第五章-砌体结构工程事故分析与处理

第五章砌体结构工程事故分析与处理•第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•第二节砌体结构工程质量事故原因分析及处理•第三节常用砌体结构加固技术返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•一、砌体结构工程裂缝的种类•砌体结构工程出现裂缝是非常普遍的质量事故。•（一）沉降裂缝•造成地基不均匀沉降的因素很多，如建筑物立面高度差异太大、建筑物平面形状复杂、建筑物地基差异、相邻建筑物间距太小、沉降缝宽度不够等。这些均可造成地基中某些部位的附加应力重叠，致使地基基础产生不均匀沉降。•由沉降而产生的裂缝一般呈４５°的斜裂缝，它始自沉降量沿建筑物长度的分布不能保持直线的位置，向着沉降量大的一面倾斜上升。下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•多层房屋中下部的沉降裂缝较上部的裂缝大，有时甚至仅在底层出现裂缝。•１．沉降裂缝的类型及原因•（１）正八字形裂缝。若中部沉降比两端沉降大（如房屋中部处于软土地基上），使整个房屋犹如一根两端支承的梁，导致房屋纵墙中部底边受拉而出现正八字形、下宽上窄的斜裂缝。•（２）倒八字形裂缝。若房屋两端沉降比中部沉降大（如房屋中部处于坚硬地基上），使整个房屋犹如一根两边悬挑的梁，导致房屋纵墙中部出现倒八字形斜裂缝。•（３）斜裂缝。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•１）若房屋的一端沉降大（如一端建在软土地基上），会导致房屋一端出现一条或数条呈１５°的阶梯形斜裂缝。•２）对不等高房屋，上部结构施加给地基的荷重不同，若地基未做适当处理，沉降量不均匀，将导致在层数变化的窗间墙出现４５°斜裂缝。•３）旧建筑受到新建建筑地基沉降的影响，或新建建筑地基大开挖，引起新建建筑附近的旧建筑墙面出现朝向新建建筑屋面倾斜的斜裂缝。•（４）竖向裂缝。竖向裂缝常出现在底层大窗台下方及地基有突变情况的建筑物顶部。因为窗台下的基础沉降量比窗间墙下基础沉降量要小，从而使窗台墙产生反向弯曲而开裂。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•图５-１所示为一些因地基不均匀沉降引起的裂缝。•２．沉降裂缝处理措施•在对沉降裂缝进行处理之前，应先用在裂缝端部涂石膏的方法，观察裂缝是否稳定。对于已经稳定的沉降裂缝，可选用灌浆法、局部更换法等进行加固处理。•３．沉降裂缝的预防措施•（１）合理设置沉降缝。•（２）加强地基验槽工作，发现有不良地基应及时妥善处理，然后才可以进行基础施工。•（３）加强上部的刚度和整体性，提高墙体的抗剪能力。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•（４）不宜将建筑物设置在不同刚度的地基上，如同一区段建筑，一部分用天然地基，一部分用桩基等。必须采用不同地基时，要妥善处理，并进行必要的计算分析。•（二）温度裂缝•温度裂缝是砌体结构的主要裂缝之一。温度裂缝是由于温度变化不均匀使砌体产生不均匀伸缩，或者砌体的伸缩受到约束而引起砌体开裂。•图５-２中所示为常见的因温度变化而引起的裂缝。•１．温度裂缝的特点•温度裂缝具有如下三个特点：•（１）温度裂缝一般对称分布。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•（２）温度裂缝始自房屋的顶层，偶尔才向下发展。•（３）温度裂缝经１年后即可稳定，不再扩展。•２．温度裂缝的预防措施•（１）按照国家颁布的有关规定，根据建筑物的实际情况（如是否采暖、所处地点温度变化等）设置伸缩缝。•（２）在施工中要保证伸缩缝的合理做法，使之能起作用。•（３）遇有长的现浇屋面混凝土挑檐、圈梁时，可分段施工，预留伸缩缝，以避免混凝土伸缩对墙体的不良影响。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•（４）屋面如为整浇混凝土，或虽为装配式屋面板，但其上有整浇混凝土面层，则要留好施工带，过一段时间再浇筑中间混凝土，这样可避免混凝土收缩及两种材料因温度线胀系数不同而引起的不协调变形，从而避免裂缝。•（５）在屋面保温层施工时，从屋面结构施工完成到做完保温层之间有一段时间间隔，这期间如遇高温季节，则易因温度变化急剧而出现裂缝。故屋面施工最好避开高温季节。•（三）冻胀裂缝•１．冻胀裂缝的形成•当地基土上层温度降到０℃以下时，冻胀性土中的上部水开始冻结，下部水由于毛细管作用不断上升并在冻结层中形成冰晶，体积膨胀，向上隆起。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•隆起的程度与冻结层厚度及地下水位高低有关，一般隆起可达几毫米至几十毫米，其折算冻胀力可达２×１０６ＭＰａ，而且往往是不均匀的，建筑物的自重往往难以抗拒，因而建筑物的某一局部就被顶了起来，引起房屋开裂。一些地基冻胀引起的裂缝如图５-３所示。•２．冻胀裂缝的预防措施•（１）用单独基础，采用基础梁承担墙体质量，其两端支于单独基础上。基础梁下面应留一定孔隙，防止土的冻胀顶裂基础和砖墙。•（２）一定要将基础埋置到冰冻线以下。不要因为是中小型建筑或附属结构，就把基础置于冰冻线以上。有时，设计人员对室内隔墙基础因有采暖而未置于冰冻线以下，从而引起事故。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•（３）在某些情况下，当基础不能做到冰冻线以下时，应采取换土（换成非冻胀土）等措施消除土的冻胀。•（四）因承载力不足引起的裂缝•如果砌体的承载力不能满足要求，那么在荷载作用下，砌体将产生各种裂缝，甚至出现压碎、断裂、崩塌等现象，使建筑物处于极不安全的状态。这类裂缝的产生，很可能导致结构失效，应该加强观测，主要观察裂缝宽度和长度随时间的发展情况，在观测的基础上认真分析原因，及时采取有效措施，避免重大事故的发生。对因承载力不足而产生的裂缝，必须进行加固处理。图５-４所示为一些因承载力不足引起的裂缝。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•（五）地震作用引起的裂缝•１．地震作用引起裂缝的原因•与钢结构和混凝土结构相比，砌体结构的抗震性是比较差的。地震烈度为６度时，对砌体结构就有破坏性，设计不合理或施工质量差的房屋就会产生裂缝。当遇到７~８度地震时，砌体结构的墙体大多会产生不同程度的裂缝，标准低的一些砌体房屋还会发生倒塌。•２．地震作用引起裂缝的预防措施•（１）设置构造柱。•（２）应按结构抗震设计规范要求设置圈梁，注意圈梁应闭合，遇有洞口时，要满足搭接要求。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•除上述砌体结构裂缝形成原因之外，还有一些原因也可能引起砌体结构产生裂缝，如设计构造不当、材料质量不好、施工质量低劣和振动裂缝等。•二、砌体结构裂缝的处理•砌体结构出现裂缝后，是否需要处理，要符合国家标准中相关的规定。•建筑物出现裂缝后，首先要正确区别受力和变形两类不同性质的裂缝。当确认为变形裂缝时，应根据建筑物使用要求、周围环境条件及预计可能造成的危害，做适当处理。若变形裂缝已经稳定了，一般仅做恢复建筑功能的局部修补，不做结构性修补。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•对明显的受力裂缝均应认真分析，其中尤其应重视受压砌体的竖向裂缝、梁或梁垫下的斜向裂缝、柱身的水平裂缝以及墙身出现明显的交叉裂缝。只有在取得足够的依据时，才可不做处理。•（一）砌体结构裂缝的鉴别•砌体结构中常见的温度裂缝，一般不会危及结构安全，通常都不必加固补强；但若裂缝是由于砌体承载能力不足引起的，则必须及时采取措施加固或卸荷。因此，根据裂缝的特征鉴定裂缝的不同性质是十分必要的。•砌体结构裂缝的鉴别方式见表５-１。•（二）砌体结构裂缝的处理原则上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•１．需要处理的裂缝•砌体结构裂缝是否需要处理和如何处理，主要取决于裂缝的性质及其危害程度。对以下情况的裂缝，应及时采取措施加以处理。•（１）明显的受压、受弯等荷载裂缝。•（２）缝宽超过１．５ｍｍ的变形裂缝。•（３）缝长超过层高１／２、缝宽大于２０ｍｍ的竖向裂缝，或产生缝长超过层高１／３的多条竖向裂缝。•（４）梁支座下的墙体产生明显的竖向裂缝。•(5)门窗洞口或窗间墙产生明显的交叉裂缝、竖向裂缝或水平裂缝。•２．常见砌体裂缝的处理原则上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•一般情况下，温度裂缝、沉降裂缝和荷载裂缝的处理原则是：温度裂缝一般不影响结构安全，通过观测判断最宽裂缝出现的时间，用保护或局部修复方法处理即可。对沉降裂缝，要先对沉降和裂缝进行观测，对那些逐步减小的裂缝，待地基基本稳定后做逐步修复或封闭堵塞处理；若地基变形长期不稳定，沉降裂缝可能会严重恶化而危及结构安全，这时应进行地基处理。荷载裂缝一般因承载能力或稳定性不足而危及结构安全，应及时采取卸荷或加固补强等处理方法，并应立即采取防护措施。•（三）砌体结构裂缝的处理方法•１．灌浆修补上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•（１）原理。灌浆修补是一种用压力设备把水泥浆液压入墙体的裂缝内，使裂缝黏合起来的修补方法。•（２）修补工艺。灌浆法修补裂缝可按下述工艺进行：•１）清理裂缝，使其成为一条通缝。•２）确定灌浆嘴位置，布嘴间距宜为５００ｍｍ，裂缝交叉点和裂缝端均应布设。厚度大于３６０ｍｍ的墙体，两面都应设灌浆嘴。在设灌浆嘴处，墙体先钻出孔径大于灌浆嘴外径的孔，孔深为３０~４０ｍｍ，孔内应冲洗干净，并用纯水泥浆涂刷，然后用１∶２水泥砂浆固定灌浆嘴。•３）用１∶２水泥砂浆嵌缝，以形成一个可以灌浆的空间。嵌缝时，应注意将原砖墙裂缝附近的粉刷层剔除，用新砂浆嵌缝。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•４）待封闭层砂浆达到一定强度后，先在每个灌浆嘴中灌入适量的水，然后进行灌浆。灌浆顺序自上而下，当附近灌浆嘴溢出或进浆嘴不进浆时方可停止灌浆。灌浆压力控制在０．２ＭＰａ左右，但不宜超过０．２５ＭＰａ。发现墙体局部冒浆时，应停灌约１５ｍｉｎ，或用水泥临时堵塞，再进行灌浆。在靠近基础或楼板处灌入大量浆液仍未饱灌时，应增大浆液浓度或停灌１２ｈ后再灌。•５）拆除或切断灌浆嘴，抹平孔眼，冲洗设备。•２．填缝修补•砖砌体填缝修补的方法有水泥砂浆填缝和配筋水泥砂浆填缝两种，通常用于墙体外观维修和裂缝较浅的结构，主要用于温度裂缝和不影响结构稳定及安全的沉降裂缝。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•（１）水泥砂浆填缝的修补工序为：先将裂缝清理干净，用勾缝刀、抹子、刮刀等工具将１∶３的水泥砂浆或比砌筑砂浆高一级的水泥砂浆或掺有１０８胶的聚合水泥砂浆填入砖缝内。•（２）配筋水泥砂浆填缝的修补方法，是每隔４５皮砖在砖缝中嵌入细钢筋，然后按水泥砂浆填缝的修补工序进行。•３．局部更换•当砖墙裂缝较宽但数量不多时，可以采用局部更换砌体的办法，即将裂缝两侧的砖拆除，然后用Ｍ７．５或Ｍ１０砂浆补砌。更换的顺序是自下而上，每次拆除４~５皮砖，经清洗后砌入新砖。•４．整体加固法上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•当裂缝较宽且墙身变形明显，或内外墙拉结不良时，仅用封堵或灌浆措施难以取得理想的效果，这时可采用钢拉杆加固法，或用钢筋混凝土腰箍及钢筋杆加固法。•５．剔缝埋入钢筋法•沿裂缝方向嵌入钢筋，相当于加一个“销”将裂缝两侧砌体销住。具体做法为：在墙体两侧每隔５皮砖剔凿一道长１ｍ（裂缝两侧各０．５ｍ）、深５０ｍｍ的砖缝，埋入Φ６钢筋一根，端部弯直钩并嵌入砖墙竖缝，然后用强度等级为Ｍ１０的水泥砂浆嵌填严实，如图５-５所示。施工时，要注意先加固一面，砂浆达到一定强度后再加固另一面，注意采取保护措施使砂浆正常水化。上一页下一页返回第一节砌体结构工程常见裂缝的分析与处理•６．拆砖重砌法•对裂缝较严重的砌体可采用局部拆砖重砌法，如图５-６所示。在裂缝位置拆除２５０ｍｍ（跨裂缝两侧）长砖墙，用比原设计等级高一级的砂浆重新砌筑，新老砌体按规范要求结合密实。注意拆除墙体时，应采取措施保障安全。•７．变换结构类型•当承载能力不足导致砌体裂缝时，常采用这类方法处理。最常见的是柱承重改为加砌一道墙变为墙承重，或用钢筋混凝土代替砌体等。•除了上述方法之外，砌体结构的加固还有压力灌浆、把裂缝转为伸缩缝、托梁加固、外包加固等方法。上一页返回第二节