二級結構：建筑施工時的裂縫分析
發布時間：2010-01-14 共2頁
施工項目質量問題的分析，是正確擬定質量事故處理方案的前提，是明確質量事故責任的依據。為此，要求對質量問題的分析力求全面、準確、客觀；對事故的性質、危害、原因、責任都不能遺漏。要有科學的論證和判斷；言之有理：論之有據，方能達到統一認識的目的。
一、墻體裂縫分析
在混合結構中墻體裂縫是常見的質量問題，引起裂縫的原因有地基不均勻沉降、溫度應力、地震力、膨脹力、凍脹力、荷載和施工質量等。現就地基不均勻沉降和溫度應力引起墻體裂縫特征分析如下：
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傳給地基，而地基在荷載作用下，其應力是隨深度而擴散，深度大，擴散愈大，應力愈小；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力的擴散作用，即使地基地層非常均勻，房屋地基應力分布仍然是不均勻的，從而使房屋地基產生不均勻沉降，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，一般對房屋的安全使用不會產生多大的影響。但當房屋修建在淤泥土質或軟塑狀態的粘性土上時，由于土的強度低、壓縮性大，房屋的絕對沉降量和相對不均勻沉降量都可能比較大。如果房屋設計的長高比較大，整體剛度差，而對地基又末進行加固處理，那么墻體就可能出現嚴重的裂縫。裂縫對稱的發生在縱墻的兩端，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，必然是地基附加應力作用使地基產生不均勻沉降而形成的。
當房屋地基土層分布不均勻，土質差別較大時，則往往在不同土層的交接處或同一土層厚薄不一處出現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，當未留設沉降縫時，也容易在高低和較重的交接部位產生較大的不均勻沉降裂縫。此時，裂縫位于層數低的荷載輕的部分，并向上朝著層數高的荷載重的部分傾斜。
當房屋兩端土質壓縮性大，中部小時，沉降分布曲線將成凸形，此時，往往除了在縱墻兩端出現向外傾斜裂縫外，也常在縱墻頂部出現豎向裂縫。
在多層房屋中，當底層窗臺過寬時，也往往容易因荷載由窗間墻集中傳遞，使地基不均勻沉降，致使窗臺在地基反力作用下產生反向彎曲，引起窗臺中部的豎向裂縫。
此外，新建房屋的基礎若位于原有房屋基礎下，則要求新、舊基礎底面的高差H與凈距L的比值應小于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，亦應本著先高、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系，長高比大的房屋因剛度差，抵抗變形能力差，故容易出現裂縫；因縱墻的長高比大于橫墻的長高比，所以大部分裂縫發生在縱墻上。裂縫的分布與地基沉降分布曲線密切有關，當沉降分布曲線為凹形時，裂縫較多的發生在房屋下部，裂縫寬度下大上小；當沉降分布曲線為凸形，裂縫較多的發生在房屋的上部，裂縫寬度上大下小。裂縫分布與墻體的受力特點密切有關，在門窗洞口處，平面轉折處、層高變化處，由于應力集中，往往也就容易出現裂縫；又因墻體是受剪切破壞，其主拉應力為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，又應將地基處理和上部結構處理結合起來考慮使其能共同工作；不能單純從地基處理出發，否則，不僅費用大；而效果亦差。在上部結構處理上有：改變建筑物體型；簡化建筑物平面；合理設沉降縫；加強房屋整體剛度 （如增加橫墻、增設圈梁、采用筏式基礎、箱形基礎等）；采用輕型結構、柔性結構等。
二、懸挑結構坍塌分析
懸挑結構坍塌實例較多，一是整體傾覆坍塌；二是沿懸臂梁、板根部斷塌。其主要原因有：
1、穩定力矩小于傾覆力矩
懸挑結構是靠壓重或外加拉力來保持穩定，要求抗傾覆的安全因素不小于1.5，若穩定力矩小于傾覆力矩時，必然失穩，傾覆坍塌。如雨蓬、挑梁，當梁上壓重（砌磚的高度）不能滿足穩定要求時，就拆除支撐、模板，即會產生坍塌事故。
2、模板支撐方案不當
懸挑結構根部受力最大，當混凝土澆筑后，尚未達到足夠強度時，模板支撐產生沉降，根部混凝土隨即開裂，拆模后將從根部產生斷裂坍塌；若懸挑結構為變截面時，施工時將模板做成等截面外形，而造成根部斷面減小，拆模后也會造成斷塌事故。
3、鋼筋錯位、變形
懸挑結構根部負彎矩最大，主筋應配在梁板的上部。若施工時將鋼筋放在下部，或被踩踏向下變形過大，或錨固長度不夠等原因，拆模后，均會導致根部斷塌。
4、施工超載
懸挑結構的固端彎矩與作用荷載成正比，如施工荷載超過設計荷載，當模板下沉時就在根部出現裂縫；尤其是當由根部向外澆筑混凝土時，隨著荷載增加；模板變形，也極容易在根部產生裂縫，導致拆模后斷裂。
5、拆模過早
不少懸挑結構斷塌事故都是由于拆模過早，混凝土未達到足夠強度所造成。所以，規范規定，跨度小于2m的懸臂梁及板，混凝土拆模強度應大于等于70%；跨度大于2m的懸臂梁及板，混凝土的拆模強度為100%.
一、墻體裂縫分析
在混合結構中墻體裂縫是常見的質量問題，引起裂縫的原因有地基不均勻沉降、溫度應力、地震力、膨脹力、凍脹力、荷載和施工質量等。現就地基不均勻沉降和溫度應力引起墻體裂縫特征分析如下：
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傳給地基，而地基在荷載作用下，其應力是隨深度而擴散，深度大，擴散愈大，應力愈小；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力的擴散作用，即使地基地層非常均勻，房屋地基應力分布仍然是不均勻的，從而使房屋地基產生不均勻沉降，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，一般對房屋的安全使用不會產生多大的影響。但當房屋修建在淤泥土質或軟塑狀態的粘性土上時，由于土的強度低、壓縮性大，房屋的絕對沉降量和相對不均勻沉降量都可能比較大。如果房屋設計的長高比較大，整體剛度差，而對地基又末進行加固處理，那么墻體就可能出現嚴重的裂縫。裂縫對稱的發生在縱墻的兩端，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，必然是地基附加應力作用使地基產生不均勻沉降而形成的。
當房屋地基土層分布不均勻，土質差別較大時，則往往在不同土層的交接處或同一土層厚薄不一處出現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，當未留設沉降縫時，也容易在高低和較重的交接部位產生較大的不均勻沉降裂縫。此時，裂縫位于層數低的荷載輕的部分，并向上朝著層數高的荷載重的部分傾斜。
當房屋兩端土質壓縮性大，中部小時，沉降分布曲線將成凸形，此時，往往除了在縱墻兩端出現向外傾斜裂縫外，也常在縱墻頂部出現豎向裂縫。
在多層房屋中，當底層窗臺過寬時，也往往容易因荷載由窗間墻集中傳遞，使地基不均勻沉降，致使窗臺在地基反力作用下產生反向彎曲，引起窗臺中部的豎向裂縫。
此外，新建房屋的基礎若位于原有房屋基礎下，則要求新、舊基礎底面的高差H與凈距L的比值應小于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，亦應本著先高、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系，長高比大的房屋因剛度差，抵抗變形能力差，故容易出現裂縫；因縱墻的長高比大于橫墻的長高比，所以大部分裂縫發生在縱墻上。裂縫的分布與地基沉降分布曲線密切有關，當沉降分布曲線為凹形時，裂縫較多的發生在房屋下部，裂縫寬度下大上小；當沉降分布曲線為凸形，裂縫較多的發生在房屋的上部，裂縫寬度上大下小。裂縫分布與墻體的受力特點密切有關，在門窗洞口處，平面轉折處、層高變化處，由于應力集中，往往也就容易出現裂縫；又因墻體是受剪切破壞，其主拉應力為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，又應將地基處理和上部結構處理結合起來考慮使其能共同工作；不能單純從地基處理出發，否則，不僅費用大；而效果亦差。在上部結構處理上有：改變建筑物體型；簡化建筑物平面；合理設沉降縫；加強房屋整體剛度 （如增加橫墻、增設圈梁、采用筏式基礎、箱形基礎等）；采用輕型結構、柔性結構等。
二、懸挑結構坍塌分析
懸挑結構坍塌實例較多，一是整體傾覆坍塌；二是沿懸臂梁、板根部斷塌。其主要原因有：
1、穩定力矩小于傾覆力矩
懸挑結構是靠壓重或外加拉力來保持穩定，要求抗傾覆的安全因素不小于1.5，若穩定力矩小于傾覆力矩時，必然失穩，傾覆坍塌。如雨蓬、挑梁，當梁上壓重（砌磚的高度）不能滿足穩定要求時，就拆除支撐、模板，即會產生坍塌事故。
2、模板支撐方案不當
懸挑結構根部受力最大，當混凝土澆筑后，尚未達到足夠強度時，模板支撐產生沉降，根部混凝土隨即開裂，拆模后將從根部產生斷裂坍塌；若懸挑結構為變截面時，施工時將模板做成等截面外形，而造成根部斷面減小，拆模后也會造成斷塌事故。
3、鋼筋錯位、變形
懸挑結構根部負彎矩最大，主筋應配在梁板的上部。若施工時將鋼筋放在下部，或被踩踏向下變形過大，或錨固長度不夠等原因，拆模后，均會導致根部斷塌。
4、施工超載
懸挑結構的固端彎矩與作用荷載成正比，如施工荷載超過設計荷載，當模板下沉時就在根部出現裂縫；尤其是當由根部向外澆筑混凝土時，隨著荷載增加；模板變形，也極容易在根部產生裂縫，導致拆模后斷裂。
5、拆模過早
不少懸挑結構斷塌事故都是由于拆模過早，混凝土未達到足夠強度所造成。所以，規范規定，跨度小于2m的懸臂梁及板，混凝土拆模強度應大于等于70%；跨度大于2m的懸臂梁及板，混凝土的拆模強度為100%.
