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工程項(xiàng)目質(zhì)量管理:施工項(xiàng)目質(zhì)量問題分析示例
一、墻體裂縫分析
在混合結(jié)構(gòu)中墻體裂縫是常見的質(zhì)量問題,引起裂縫的原因有地基不均勻沉降、溫度應(yīng)力、地震力、膨脹力、凍脹力、荷載和施工質(zhì)量等?,F(xiàn)就地基不均勻沉降和溫度應(yīng)力引起墻體裂縫特征分析如下:
(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(chǔ)傳給地基,而地基在荷載作用下,其應(yīng)力是隨深度而擴(kuò)散,深度大,擴(kuò)散愈大,應(yīng)力愈小;在同一深處,也總是中間最大,向兩端逐漸減小。也正是由于土壤這種應(yīng)力的擴(kuò)散作用,即使地基地層非常均勻,房屋地基應(yīng)力分布仍然是不均勻的,從而使房屋地基產(chǎn)生不均勻沉降,即房屋中部沉降多,兩端沉降少,形成微向下凹的盆狀曲面的沉降分布。在地質(zhì)較好、較均勻,且房屋的長高比不大的情況下,房屋地基不均勻沉降的差值是比較小的,一般對(duì)房屋的安全使用不會(huì)產(chǎn)生多大的影響。但當(dāng)房屋修建在淤泥土質(zhì)或軟塑狀態(tài)的粘性土上時(shí),由于土的強(qiáng)度低、壓縮性大,房屋的絕對(duì)沉降量和相對(duì)不均勻沉降量都可能比較大。如果房屋設(shè)計(jì)的長高比較大,整體剛度差,而對(duì)地基又末進(jìn)行加固處理,那么墻體就可能出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。裂縫對(duì)稱的發(fā)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(yīng)力作用使地基產(chǎn)生不均勻沉降而形成的。
當(dāng)房屋地基土層分布不均勻,土質(zhì)差別較大時(shí),則往往在不同土層的交接處或同一土層厚薄不一處出現(xiàn)較明顯的不均勻沉降,造成墻體開裂,其裂縫上大下小,向土質(zhì)較軟或土層較厚的方向傾斜。
在房屋高差較大或荷載差異較大的情況下,當(dāng)未留設(shè)沉降縫時(shí),也容易在高低和較重的交接部位產(chǎn)生較大的不均勻沉降裂縫。此時(shí),裂縫位于層數(shù)低的荷載輕的部分,并向上朝著層數(shù)高的荷載重的部分傾斜。
當(dāng)房屋兩端土質(zhì)壓縮性大,中部小時(shí),沉降分布曲線將成凸形,此時(shí),往往除了在縱墻兩端出現(xiàn)向外傾斜裂縫外,也常在縱墻頂部出現(xiàn)豎向裂縫。
在多層房屋中,當(dāng)?shù)讓哟芭_(tái)過寬時(shí),也往往容易因荷載由窗間墻集中傳遞,使地基不均勻沉降,致使窗臺(tái)在地基反力作用下產(chǎn)生反向彎曲,引起窗臺(tái)中部的豎向裂縫。
此外,新建房屋的基礎(chǔ)若位于原有房屋基礎(chǔ)下,則要求新、舊基礎(chǔ)底面的高差H與凈距L的比值應(yīng)小于0.5~1。否則,由于新建房屋的荷載作用使地基沉降而引起原有房屋、墻體裂縫。同理,在施工相鄰的高層和低層房屋時(shí),亦應(yīng)本著先高、重,后低、輕的原則組織施工;否則,若先施工了低層房屋后再施工高層房屋,則也會(huì)造成低層房屋墻體的開裂。
從以上分析可知,裂縫的分布與墻體的長高比有密切關(guān)系,長高比大的房屋因剛度差,抵抗變形能力差,故容易出現(xiàn)裂縫;因縱墻的長高比大于橫墻的長高比,所以大部分裂縫發(fā)生在縱墻上。裂縫的分布與地基沉降分布曲線密切有關(guān),當(dāng)沉降分布曲線為凹形時(shí),裂縫較多的發(fā)生在房屋下部,裂縫寬度下大上小;當(dāng)沉降分布曲線為凸形,裂縫較多的發(fā)生在房屋的上部,裂縫寬度上大下小。裂縫分布與墻體的受力特點(diǎn)密切有關(guān),在門窗洞口處,平面轉(zhuǎn)折處、層高變化處,由于應(yīng)力集中,往往也就容易出現(xiàn)裂縫;又因墻體是受剪切破壞,其主拉應(yīng)力為45。所以裂縫也成45傾斜。
為了防止地基不均勻沉降引起墻體開裂,首先應(yīng)處理好軟土地基和不均勻地基,但在擬定地基加固和處理方案時(shí),又應(yīng)將地基處理和上部結(jié)構(gòu)處理結(jié)合起來考慮使其能共同工作;不能單純從地基處理出發(fā),否則,不僅費(fèi)用大;而效果亦差。在上部結(jié)構(gòu)處理上有:改變建筑物體型;簡化建筑物平面;合理設(shè)沉降縫;加強(qiáng)房屋整體剛度 (如增加橫墻、增設(shè)圈梁、采用筏式基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等);采用輕型結(jié)構(gòu)、柔性結(jié)構(gòu)等。
(二)溫度應(yīng)力引起墻體裂縫分析
一般材料均有熱脹冷縮性質(zhì),房屋結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)不受任何約束,在溫度變化時(shí)能自由變形,那么結(jié)構(gòu)中就不會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力。如果結(jié)構(gòu)受到約束而不能自由變形時(shí),則將在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力或稱溫度應(yīng)力。由溫度應(yīng)力引起結(jié)構(gòu)的伸縮值。
由于鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)a=1.08X10/C,而普通磚砌體的線膨脹系數(shù)為0.5XlO/C,在相同溫差下,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的伸長值要比磚砌體大一倍左右。所以,在混合結(jié)構(gòu)中,當(dāng)溫度變化時(shí),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(chǎn)生溫度應(yīng)力,使房屋結(jié)構(gòu)開裂破壞。
溫度應(yīng)力引起墻體裂縫一般有以下幾種情況:
1.八字形裂縫
如圖4-6所示,當(dāng)外界溫度上升時(shí),外墻本身沿長度方向?qū)⒂兴扉L,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(duì)墻體產(chǎn)生附加水平推力,使墻體受到屋蓋的推力而產(chǎn)生剪應(yīng)力,剪應(yīng)力和拉應(yīng)力又引起主拉應(yīng)力,當(dāng)主拉應(yīng)力過大時(shí),將在墻體上產(chǎn)生八字形裂縫。由于剪應(yīng)力的分布大體是中間為零,兩端最大,因此八字形裂縫多發(fā)生在墻體兩端,一般占二、三個(gè)開間,且發(fā)生在頂層墻面上。
2.水平裂縫和包角裂縫
平屋頂房屋,有時(shí)在屋面板底部附近或頂層圈梁附近,出現(xiàn)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(nèi)推拉力而產(chǎn)生的,包角裂縫實(shí)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(huì)再出現(xiàn)八字形裂縫。有時(shí),外縱墻的水平裂縫也會(huì)出現(xiàn)在頂層的窗臺(tái)水平處。
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(nèi)的推、拉力,使女兒墻根部的砌體外西域女兒墻外傾現(xiàn)象,形成水平裂縫。有時(shí),由于鋼筋混凝土屋面的收縮,也可能使女兒墻處于偏心受壓狀態(tài),從而造成女兒墻上部沿豎向開裂。
此外,在樓梯間兩側(cè)或有錯(cuò)層處的墻體將易產(chǎn)生局部的豎向裂縫,這是由于樓面收縮產(chǎn)生較大的拉力所致。
影響房屋伸縮出現(xiàn)裂縫的原因很多而且復(fù)雜,以上所述的僅是一些常見的情況。為了減少溫度應(yīng)力的影響,可采取合理地設(shè)伸縮縫;避兔樓面錯(cuò)層和伸縮縫錯(cuò)位;加強(qiáng)屋面保溫、隔熱;用油氈夾滑石粉或鐵皮將屋面板和墻體隔離,并在女兒墻根部留一定空隙,使其能自由伸縮且有伸縮余地;采用蓄水屋面域種植屋面;女兒墻設(shè)構(gòu)造柱;加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),提高其抗拉強(qiáng)度等技術(shù)措施。