工程实际中出现裂缝如何处理?
工程实例:某砖混结构住宅6层,一梯二户用砖墙分隔,现浇钢筋混凝土楼板。6度抗震设防,建成后发现,有不同程度的裂缝出现,且上下贯通楼板。
一、裂缝原因分析
经多次会同设计等权威部门分析,该裂缝是楼板现浇混凝土在硬化过程中,由于体积变化,干燥收缩所产生的微裂缝集中在楼板刚度突变的最薄弱处而形成的。在施工过程中,采用商品混凝土水灰比及塌落度均稍大等养护不当(夏季施工)也是常见的原因,同时设计上的欠缺也是导致裂缝没有得到有效控制的原因。
1、建筑方面
该平面设计从功能角度来看还是较为合理的,南侧四个开间两边为居室,中间两间为客厅凹进,北侧五个开间两边为居室,中间为厨房和梯间,中间三间凹进,南北两个凹口内部都有窗,使套内所有空间都有良好的采光和通风。但事实上,却正是这两个凹口存在着不妥:南面的居室进深3.9m,北面的居室进深3.3m,中间卫生间进深2.1m。套用《建筑抗震设计规范》第3.4.2条,“结构平面凹进的一侧尺寸,大于相当投影方向总尺寸的30%”,“楼板的尺寸和平面刚度急剧变化”,“有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%”。而本工程南面凹进32.5%,北面也达27.5%,整个平面局部凹进达60%。同时,本工程有效楼板宽度竟只有该楼板典型宽度的40%,平面刚度变化过大。凹口处的两道纵墙,也被窗孔削弱了大半,使得纵向刚度变得很差。
2、结构方面
通过检查施工图,该结构按常规设计不存在问题,基础采用沉管灌注桩基础;外墙为490mm厚,内墙为240mm厚;每层均设有与楼板整浇的b×h=240×200圈梁,配置4Ф12纵筋,ф6@200箍筋;客厅的楼板厚度为120mm,厨房、卫生间楼板厚80mm,其余楼板厚均为100mm。厨房、卫生间楼板钢筋配置为双层双向,其余楼板钢筋均为双向板布置,支座负筋、分布筋也满足要求。但结构设计时未考虑因3个单元拼接,整个建筑物有2个中间刚度削弱部位因素,对该部位的圈梁与楼板未作加强处理。再则中间卧室的楼板厚度有100mm,而同处在该薄弱部位的卫生间的楼板厚度仅为80mm,却没有出现裂缝。笔者认为卫生间的楼板设计成双层双向配筋是关键,而未考虑双层双向配筋的卧室楼板在负筋切断点附近出现裂缝。
二、设计阶段的控制措施
通过对本例的分析可知,虽然产生裂缝的原因是混凝土干燥收缩所致,防止和控制裂缝产生的措施应包括材料、施工、设计等多方面,但笔者认为设计阶段中建筑专业、结构专业和设备专业间的相互沟通和密切配合,互为对方的创作提供技术支持,互相弥补技术上的欠缺是最有效的解决措施。设计阶段的控制不仅能控制像本例这样的非结构性裂缝,而且也能控制很多危及房屋安全的结构性裂缝。
1、平面设计
在满足基本功能的前提下,力求使所设计的平面规整,就当前大量的住宅体型而言,过于复杂、不规则的平面不多,而大量采用的是规整的单元套型组合而成的条式平面,对这种平面型式应使其尽可能不出现或少出现凹口过深的情况。
2、了解结构体系
按一般情况是先设计建筑平面,再据此确定结构体系。但在实际工作中也有业主方已经确定了结构体系的例子,那么在设计中就应有针对性的考虑。如框架结构,平面设计可较为灵活些;砖混结构,设计时就会有很多限制,在《砌体结构设计规范》和《建筑抗震设计规范》中有关房屋的静力计算规定:如伸缩缝、构造柱、圈梁、窗间墙、墙体高厚比等详细规定必须要遵守。如果平面设计中有楼板刚度突变或建筑物体型特别不规则时,应在适当部位设计变形缝,以避免收缩裂缝产生。
3、了解地基及基础型式
建筑设计还应了解本地区的基本工程地质概况以及习惯采用的住宅基础型式。如采用天然地基作条形基础或片筏基础时,因为避免存在地基沉降,特别是软弱土地区,最终可能使沉降量变大,这时如果建筑平面设计特别不规则就会使不均匀沉降变大,从而导致建筑物出现裂缝,设计时要根据具体情况,可采取《建筑地基基础设计规范》第7.4节中的各种建筑措施加以控制。如果是采用桩基础,则设计时的限制就相对少些。
三、结构设计控制
充分理解建筑设计,深入分析其对控制裂缝的利弊,并在此基础上有针对性地采取结构措施弥补建筑设计中的薄弱环节,尽量避免整个建筑物出现裂缝。
1、地基处理和基础设计
对于结构专业来说,如何充分利用现有地质报告,全面考虑上部结构与基础的共同作用,从而选择一个经济合理的基础型式,这是在结构设计中真正要解决的关键问题之一。从经济学角度看,利用天然地基作浅基础能节省投资,但浅基础沉降量较大,特别是在有软弱下沉层的情况下更是如此,难免会造成较大的不均匀沉降,从而使建筑物产生裂缝。在这种情况下,可以采取《建筑地基基础设计规范》第7.4节中的各种结构措施加以控制,或者采用桩基础的型式,这样对控制沉降较为有利,也可避免出现裂缝。这就要求结构设计人员经过技术经济的综合比较作出合理的选择。本例采用的是桩基础,因而未发现因沉降引起的裂缝。如采用浅基础,就不仅是一些楼板的非结构性裂缝,承重墙体等也可能会出现裂缝。
2、梁、板设计
从本例看,楼板裂缝是发生在每层的同一位置,且均为上下贯通。因为这个部位是楼板的最薄弱位置,裂缝系混凝土干燥收缩所致。但进一步分析可知,混凝土在干燥过程中收缩导致的裂缝在规整的构件中其间距应该是均匀的,细小的,甚至肉眼看不到的。但是当构件的截面尺寸有突变时,往往会集中到一处发生,并且形成较宽的裂缝。本例楼板刚度在裂缝出现部位有一个突变,且在设计中未作有效的控制,产生裂缝就在所难免了。对于这种情况,在结构设计中就应采用将钢筋配置成双层双向,钢筋间距控制在150mm以下,裂缝现象就会大大改善。如果该部位出现了相应的圈梁裂缝或墙体裂缝,那么除了在窗顶设置一道圈梁外,如能在窗底再设一个类似的圈梁,则能在很大程度上避免墙体的裂缝。
3、与设备专业的配合
因电气管道由户内总配电箱分路引出埋入现浇楼板内通往套内各空间的设计,在施工中发现有十几根PVC管子集中在楼板一处,使该处混凝土楼板出现裂缝的情况。这种情况较为隐蔽,事后较难发现。因而在结构设计中应与设备专业配合,避免管线过分集中的现象。如实在无法避免,结构设计就应注意采取适当增加楼板厚度、加大配筋的技术措施。在管道井、烟道穿过楼板处,应根据预留孔洞大小采取相应的构造措施。
为了尽量减少住宅建筑的裂缝现象,笔者认为在设计阶段就应注意采取措施进行控制。从现有的技术来看,只要设计人员平时多注意观察、收集裂缝资料,深入分析研究,设计中采取有针对性的措施,绝大部分的裂缝是能得到控制的。
(毕少媛对本文亦有贡献)
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