磚混結(jié)構(gòu)住宅頂層溫度裂縫的防治

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大部分多層磚混住宅頂層砌體，或多或少都存在著裂縫。這種主要由溫度引起的裂縫對結(jié)構(gòu)的耐久性、整體性會(huì)有很大影響，同時(shí)裂縫引起的墻面滲水還會(huì)影響建筑的美觀和居民的正常使用。因此應(yīng)引起各方的重視，特別是設(shè)計(jì)人員的重視。本文對溫度裂縫的成因及控制發(fā)表一點(diǎn)個(gè)人的看法。
    一、溫度裂縫的特征和類型
    住宅房屋溫度裂縫主要產(chǎn)生于房屋頂層端部的兩個(gè)開間，比較嚴(yán)重的次頂層上也會(huì)產(chǎn)生一定的裂縫。
    從墻體上看，縱墻體因長度較長，裂縫要比橫墻的多；墻上所開洞口的面積越大，墻體產(chǎn)生的裂縫也越嚴(yán)重；從結(jié)構(gòu)體形來看，主體長度越長，頂層墻體的開裂也越嚴(yán)重；結(jié)構(gòu)主動(dòng)體的剛度越小，頂層墻體開裂也越大。
    在頂層端部開間的裂縫主要成八字，如果屋面采用預(yù)制多孔板時(shí)，在圈梁頂、預(yù)制板下往往會(huì)產(chǎn)生水平裂縫，而如果是現(xiàn)澆屋面，則在圈梁與砌體之間產(chǎn)生水平裂縫。在門窗洞口四角也會(huì)產(chǎn)生一些斜縫和垂直裂縫。情況嚴(yán)重的，甚至在混凝土構(gòu)造成柱頂部，也會(huì)產(chǎn)生水平裂縫和斜裂縫。
    二、溫度裂縫的原因分析
    磚混凝土結(jié)構(gòu)住宅屋面主要采用現(xiàn)澆混凝土樓板，由于建筑戶型及屋面結(jié)構(gòu)體形的需要，如大開間戶型、斜屋頂?shù)绕渌?，現(xiàn)澆混凝土屋頂應(yīng)用也越來越廣泛，但同時(shí)屋頂產(chǎn)生裂縫的情況也越來越普遍，鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面和磚砌體的線膨脹系數(shù)分別為a1=10×10-6/℃和a2=5×10-6/℃。因而，即使在相同溫度下，也會(huì)產(chǎn)生混凝土屋面相對于磚砌體的位移。由于磚砌體對混凝土現(xiàn)澆板梁位移的約束，在砌體內(nèi)部產(chǎn)生了剪應(yīng)力和拉應(yīng)力，因結(jié)構(gòu)端部的相對位移最大，故端部產(chǎn)生的剪應(yīng)力與拉應(yīng)力也最大，當(dāng)該剪應(yīng)力與拉應(yīng)力大于砌體材料的抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度時(shí)，就產(chǎn)生了上述的溫度裂縫，這是磚混結(jié)構(gòu)頂層端部容易產(chǎn)生溫度裂縫的根本原因。
    當(dāng)膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力大于砌體的抗拉強(qiáng)度τmax>ftk時(shí)，墻體就產(chǎn)生八字裂縫。當(dāng)溫度應(yīng)力超過墻體的抗剪強(qiáng)度τmax>fv時(shí)，墻體就產(chǎn)生水平裂縫。由于應(yīng)力集中的原因，在門窗洞口四角就產(chǎn)生垂直及斜向裂縫。
    三、溫度裂縫的控制和預(yù)防
    ⑴由于現(xiàn)代生活習(xí)慣的改變，大廳、大開間住宅越來越被居民所接受，這也給住宅設(shè)計(jì)時(shí)，控制溫度裂縫帶來了一定的困難，因?yàn)槟軌虺袚?dān)溫度應(yīng)力的墻體，其有效面積越來越小(對大開間住宅顯得尤為明顯)，因此加密設(shè)置混凝土構(gòu)造柱以及加大混凝土構(gòu)造柱的截面，就不失為一種可行的防止頂層溫度裂縫的有效方法。
在設(shè)計(jì)中，一般將建筑頂層端部二開間構(gòu)造柱加強(qiáng)，即把截面加大為350毫米×250毫米，內(nèi)配4Ф14，Ф6@100(每一縱墻加強(qiáng)3根柱)，雖數(shù)幢建筑的總長度均超過規(guī)定設(shè)縫要求，但經(jīng)過數(shù)年的使用，并未出現(xiàn)常有的墻體裂縫。當(dāng)然并不排除還有其它措施在起作用，但決定性的應(yīng)該是由加大的構(gòu)造柱承擔(dān)了溫度變形所產(chǎn)生的應(yīng)力，從而防止了裂縫的產(chǎn)生。
    ⑵在設(shè)計(jì)中，盡可能縮短建筑物的設(shè)縫長度，頂層墻體材料的選擇也不能按常規(guī)設(shè)計(jì)(如頂層墻體一般采用MU7.5磚砌體和M5混合砂漿砌筑)。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，筆者認(rèn)為在端部應(yīng)采用MU10磚砌體和M10混合砂漿砌筑，以提高砌體的抗剪、抗拉強(qiáng)度。對于結(jié)構(gòu)長度較長，頂層墻體開洞較大等其它不利因素較多時(shí)，還可在墻體內(nèi)每高500毫米設(shè)置Фb4@60×60的鋼筋網(wǎng)片。
    ⑶在屋頂隔熱層設(shè)計(jì)中，應(yīng)適當(dāng)加大隔熱層厚度，選擇隔熱性能好的隔熱材料，對于標(biāo)準(zhǔn)較高的住宅，還可采用雙層隔熱。對于外挑鋼筋混凝土檐溝應(yīng)縮小設(shè)縫距離，盡可能使檐溝梁成為內(nèi)藏式檐溝梁。
    ⑷屋面現(xiàn)澆混凝土的施工應(yīng)盡量避開嚴(yán)寒和高溫季節(jié)，并應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行，防止磚混結(jié)構(gòu)圈梁和構(gòu)造柱混凝土強(qiáng)度等級普遍偏低的通病。調(diào)查表明，建筑完工后，不住人與住人的住宅相比，不住人建筑更加容易產(chǎn)生裂縫。因此施工完成后，如不是馬上交付使用的話，最好在頂層每一戶型內(nèi)開一扇窗子通風(fēng)，以減小溫度裂縫的產(chǎn)生。
    ⑸加強(qiáng)房屋的整體剛度，防止因房屋不均勻沉降引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部拉應(yīng)力剪應(yīng)力產(chǎn)生，從而降低結(jié)構(gòu)抵抗溫度應(yīng)力的能力。
    實(shí)踐證明，只要在設(shè)計(jì)施工上，對溫度裂縫保持足夠的重視，一般性的頂層溫度裂縫可以得到有效地避免。