关于砌体结构事故分析与处理的研究

1关于砌体结构事故分析与处理的研究【文摘】近年来,随着国民经济和科学技术的发展，砌体结构的应用范围日趋广泛，由于其应用及结构形式发展较快，我国一直在进行大投资大规模的工程建设,建筑工程事故及重大事故时有发生,已成为人们关注的焦点。为保证建筑物的安全使用,保护公民的生命和财产安全,必须进行事故原因分析和事故处理。因此,对于量大面广的混凝土结构和砌体结构的质量事故的分析和处理等方面作进一步的研究十分有必要。本论文就对混凝土和砌体结构工程施工中易发生的质量缺陷进行了分析,从质量缺陷的种类、产生原因和预防措施等方面进行了详细的论述,并提出了在实际工作中发生质量事故的处理方法,以及举例现如今某些事故的原因分析及其处理方法，来减少事故的发生,保证工程质量。砌体出现裂缝是非常普遍的质量事故之一。砌体轻微细小裂缝影响外观和使用功能，严重的裂缝影响砌体的承载力，甚至引起倒塌。在很多情况下裂缝的发生与发展往往是大事故的先兆，对此必须认真分析，妥善处理。砌体中发生裂缝的原因主要有：地基不均匀沉降；地基不均匀冻胀；温度变化引起的伸缩；地震等灾害作用以及砌体本身承载力不足等方面。本论文的重点也就在强调和解释裂缝产生的原因及处理方法。【关键词】砌体缺陷原因预防措施处理裂缝基础砖石一前言砌体结构在我国应用很广泛，这是因为它可以就地取材，具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性，有较好的保温隔热性能。较刚劲混凝土结构节约水泥和钢材，砌筑时不需模板及特殊的技术设备，可节约木材。砌体结构的缺点是自重大、体积大，砌筑工作繁重。由于砖、石、砌块和砂浆间粘结力较弱，因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度都很低。由于其组成的基本材料和连接方式，决定了它的脆性性质，从而使其遭受地震时破坏较重，抗震性能很差，因此对多层砌体结果抗震设计需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施以提高其延性和抗倒塌能力。此外，砖砌体所用粘土砖用量很大，占用农田土地过多，因此把实心砖改成空心砖，特别发展高孔洞率、高强度、大块的空心砖以节约材料，以及利用工业废料，如粉煤灰、煤渣或者混凝土制成空心砖块代替红砖等都是今后砌体结构的方向。砌体结构的主要优点是：①容易就地取材。砖主要用粘土烧制，食材的原料是天然石，砌块可以用工业废料---矿渣制作，来源方便，价格低廉。②砖、石2或砌块砌体具有良好的耐火性和较好的耐久性。③砌体砌筑时不需要模版和特殊的施工设备。在寒冷地区，冬季可用冻结法砌筑，不需要的保温措施。④砖墙和砌块体能够隔热和保温，所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构；砌体结构的缺点是：①与钢和混凝土相比，砌体的强度较低，因而构件的截面尺寸较大，材料用量多，自量大。②砌体的砌筑基本上是手工方式，施工劳动量大。③砌体的抗拉和抗剪强度都很低，因而抗震性能较差，在使用上受到一定限制；砖、石的抗压强度也不能充分发挥。④粘土砖需要粘土制造，在某些地区过多占用农田，影响农业生产。砌体出现裂缝是非常普遍的质量事故之一。砌体轻微细小裂缝影响外观和使用功能，严重的裂缝影响砌体的承载力，甚至引起倒塌。在很多情况下裂缝的发生与发展往往是大事故的先兆，对此必须认真分析，妥善处理。砌体中发生裂缝的原因主要有：地基不均匀沉降；地基不均匀冻胀；温度变化引起的伸缩；地震等灾害作用以及砌体本身承载力不足等5个方面。因此，就对混凝土和砌体结构工程施工中易发生的质量缺陷进行了分析,从质量缺陷的种类、产生原因和预防措施等方面进行了详细的论述,并提出了在实际工作中发生质量事故的处理方法,以及举例现如今某些事故的原因分析及其处理方法，来减少事故的发生,保证工程质量。二砌体结构事故原因分析与处理1.1砌体结构的概念及特点1.1.1砌体结构用砖砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构，又称砖石结构。它包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。1.1.2砌体结构受力特点分为无筋砌体结构和配筋砌体结构，砌体结构构件主要承受轴心或小偏心压力，而很少受拉或受弯，一般民用和工业建筑的墙、柱和基础都可采用砌体结构，在采用钢筋混凝土框架和其他结构的建筑中，常用砖墙做围护结构[2]。1.1.3砌体结构性能砌体结构具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性，有较好的保温隔热性能。较钢筋混凝土结构节约水泥和钢材，砌筑时不需模板及特殊的技术设备，可节约木材。砌体结构的缺点是自重大、体积大，砌筑工作繁重。由于砖、石、砌块和砂浆间粘结力较弱，因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度都很低。由于其组成的基本材料和连接方式，决定了它的脆性性质，从而使其遭受地震时破坏较重，抗震性能很差，因此对多3层砌体结构抗震设计需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施以提高其延性和抗倒塌能力。此外，砖砌体所用粘土砖用量很大，占用农田土地过多，因此把实心砖改成空心砖，特别发展高孔洞率、高强度、大块的空心砖以节约材料，以及利用工业废料，如粉煤灰、煤渣或者混凝土制成空心砖块代替红砖等都是今后砌体结构的方向。1.2砌体的适用范围今后一段时间，砌体结构仍是人类建筑物主体研究内容，所以，在研究砌体结构时，总结其适用范围相当重要，下面是其主要适用范围归纳:(1)住宅、办公楼等民用建筑中广泛采用砌体承重。所建房屋层数增加，5～6层高的房屋，采用以砖砌体承重的混合结构非常普遍，不少城市建到7～8层，重庆市70年代建成了高达12层的以砌体承重的住宅；在某些产石地区毛石砌体作承重墙的房屋高达6层。(2)在工业厂房建筑中，通常用砌体砌筑围墙。(3)中、小型厂房和多层轻工业厂房，以及影剧院、食堂、仓库等建筑的承重结构。(4)可在地震设防区建造砌体结构房屋合理设计、保证施工质量、采取构造措施。经震害调查和研究表明：地震烈度在六度以下地区，一般的砌体结构房屋能经受地震的考验；按抗震设计要求进行改进和处理，可在七度和八度设防区建造砌体结构的房屋。1.3砌体结构事故原因分析与处理（1）砌体结构裂缝原因分析与防治措施1.地基不均匀沉降引起的裂缝：地基不均匀沉降后，沉降的大部分砌体与沉降小的部分砌体产生相对位移，从而使砌体中产生附加的拉力或剪力，当这种附加力超过砌体的强度时，砌体中便产生裂缝。这种裂缝由沉降差可以判断出砌体中主拉力的大致方向。裂缝大致与主拉力方向相垂直，裂缝一般朝向凹陷处（沉陷大的部位）。预防地基不均匀沉降引起裂缝的主要措施有：①合理设置沉降缝。在房屋体型复杂，特别是高度相差较大时或地基承载相差过大时，应设沉降缝，沉降缝应从基础开始分开，且有足够的高度，施工中应保持缝内清洁，应防止碎砖、砂浆等杂物落入缝内。②加强上部的刚度和整体性，提高墙体的抗剪能力。减少建筑物端部的门、窗洞口，增大端部洞口到墙端的墙体宽度，加强圈梁布置加强结构的整体性。③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。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；一4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。2.地基冻胀引起的裂缝：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在冻结层中形成冰晶，体积膨胀，向上隆起。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，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。防止冻胀引起裂缝的主要措施有：①一定要将基础的埋置深度到冰冻线以下。不要因为是中小型建筑或附属结果而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。应注意在施工时，或交付使用前即有发生冻胀事故的可能，并采取适当措施。②在某些情况下，当基础不能做到冰冻线以下时，应采取换土等措施消除土的冻胀。③用单独基础，采用基础梁承担墙体重量，其两端支于单独基础上。基础梁下面应留有一定孔隙，防止土的冻胀顶裂基础和砖墙。3.温度差引起的裂缝：热胀冷缩是绝大多数物体的基本物理性能，砌体也不例外。由于温度变化不均匀使砌体产生不均匀收缩，或者砌体的伸缩受到约束时，则会引起砌体开裂。常见的是砌体长度过长，砌体伸缩在上层较大而在基础处受约束而较小，从而引起开裂。故应按规范要求设置伸缩缝。此外，由于混凝土圈梁与砌体的温度膨胀系数不同，在温度变化时会使墙体产生裂缝。防止温度变化引起裂缝的主要措施有：①按照国家颁布的有关规定，根据建筑物的实际情况设置伸缩缝。②在施工中要保证伸缩缝的合理作法，使之能起作用。③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，待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。④在屋面保温层施工时，从屋面结构施工完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致裂。故屋面施工最好避开高温季节。⑤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。4.地震作用引起的裂缝：与钢结构和混凝土结构相比，砌体结果的抗震性是较差的。地震烈度为6度时，对砌体结构就有破坏性，对设计不合理或施工质量差的房屋就会引起裂缝。当遇到7-8度地震时，砌体结果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。预防地震作用引起的裂缝的主要措施有：①应按结构抗震设计规范要求设置圈梁，注意圈梁应闭合，遇有洞口时要求满足搭接要求。②设置构造柱。构造柱5往往与砌体组合在一起。这时应特别注意振捣密实，不留孔洞，竖筋位置正确，与墙体拉结可靠。应该有一面是外露的。以便拆模后检查。5.砌块房屋的裂缝：混凝土小型空心砌块是一种新型的建筑材料，它的出现给古老的砌体结构注入了新的生命力。由于它的诸多优点，已经成为替代传统的粘土砖最有竞争力的墙体材料。从大的方面来说墙体裂缝可分为受力裂缝与非受力裂缝两大类。在各种荷载直接作用下墙体产生的相应形式的裂缝称为受力裂缝。而由于砌体收缩、温湿度变化、地基沉降不均匀等引起的裂缝则为非受力裂缝，又称变形裂缝。砌体房屋裂缝防治：①由于砌块及其砌体的温度变形和干缩变形均比较大，而抗拉、抗剪强度又比较低，所以伸缩缝间距限制理应比砖砌体严格。由于混凝土砌块的线胀系数为砖的两倍，故砌块房屋的伸缩缝间距只为砖石房屋的二分之一。②在砌块生产方面应加强质量控制。砌块成型后采用自然养护必须达到20d，采用蒸汽养护达到规定强度后，必须停放14d后方可出厂。③砌块房屋施工方面也要加强管理、④增强基础圈梁刚度，适当增加平面上圈梁布置的密度。⑤确保屋面保温层的隔热效果，防止屋面防水层失效、渗漏。⑥在屋盖上设分格缝。⑦顶层圈梁或支承梁的梁垫均不得与屋面板整浇。⑧屋盖保湿层上的砂浆找平层与周边女儿墙间应断开，留出沟槽，用松软防水材料填塞。⑨加强顶层内、外纵墙端开间门窗洞口周边的刚度。6.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，使建筑物处于极其不安全的状态，这类裂缝很有可能导致结构失效，应该加强观察，主要观察裂缝长度以及宽度随时间的变化情况，分析原因，及时采取措施，避免重大事故的发生。因承载力不足引起的裂缝必须进行加固措施。7.由于钢筋混凝土圈梁与砖墙伸缩量不同产生的裂缝:当材料随时间发生收缩变形和自然界温度发生变化时，由于钢筋混凝土和墙砌体材料收缩系数和线膨胀系数的不同，会在房屋的墙体及楼盖结构中引起因约束变形而产生的附加应力，当这种附加应力过大时会在墙体上产生局部竖向裂缝。8:施工质量不合格，建筑材料使用不当引起了裂缝:砌块本身的质量不合格，砂浆强度不够，这些都会造成整个砌体的强度不够，而造成砂浆强度偏低的原因是使用了不合格的水泥，施工配合比不准确，施工过程中不安设计留槎及放置拉结筋等，不少砌体结构由于使用渣砖而产生裂缝，由于渣砖的原材料及生产工艺与普通粘土砖不同，其线膨胀系数与粘土砖亦不同。通过对诸多开裂砌体的统计分析，使用渣砖的砌体极易产生裂缝。不少砌体结构由于墙体布置不当，构造柱6设置不合理，梁垫