梁或梁或梁垫下砌体出现裂缝、或在柱、墙上产生裂缝;又如水池、筒仓等投入使用时, 池或筒壁受力过大而开裂;再如砖砌砌平拱在拆除模板支撑后开裂。
2.4根据裂缝发展变化鉴别
温度裂缝:随气温变化而变化, 在温度最高或最低时, 裂缝宽度、长度最长、数量最多, 但发展变化的总趋势不会无限制地扩展恶化。
沉降裂缝:裂缝数量、宽度和长度随时间及地基变形加大而增加, 一般在地基变形稳定后, 裂缝不再发展, 极个别的地基产生剪切破坏而造成建筑物倒塌。
荷载裂缝:如荷载已接近临界值, 则裂缝不断发展, 可能导致结构破坏倒塌。例如受压构件因应力过大而出现的裂缝, 开始是断续的细裂缝, 随着荷载的增加或作用时间延长, 这些裂缝不断扩展。
3结论
多层砌体结构房屋震害调查 篇9
此次调查以建筑层数3至6层的多层砌体结构为主, 墙体材料包括空心粘土砖、实心粘土砖及混凝土空心砌块, 墙厚240m/m。墙体承重体系有:纵墙承重、横墙承重、纵横墙承重, 以预应力空心板装配式钢筋混凝土楼 (屋) 盖为主, 并设有混凝土圈梁及构造柱。
2 震级及烈度
绵竹及调查的其他四个地区建筑物抗震设防的基本烈度为7度, 而本次汶川大地震的震级达到8级, 估计这五个地区的地震烈度为8-11度, 远大于7度。
3 多层砌体结构房屋交叉裂缝
墙体上的斜裂缝主要是由于水平地震作用下, 在与水平地震作用走向大体一致的墙体引起的主拉应力超过墙体的抗拉强度所致。当地震反复作用时, 即形成交叉斜裂缝。这是比较常见的震害现象, 几乎在所有的受损房屋上都能发现。
从裂缝出现的数量看, 多以交叉主裂缝居多, 很少出现数量多的密集平行裂缝情况, 墙体表现出脆性特征。
由于底层地震剪力比上层大, 所以底层的这种裂缝较上层严重。沿结构的高度方向, 受损一般呈现下层重、向上逐渐减轻的特点。图1为汉旺客运站职工宿舍楼, 第一、二层横墙、纵墙出现较大的交叉裂缝, 随着层数的增加, 墙上的裂缝逐层减轻, 一些墙体出现了单向斜裂缝, 再轻损伤楼层在洞口角部出现短裂缝。
贯穿的交叉裂缝则在纵墙上也是普遍存在。由于门窗洞口对连续性的墙体有一定的削弱作用, 所以这些裂缝多集中在洞口周围的窗间墙和窗下墙附近。图2为映秀镇漩口中学教学楼外纵墙窗洞周围墙体破交叉裂缝。
多层砖混房屋的纵墙开洞率偏大, 窗间墙宽度偏小, 水平地震作用沿房屋纵向的结果常导致纵墙薄弱部分——窗间墙的开裂。窗间墙的破坏情况有:很窄的窗间墙为弯曲型破坏, 窗间墙的上下端, 轻者出现水平裂缝, 重者四角压碎崩落, 如图3;稍宽的窗间墙, 轻者出现交叉斜缝, 裂缝的坡度较陡, 重者裂缝的两侧的砖砌体碎裂甚至崩落, 竖向荷载很大时, 甚至压溃, 如图4;宽窗间墙一般只出现斜率较小的交叉斜缝, 严重的, 裂缝很宽, 裂缝附近砌体破碎, 除烈度很高时外, 很少见砌块崩落或者压塌, 如图5。调查中还发现, 同一片墙上各个窗间墙宽窄不一时, 就会出现应力不均, 总的抗剪强度降低。地震作用在各个窗间墙间按照它们的侧移刚度大小分配的, 宽窗间墙, 在考虑弯曲、剪切变形后, 其侧移刚度比窄窗间墙大得多, 承受了更多的地震作用而首先出现交叉裂缝, 刚度、强度随之降低。地面运动继续, 其他窗间墙就要额外承担宽窗间墙因刚度降低而转移来的地震作用, 接着出现破坏, 从而造成窗间墙各个击破。
汶川地震震害现象中出现窗下墙的破坏现象也很常见。震区内一些采用混凝土预制板的多层房屋, 窗间墙未破坏, 而窗洞上下的窗下墙发生了交叉裂缝, 图6所示为汉旺镇某沿街建筑窗下墙破坏。特别是当这些房屋未设置钢筋混凝土圈梁时, 或者因放置暖气片而将窗下墙减薄时, 窗下墙的交叉裂缝现象更为普遍。主要原因是这些房屋的楼盖沿房屋纵向的竖向刚度小, 一片窗下墙加上楼盖后的竖向总弯剪刚度还小于窗间墙的层弯剪刚度。整片外墙如同强柱若梁型框架, 各层窗间墙连成的一根竖向构件, 在水平荷载作用下, 发生整体弯剪变形, 使相邻窗间墙产生竖向错动, 窗下墙因发生很大弯剪变形而出现交叉裂缝。
4 对规范中多层砌体结构设计方法的总结与评价
4.1 总结
我国现行建筑抗震设计规范中对多层砌体结构在水平地震作用下的受力分析涉及到抗震抗剪计算。
在受力分析中, 多层砌体结构一般被简化为由竖向构件墙段和刚性楼盖组成的结构体系, 在水平地震作用下, 结构破坏的部位应出现在竖向构件上, 即窗间墙上。
规范对多层砌体结构房屋总高度、层数、层高和高宽比进行限制以考虑整体弯曲影响, 除此之外的结构设计计算公式及抗震构造措施中并不考虑弯曲影响。
4.2 评价
汶川地震以及国内的试验和理论分析表明, 多层砌体结构在水平地震作用下有明显的弯曲变形, 我们仍将单层墙体研究成果用于多层墙片计算, 对砌体结构在总高度、总层数、高宽比进行限制以及构造等方面采取措施, 并按剪切破坏的简化公式进行分析和抗震构造是非常危险的。
震害现象表明, 许多多层砌体房屋的破坏部位并不是在窗间墙上, 而是在窗下墙上。规范在水平地震作用下砌体抗震性能验算时, 假定楼板在平面内刚度无限大, 各墙肢位移均相等, 由于窗间墙截面小, 认为破坏就发生在窗间墙处。而窗间墙截面与楼板有一定距离且楼板不是刚度无限大, 当弯曲变形产生窗下墙受剪承载力低于窗间墙按规范假定各墙刚度分配地震作用时, 发生窗下墙剪切破坏。出现规范默认的窗间墙破坏模式与震害的窗下墙破坏现象不符。
这种窗下墙的破坏现象相对于窗间墙的破坏现象具有诸多优点, 例如窗下墙非竖向连续墙体且承受竖向荷载小, 破坏后易于修复;窗下墙在水平地震作用下破坏时, 伴随着地震能量的耗散, 内力重分布后, 由窗间墙连同窗间墙上下的墙体共同抗震;窗下墙破坏解体后, 不至于结构的瞬时坍塌, 使结构呈现出更多的延性性质, 是一种延性破坏模式。
5 有待进一步研究的问题
针对汶川地震中多层砌体结构房屋出现窗下墙交叉裂缝的破坏现象, 考虑砌体结构弯曲变形的影响, 类比高层建筑结构设计的原理及方法, 通过建立计算模型, 进行砌体结构房屋在水平地震作用下的受力分析及内力计算, 提出多层砌体结构房屋发生延性破坏模式的条件, 供工程设计使用。
参考文献
[1]汶川地震建筑震害调查与灾后重建分析报告[R].2008, (8) .