[工学]第十章砖混结构裂缝分析实例课件.ppt

1、1第十章 砖混结构裂缝分析实例 第一节 砖混结构裂缝的普遍性与严重性 砌体属于脆性材料，本身抗裂能力低；砌体与钢筋混凝土之间在材料性质上有很大的差别，变形协调性较差，这些都是造成砌体结构裂缝现象比较严重的原因。当然引起砌体结构质量缺陷和质量事故的原因是多方面的。一、设计方面主要原因 (1)设计马虎，草率参照或套用相类似工程的施工图样作设计，而不进行校核和计算。(2)结构方案欠妥，比如空旷房屋的整体刚度问题、稳定性问题没有得到关注。(3)满足于墙体总的承载力的计算，但忽视了墙体稳定性和局部承压的验算。2(4)强调计算结果，忽略构造要求。二、施工方面原因(1)砌筑质量差。砌体结构为手工操作，而墙体

2、强度的高低与砌筑质量有密切关系。施工管理不善、质量把关不严是造成砌体结构事故的重要原因。(2)在墙体上任意开洞，或拆了脚手架，但脚手眼未及时填好或填补不实，过多地削I弱了结构构件截面。(3)在施工过程中，对一些高大墙体未加临时支撑，如遇到大风大雨等不利因素将造成失稳破坏。(4)砂浆配合比不准确，或含杂质过多，因而本身强度不足，或保水性差、流动性差，都会造成墙体承载力下降，严重的会引起倒塌。一些裂缝，不影响建筑物结构的承载力、刚度及完整性，但会降低砌体结构的耐久性。3 有的裂缝原因是由于材料的强度不足，结构构件截面尺寸不够，或连接构造质量不可靠。这类裂缝威胁到结构的承载力和稳定性，如不及时治理，

3、可能导致局部或整体的破坏，会带来人员的伤亡和经济上的巨大损失。第二节 典型砖混结构裂缝调查 一、砖砌体因承载力不足造成的质量事故 某三层轻工业厂房，预制楼板，现浇两跨钢筋混凝土连续梁，外砖墙内砖柱承重；砖柱截面：490mm490mm，采用MU10砖、M10水泥混合沙浆砌筑；基础为三七灰土，上砌毛石，砖墙基础底面宽1300mm，砖柱基础底面积为：1400mml400mm，地基设计承载力2/150mkNf 4 如图10.1(a)、(b)所示。5 该房屋主体结构完工时，几个底层砖柱就发生严重的竖向裂缝。其中最严重的位于轴线，裂缝最宽处达8mm10mm，长1.5m左右，说明该砖柱已濒临破坏，如图10.

4、1(c)所示。发现裂缝后，随即对各层砖柱进行加固，加固方案为四角外包角钢L75mm75mm6mm，角钢间用缀条连接，如图10.1(d)所示，但加固方案并未能取得成效。事故原因分析和处理如下：(1)中间砖柱承载力按轴心受压算允许承载力只有913.36kN，而该柱所承受的荷载(算至0.000标高)却有1166kN。超载252.64kN。由于施工质量不高，该柱在恒载和施工荷载作用下就产生了裂缝。6(2)柱基础底面积按计算需要9.74，实际只有1.96，仅及计算需要的20.3。远不能满足实际需要。结构完工时，基础之所以未发生过大沉降的原因：一是由于柱基受力尚未达到设计荷载：二是由于实际地基承载力大于1

5、50kN 而因柱身的砌筑质量太差，其实际承载力远低于计算承载力。因而率先开裂，掩盖了地基的危险因素。(3)本例事故原因主要是设计问题。不得不将原内砖柱承重方案改为砖墙承重方案，新添内纵横墙及其基础，将大房间改为小房间。这样，楼面荷载由梁直接传给新添墙及基础。这个修改方案虽然解决了结构问题，但在使用上却带来了很大不便。7 二、设计失误引起的质量事故(本案例自学)三、砖砌体结构整体失稳引发的坍塌事故 1工程概况 1997年7月12日，某县发生一起建筑面积2500的五层半砖混结构住宅楼倒塌的特大事故，造成36人死亡，3人受伤，直接经济损失达860万元。经全面调查认为，造成这起事故的原因是多方面的。主

6、要原因是该楼房工程质量低劣，砖基础浸水失稳，导致整楼坍塌。2直接原因 (1)该楼基础砖墙质量低劣(主要是材料不合格，施工不规范)。一是砖的强度低，设计要求使用100号砖，但实际使用的都明显低于75号，而且基础砖墙的砖匀质性差，受水浸泡部分的砖墙破坏后呈粉末状；二是对工程抽样检验的六种规格钢筋有五种不合格；8 三是断砖集中使用，形成通缝，影响整体强度；四是按规范要求应使用中、粗砂，实际使用的是特细砂，含泥量高达31，砌筑砂浆强度仅在M0.4以下，粘结力很差。(2)擅自变更设计。设计图纸要求对基础内侧进行回填土，并夯实至0.000标高，但在建造过程中，把原设计的实地坪改为架空板，基础内侧未回填土，

7、形成积水池。由于基础下有天然隔水层，地表水难以渗透，基础砖墙内侧既无回填土，又无粉刷，长时间受积水直接浸泡，强度大幅度降低。由于砖基础在受到水压力与土压力的重复作用，其稳定性显然成了最危险的薄弱环节。是年7月8日至10日，发生洪灾，该住宅楼所处小区基础设施不配套，无截洪、排水设施，造成该住宅楼砖墙脚和砖基础严重积水浸泡，强度大幅度降低，稳定性严重削弱，这是造成事故的直接原因。9 3间接原因 凡是出现类似严重的工程事故，必与政府有关建设管理部门无所作为、管理松弛有关，导致了从开发建设的程序管理到具体的设计与施工管理紊乱无章，不堪收拾。因此经调查被认定为一起工作人员玩忽职守，管理紊乱引起的重大责任

8、事故。四、砖柱组砌工艺不规范引起房屋倒塌 1工程及事故概况 某地区建一座四层楼住宅，长61.2m，宽7.8m。砖墙承重、钢筋混凝土预制楼盖，局部(厕所等)为现浇钢筋混凝土。图纸为标准住宅图。唯一改动的地方为底层有一大活动室，去掉了一道承重墙，改为490mm490mm砖柱，上搁钢筋混凝土梁。置换时，经计算确认承载力足够。但在楼盖到四层时，该独立砖柱压坏而引起房屋大面积倒塌。10 2计算复核 房屋结构为标准图，已经过考验，而且工程地质条件良好，并无地基下沉失效等情况。根据现场倒塌情况判断，倒塌原因显然是由砖柱被压酥引起的。设计砖的强度等级为MU7.5，有出厂证明并经验收合格。设计砂浆强度等级为M5

9、。现验算如下。荷载计算：结构恒载 ,使用荷载 则设计荷载：刚性方案，砖柱高取：(地面以下到大放脚)：高厚比：=3.70.49=7.55 砖MU7.5，砂浆M5，查得砌体强度 承载面积 A=0.49X0.49=0.240.3 故应取强度降低系数 按中心受压柱计算由=7.55及M5查得=0.915kNNG5.140kNNQ37.80kNNNNQG28137.804.15.1402.14.12.1设mH7.35.02.302/37.1mmNf 94.024.07.07.0Aa11 可得 可见原设计可满足要求。但施工过程中采用包心砌法。如图10.3所示。且砂浆强度达不到要求，按实际情况计算，按MU7.

10、5，M0.4查得 ，考虑到柱芯起不到作用，承重面积减为0.49X0.49-0.240.24=0.1825 这样，砖柱承载力 由于实际承载力与设计承载力相差太远，发生倒塌是必然的。kNkNNfANau2818.282102828.01024.037.194.0915.0662/79.0mmNf 441.0281/12412410124.0101825.079.094.0915.0066kNNNu12 五、温度应力造成砌体结构倒塌事故 1事故概况 某供销社的建筑为三层混合结构，平面布置呈T字形，前面沿大街的大开间为营业厅，后面为住宅及办公用房。底层层高为4m，二、三层的层高为3.7m。地基良好，基

11、础为毛石砌筑，承重墙为砖砌24墙。住宅及办公室开间4.8m，现浇钢筋混凝土楼盖。营业大厅进深9m，采用300mm800mm断面的梁，梁板均为现浇，大梁支于宽1000mm，厚240mm，加370mm240mm附壁柱的窗间墙上。墙体每层均设置圈梁，截面240mm240mm，配筋412。在B、E轴线上的大厅大梁与住宅、办公室区段的外墙圈梁连成整体，未设伸缩缝。建筑平面、剖面如图10.4所示。13 该工程于1976年夏季开工，1977年4月中施工到第三层窗口上沿齐平，营业厅部分突然全部倒塌。轴线上的窗间墙全部倒向厅内，第二层楼面的轴线上的梁头全部落地，而轴线梁的支座基本上未动，但梁被折断。三层楼面与住

12、宅脱开而下坠。经现场检查认 定，施工质量合格，地基良好无下沉迹象，现浇梁板配筋，均偏于安全，倒塌原因曾引起争议。14 2原因分析 因为营业厅倒塌是从底层砖墙破坏开始的。因而人们大都倾向于事故是由于营业厅带砖垛的窗间墙承载力不足引起。但经反复验算，按MU5砖及M5砂浆等级计算，底层砖垛承载力Nu=A=361.68kN，即令砂浆等级取M1，仍可达Nu=263kN，而设计所需承载力仅为253.7kN，可见承载力可满足要求。既然砌筑质量合格，则认为窗间墙不是倒塌原因。进一步分析可以确认事故真正原因是温度应力造成的。这里，因平面体型特殊，温度应力成为了引起房屋倒塌的主要原因。如图10.4(a)所示。可见

13、在楼盖下的纵墙上有八字型裂缝。这是由于降温冷缩造成。因混凝土与砌体的温度线形系数不同，且混凝土干缩量大。15 楼房于夏季开工，施工到二层楼板时尚在初秋(当地最高气温在30 C以上)，而随着施工进展，进入冬季(平均气温在1 5)，钢筋混凝土楼盖(包括圈梁)冷缩较大而受到砌体的制约，当砌体的强度不足以抗拒时而发生裂缝。砌体一旦开裂，则等于约束解除，应力释放，残余变形不大，不致危及安全。在本案例的特殊情况下，在轴线处，应力释放后应无问题。而在轴线与处，则因B、E轴线上大梁与外墙圈梁相连成整体，混凝土梁冷缩产生的拉力顺大梁直接传到了轴线外墙上，再加上轴线C、D梁的冷缩力共同作用，从而造成窗间墙内倾、倒

14、塌，继而梁头下沉，最终造成整体倒塌事故。六、地基土冻胀引起砌体结构开裂事故(自学)16 第三节 砖混结构裂缝的特征及产生原因 一、砖混结构墙体上的正八字型裂缝 在砌体结构的顶层墙体上和底层墙体上比较容易发生一些斜向裂缝，通常位于窗的上下对角线上，成45度斜向发展，左右对称而形成正八字型裂缝。如图10.6所示。它的产生原因主要有以下几点。1外界环境温度的变化 混凝土构件的变形要比砖墙 的变形大1倍以上。两者的 变形不协调就会引起因约束 变形而产生的附加应力。当这种附加应力大于砌体 的抗拉应力时就会在墙体中产生裂缝，17 2地基不均匀沉降 支承整栋房屋的下部地基会发生压缩变形，当地基土质不均匀或作

15、于地基上的上部荷载不均匀时，就会引起地基的不均匀沉降，使墙体发生变形，而产生附加应力。当这些附加应力超过砌体的抗拉强度时，墙体就会出现裂缝。18 3地基的冻胀 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，向上隆起可达几毫米至几十毫米，从而产生比较大的冻胀力，建筑物的某一局部就被顶了起来，引起房屋开裂。19 二、砖混结构墙体上的倒八字型裂缝 在砌体结构的顶层墙体上和底层墙体上，也容易发生位于窗的上下对角线上成45度斜向发展，左右对称而形成的倒八字型裂缝，如图10.7所示。它的产生原因同上：20三、砖混结构墙体上的垂直裂缝砌体结

16、构在荷载和变形的作用下，在一些部位易出现垂直裂缝，其原因较为复杂，一般有以下几种。1温度的影响 房屋在正常使用条件下，当墙体很长时，由于温缩和干缩，会在墙体中间出现垂直贯通裂缝，而且可能使21 楼(屋)盖裂通，如图10.8(a)所示。同时在房屋楼盖错层的端部、圈梁的 端部，外廊和雨蓬梁的端部会出现局部的垂直裂缝，如图10.8(b)所示。2荷载作用的影响(1)图10.9(a)所示，底层窗下墙上的垂直裂缝。22(2)因墙体中心压力过大，在墙体出现垂直裂缝，裂缝平行于压力方向。图10.9(b)所示，为典型的剪切裂缝或剪拉裂缝。23(3)因墙体受到与砖顶面平行的拉力，而在墙体中出现垂直裂缝。如图10.

17、9(c)所示(4)当墙体为小偏心受压时，在近压力的一侧会发生平行于压力方向的垂直裂缝。如图10.9(d)所示24(5)当墙体在局部压力作用下，也会在一定范围内出现垂直裂缝。如图10.9(e)、(f)所示，均为压屈碎裂前的剪胀现象。(6)在水平灰缝中配有网状钢筋的配筋砌体。出现大量密集、短小，平行于压力作用方向的裂缝，如图10.9(g)所示，为压屈碎裂现象。25(7)由于水平地震作用使墙体发生横向水平位移，会在纵墙或纵横墙交接处产生垂直裂缝。如图10.10(a)(b)26 四、砖混结构墙体上的水平裂缝 在墙体上引起水平裂缝出现的原因主要有温度变形和荷载作用，以及地震作用。1温度的影响 不少房屋的

18、女儿墙建成后不久即发生侧向变形，即在女儿墙根部和平屋顶交接处砌体外凸或女儿墙外倾，造成女儿墙墙体开裂。如图10.11(a)、(b)所示。27 以上温度变形引起的水平裂缝的主要原因是：气温升高或降低后，混凝土屋顶板和水泥沙浆面层沿长度方向的伸长或缩短变形比砖墙体大，砖墙阻止这种伸长或缩短，混凝土顶板就对砖墙砌体产生外推力或内挤力造成裂缝。房屋端角部的包角缝和沿纵向的水平缝。裂缝位置在屋顶底部附近或顶层圈梁底部附近。见图10.1228 空旷高大的房屋的顶层外墙上，常在门窗口上下水平处出现一些通长水平裂缝，原因是温度变化后屋面板的纵向变形比墙体大，外墙在屋面板支承处产生水平推力的缘故，如图10.13所示。29 2荷载和地震作用的影响30五、砖混结构墙体上的交叉裂缝 地震引起的墙体裂缝大多呈X型，如图10.16所示。这是由于墙体受到反复作用的剪力所引起的。