建筑物裂缝处理及加固问题研究

　　关键词：建筑物，砖混住宅结构，裂缝处理

　　中国建筑科学研究院对我国建筑物耐久性的调查表明，工业建筑物的破损比较严重，其结构的使用寿命一般不能保证50年，多数在25—30年左右就必须进行大修或维修加固。冶金部1985年对我国重点钢铁企业建筑检查后推断，全国三级工业建筑面积为300—500万平方米，占工业建筑面积的10%—11%，其中危险建筑面积为30万—45万平方米，占三级工业建筑面积的10%—15%。从上面的数据表明，我国的民用建筑和工业建筑都存在结构破坏问题。为了使这些建筑能够正常的使用，就必须对其进行结构加固以保证能够继续使用。建筑物的裂缝主要产生在墙体和钢筋混凝土构件上。其中砖砌体裂缝有：窗间墙水平及斜裂缝、内外纵横墙竖向及水平裂缝、顶层墙体及女儿墙温度裂缝、梁端下部墙体水平裂缝与房屋包角裂缝等；钢筋混凝土构件裂缝有：楼板角及梁体裂缝、悬臂构件根部裂缝及预制多孔板板底横向裂缝等。裂缝产生的主要原因大致可归纳为：地基不均匀沉降、温度变形影响、砖砌体强度及刚度不足、建筑与结构设计处理不当、施工质量不符合规范要求等。对已出现裂缝的砖混结构建筑物，要依据科学合理的隐患分析与加固程序，找出裂缝产生的原因，选用相应的计算方法进行验证，最后提出切实可行的加固处理方案并组织实施，保证建筑物的安全正常使用。其实早在上世纪80年代初，在发达国家，建筑结构的新建与加固改造就已呈现出前消后涨的趋势。例如：在瑞典和丹麦，建筑业投资用于新建工程与建筑物维修加固的比例分别达1：1和1：6；在英国，用于建筑物维修和加固的投资是60年代的近4倍。我国是一个自然灾害较多的国家，地震、水灾、火灾等都对建筑物造成损害，使混凝土结构面临更严酷的环境；在五六十年代修建的大批工业、民用建筑也已进入超龄期；前些时期的新建工程又由于设计规范偏低、施工和管理等问题，造成工程质量不尽理想，存在着诸多安全隐患。这些因素致使我国对建筑结构进行评估和加固显得更加迫切和突出。据统计，我国现有的60多亿m2的房屋中，40％以上需要分期分批进行检测评估和加固。这为建筑加固修复业带来了空前的发展机遇。

 

　　近年来出现的一些新加固技术，如粘贴纤维复合材料加固法、钢丝网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等，这些技术从一开始引进和出现在国内，就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐。广大科研技术人员在新加固技术方面开展了大量的试验研究和理论分析，国家也颁布了一些新加固技术规范，在工程实践中正逐步推广。预计不久的将来，随着新加固技术的逐步成熟，一定会在工程中得到广泛应用。

　　1.1 碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势

　　我国在利用碳纤维加固技术的研究和应用起步较晚，发展却很迅猛。1997年国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心率先开始了“碳纤维材料加固修补混凝土结构”的试验研究开发与应用，并被定为国家“九五”重点科技攻关项目。随后通过采用进口的碳纤维材料在北京、上海、辽宁、江苏等省市进行了一些实际工程结构的补强加固，并取得了较好的效果。

　　1.2纤维复合材料嵌入式加固技术

　　纤维复合材料嵌入式加固技术是将加固材料放入结构表面预先开好的槽中，并向槽中注入粘结材料使之形成整体。目前国外已经有了一定规模的研究和应用，国内在国家工业建筑诊断与改造技术研究中心开展了这项技术的试验研究，但尚未应用于工程实践。

 

　　2.1干缩裂缝

　　多发生在墙面抹灰层内，一般沿墙面长度方向每隔一段距离形成一条裂缝，这种裂缝开始随时间而发展，以后逐渐稳定。另一种干缩裂缝则呈不规则的龟裂或呈放射状裂缝，此类裂缝宽度较小。产生的原因有：①抹灰用砂过细或含泥量较大；②水泥安定性不好；③砂浆过稀，抹灰不实；④抹灰层失水过快，养护不好等造成抹灰层收缩较大而形成裂缝。

　　2.2 砖墙温度裂缝：

　　一般有如下规律：① 顶层重，下层轻；两端重，中间轻；向阳重，背阳轻；且这类裂缝与温度变化有关。② 砖墙温度裂缝随部位不同而呈不同的形状。产生的原因有：①屋面保温层，隔热保温性能差；② 砖墙砂浆标号较低，砌筑质量较差；③结构构造上处理不当，如采用半圈梁 。

　　2.3 地基下沉裂缝：

　　一般共同规律是：下层多，上层少；纵墙多，横墙少；外墙多，内墙少；斜向多，竖向少。产生的原因有：①地基不均匀下沉；② 房屋过长未留缝，沉降不一；③平面复杂，转角较多；④高低层相差较大，未留沉降缝；⑤荷载与分布不均匀；⑥ 使用不当，地基浸水或地下水位上升(多发生于湿陷性黄土地区)；⑦ 地基承载力有偏差。

 

　　砌体结构裂缝的类型有斜裂缝、水平裂缝和竖向裂缝三种。斜裂缝有的发生在有现浇混凝土挑檐的平屋顶房屋和无保温屋盖的房屋顶层纵墙面的两端，一般长度在1开间～2开间范围内，外纵墙两端有窗时，裂缝沿窗口对角方向裂开。有的发生在底层至二层外纵墙的两端，斜裂缝通过窗口的两个对角向沉降量较大的方向倾斜，裂缝下大上小。水平裂缝有的发生在平屋顶屋檐下或顶层圈梁下2皮～3皮砖的灰缝位置，一般沿外墙顶部连续分布，两端较中间严重。有的发生在底层至二层窗间墙的上下对角处，成对出现，沉降量大的一边裂缝在下，沉降量小的一边裂缝在上。竖向裂缝发生在纵墙中央的顶部和底层窗台处，裂缝上宽下窄。

　　根据裂缝产生的原因，要消除砌体裂缝，必须从根源上进行防治。尽可能在夏季或温暖季节，浇灌屋顶挑檐及圈梁混凝土，一般不要冬季施工。挑檐上最好做保温层，并达到规定的厚度，这样就能减小钢筋与混凝士和砌体之间的温差，避免顶部出现裂缝。根据建筑物的实际情况设置沉降缝、伸缩缝，提高结构刚度和施工质量，都能减少裂缝的产生。当然，处理好地基是防止墙体底部出现裂缝最有效的方法。

 

　　4.1 加大截面加固法

　　加大截面加固法是采用与原有构件同类的材料，通过增大截面的面积，提高构件的承载能力和刚度，达到对原构件进行加固的目的。

　　4.2 外包钢加固法

　　外包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固(钢筋混凝土)构件的外侧，通过外包钢与原有构件的共同作用，提高构件的承载能力和刚度，达到加固的目的。

　　4.3 外加预应力加固法

　　外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。它通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力。

　　4.4 改变受力体系加固法

　　改变受理体系加固法法是以减小结构的计算跨度和变形，间接提高承载能力的一种加固方法。为了减小构件的计算跨度，常采用增设支点(包括柱支座和弹性支座)和采用托梁技术，从而改变结构的受力体系，使承载能力得以提高。

　　4.5 粘钢加固法

　　粘钢加固法是将钢板用结构胶粘贴在混凝土构件的外部，以提高结构承载能力的一种方法。这相当于构件的体外配筋。该项技术目前已趋于成熟。

　　4.6 粘贴纤维复合材料法

　　粘贴纤维复合材料加固方法与粘钢加固法相似，只是加固用的材料是纤维复合材料，如玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等。

 

　　裂缝对结构有较大的危害，主要表现在如下几方面：1)冰冻的影响：混凝土有了裂缝，水可渗入，当气温降到2℃以下时，水分就会结成冰，结成冰的水分膨胀，会导致裂缝边缘散裂。冻融循环每重复一次，这种散裂现象就会发生一次，裂缝就会逐渐加宽。2)钢筋锈蚀：由于空气中二氧化碳的长期作用使混凝土中性物质的碱度降低，丧失保护作用。当碳化到达钢筋表面时，若钢筋上有水溶液、氧和电位差，就会发生电化学腐蚀，使受力钢筋截面积不断削弱。另外，锈蚀的产物大约是钢筋被侵蚀体积的2～3倍，这种膨胀效应足以使外围混凝土产生相当大的拉应力，致使混凝土裂缝继续扩张，影响钢筋和混凝土的粘结力。3)破坏结构整体性，降低结构刚度、结构承载力及耐久性，发生渗漏。4)加快混凝土碳化脱落，降低抗疲劳能力。5)影响美观效果。

　　所以一旦建筑物出现裂缝就必须对其进行处理。建筑结构加固方法的不断进步都有利于建筑工程质量的提高，延长建筑物的使用寿命，对国民经济的发展有着积极的作用。

 

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