不均匀沉降引起墙体裂缝分析和防治措施毕业论文.doc

不均匀沉降引起墙体裂缝分析和防治措施摘 要由于地基不均匀下沉，常使砖墙表面产生裂缝。一般性裂缝(除严重开裂外)不危及结构安全，但在地震或其他荷载作用下，容易引起提前破坏；外墙裂缝往往引起外墙渗水，影响使用。故对此应引起足够的重视，采取预防措施，减少和防止裂缝的产生，防止影响结构安全和使用。地基的不均匀变形有可能使建筑物损坏或影响其使用功能。特别是高压缩性土、膨胀土、湿陷性黄土以及软硬不均等不良地基上的建筑物，如果考虑欠周，就更易因不均匀沉降而开裂损坏。因此如何防止或减轻不均匀沉降造成的损害，是设计中必须考虑的问题。若事先采取必要的措施，如从地基、基础、上部结构相互作用的观点，在建筑、结构或施工方面采取措施，往往可以减小由于不均匀沉降对结构产生的危害。关键词：砖墙 裂缝 预防 治理 沉降AbstractWith foundations uneven subsidence, it often makes brick wall surface cracks. General crack (except severe cracking) not compromise the safety of the structure, but in earthquake or other loads, easy cause early destruction; Exterior wall cracks often cause walls oozing, the influence is used. So this should cause enough attention, take preventive measures to reduce and prevent the cracks of, prevent affecting the structure security and use. The non-uniform deformation of the foundation may make buildings damaged or affect it to use a function. Especially high absorbance soil, expansive soil, collapsible loess and soft hard not equal bad on foundation of building, if consider owe weeks, the more easily because of the uneven settlement and crack damage. Therefore, how to prevent or mitigate the uneven settlement of damage, is in the design must consider the question. If prior to take necessary measures, as from the upper structure of ground, foundation, interaction view, in construction, structure or construction adopt effective measure, often can be reduced due to uneven subsidence structure dangers.【Key Words】Brick wall; crack ; prevention; governance; settlement目 录摘要Abstract 第一章 绪论1.1研究背景1.2国内外研究状况1.3主要研究内容第二章 墙体裂缝原因分析2.1地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析2.2地基不均匀沉降引起墙体裂缝的防治措施2.3温度应力引起墙体裂缝2.4温度应力引起墙体裂缝的防治措施2.5控制墙体裂缝的措施第三章 基础不均匀沉降的原因分析3.1设计方面的问题3.2施工中出现的问题3.3建成后使用过程中的意外影响3.4计算过程中的不正确因素的影响3.5地基处理方法选取不当第四章 基础不均匀沉降的防治措施4.1建筑措施4.2结构措施4.3施工措施结论参考文献致谢绪 论1.1 研究背景进入新世际以来，中国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，形成了对大规模基础设施、厂房、办公设施、商铺、高层住宅等生产生活性建筑物的巨大需求，这大大刺激了中国建筑行业的发展，促成了中国建筑市场的空前繁荣。随着中国建筑市场的迅速扩大和不断规范化，特别是金融危机以后国家出台了一系列有利于建筑的政策，投资4万亿进行基础建设，使中国建筑市场飞速扩大，各种项目日益增多近年来，基础建设的新建也越来越直接地影响我国经济发展，房屋建筑与人门的生活息息相关。房屋建筑是直接为人们工作、学习、生活、娱乐等日常行为提供服务的整体空间 ，人们在使用房屋建筑的时候 ，常因施工质量、材料质量等不足 ，出现房屋漏水、粉刷干裂、饰面脱落、门窗变形等现象；又因各种变形缝设置不当 ,使房屋构件出现胀缩裂缝、不均匀沉降裂缝、地震裂缝等。根据工程实践和统计资料显示这类裂缝几乎占全部可遇裂缝的80以上，但也有因荷载过大或截面过小导致的裂缝。建筑物墙体出现的裂缝，不仅影响其使用的外观效果，还会引起外墙的渗漏，这在潮湿多雨的地区尤其突出。如何解决建筑物墙体的裂缝现象，就显得十分重要。本文分析了墙体裂缝产生的原因，并提出了针对性的预防措施。1.2国内外研究状况不均匀沉降引起的墙体裂缝作为一种普遍存在于房屋建筑中的问题，已经受到了各国学者的广泛关注。近年来大地震频繁发生，这是对建筑业的一个极大挑战，对抗震要求的一次次冲击，无论是普通民用房屋还是高层住宅都必须达到抗震设计的要求。所以对于建筑的结构选择十分重要。对于地震活动频繁的日本地区，房屋在层数和高度都有一定的限制，房屋越高对结构要求越高，这样一来对造价方面就不利，这就是为什么我们看见日本房屋大多数不高的原因，普通房屋2到3层左右，房屋通常采用框架结构，这样在发生地震时，框架结构侧向刚度小，从而保证了房屋的安全。1.3研究内容为了达到上述目标，本文研究的主要内容包括：(1) 本课题的研究内容是“不均匀沉降引起的墙体裂缝分析和防治措施”，详细介绍了引起墙体裂缝原因的分析，还有地基等不均匀沉降的原因，它的一些方法，例如逆作法、应力解除法、后浇带法等。同时，也会很好的提升整个工程的性价比。使工程的报价最大的合理化 。(2) 介绍了下地基不均匀沉降引起墙体裂缝、温度应力引起的墙体裂缝以及建筑措施、结构措施、施工措施对不均匀沉降引起的墙体裂缝的防治(3) 通过施工措施的一下方法来控制不均匀沉降引起的墙体裂缝(4) 由上面的策略及其他方面的深入研究总结出一些关于有可能引起墙体裂缝的原因，引起足够的注意，从而在实际操作中避免出现这些不利于房屋结构的现象(5) 通过大量相关资料、对比总结及创新二、墙体裂缝原因分析墙体裂缝是建筑物中常见的问题，引起墙体裂缝的冈素很多，既有桩基、温度、干缩，也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及缺乏经验等。根据工程实践和统计资料显示这类裂缝几乎占全部可遇裂缝的80以上，但也有因荷载过大或截面过小导致的裂缝。建筑物墙体出现的裂缝，不仅影响其使用的外观效果，还会引起外墙的渗漏，这在潮湿多雨的武汉地区尤其突出。如何解决建筑物墙体的裂缝现象，就显得十分重要。本文分析了墙体裂缝产生的原因，并提出了针对性的预防措施。2.1地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析 1.当房屋地基土层分布不均匀，土质差别较大时，则往往在不同土层的交接处或同一土层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降，造成墙体开裂，其裂缝上大下小，向土质较软或土层较厚的方向倾斜。 2在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下，当未留设沉降缝时，也容易在高低和较重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。此时，裂缝位于层数低的荷载轻的部分，并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。 3当房屋两端土质压缩性大，中部小时，沉降分布曲线将成凸形，此时，往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外，也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。 4在多层房屋中，当底层窗台过宽时，也往往容易因荷载由窗间墙集中传递，使地基不均匀沉降，致使窗台在地基反力作用下产生反向弯曲，引起窗台中部的竖向裂缝。 5新建房屋的基础若位寸：原有房屋基础下，则要求新、旧基础底面的高差H与净距L的比值应小于05l。否则，由于新建房屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋、墙体裂缝。同理，在施工相邻的高层和低层房屋时，亦应本着先高、重，后低、轻的原则组织施工；否则，若先施工了低层房屋后再施工高层房屋，则也会造成低层房屋墙体的开裂。 从以上分析可知，裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系，长高比大的房屋因刚度差，抵抗变形能力差，故容易出现裂缝；因纵墙的长高比大于横墙的长高比，所以大部分裂缝发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布曲线密切有关，当沉降分布曲线为凹形时，裂缝较多的发生在房屋下部，裂缝宽度下大上小；当沉降分布曲线为凸形，裂缝较多的发生在房屋的上部，裂缝宽度上大下小。裂缝分布与墙体的受力特点密切有关，在门窗洞口处，平面转折处、层高变化处，由于应力集中，往往也就容易出现裂缝；又因墙体是受剪切破坏，其主拉应力为45。所以裂缝也成45倾斜。2.2由地基不均匀沉降引起墙体裂缝的防止措施1应处理好软土地基和不均匀地基，但在拟定地基力口固和处理方案时，又应将地基处理和上部结构处理结合起来考虑使其能共同工作。2不能单纯从地基处理出发，否则，不仅费用大；而效果亦差。3在上部结构处理上有：改变建筑物体型、简化建筑物平面、合理设沉降缝、加强房屋整体刚度(如增加横墙、增设圈梁、采用筏式基础、箱形基础等)、采用轻型结构和柔性结构等。2.3温度应力引起墙体裂缝一般材料均有热胀冷缩性质，房屋结构由于周围温度变化引起热胀冷缩变形，称为温度变形。如果结构不受任何约束，在温度变化时能自由变形，那么结构中就不会产生附加应力。如果结构受到约束而不能自由变形时，则将在结构中产生附加应力或称温度应力。由温度应力引起结构的伸缩值。由于钢筋混凝土的线膨胀系数a=1.08X10/C，而普通砖砌体的线膨胀系数为0.5X1O/C，在相同温差下，钢筋混凝土结构的伸长值要比砖砌体大1倍左右。所以，在混合结构中，当温度变化时，钢筋混凝土柱、梁等与砖墙伸缩不一，必然彼此相牵制而产生温度应力，使房屋结构开裂破坏。2.4由温度应力引起墙体裂缝的防止措施1. 可采取合理地设伸缩缝，避免楼面错层和伸缩缝错位。2加强屋面保温、隔热，用油毡夹滑石粉或铁皮将屋面板和墙体隔离，并在女儿墙根部留一定空隙，使其能自由伸缩且有伸缩余地。3采用蓄水屋面域种植屋面，女儿墙设构造柱，同时，加强结构的薄弱环节，提高其抗拉强度等技术措施。2.5控制墙体裂缝的措施2.5.1材料方面的措施1改善墙体的抗裂防水性能墙体的透气性较差，水分蒸发较慢，而在雨季时墙体的含水量很高，墙体的抗拉强度大幅度降低，很容易导致墙体产生裂缝。因此，有必要提高墙体的防水能力。建议采用纤维砂浆抹面，每m3水泥砂浆中加入0.9kg聚丙烯纤维一起搅拌，既加强抹面砂浆与基层的粘结力，提高抹面砂浆的保水性，又能保护墙体，防止墙面开裂。2提高墙体的抗剪强度提高墙体抹灰砂浆的抗剪强度是增强墙体抗剪强度的主要途径之一。1)在界面挂钢丝网。在界面处墙面两侧设置钢丝网片固定墙面，宽2000n，沿缝两侧各延伸100mm，操作中加强界面处的灰缝处理，饱满填实，补浆勾缝，网片用水泥砂浆封实，外做罩面粉刷。2)在砂浆中掺人纤维，即采用纤维砂浆抹面。具体做法是将短纤维(聚合物纤维)按一定比例掺人砂浆中拌和即可制得。短纤维在砂浆中的作用是提高基体的抗拉强度，阻止基体中原有微裂缝的扩展并延缓新裂缝的出现，提高基体的变形能力和改善其韧性与抗冲击性。在工程中常用的是聚丙烯单丝纤维。3)在墙体中采用水平砌缝配筋的办法，其作用类似于圈梁，加强砌体抵抗水平变形的能力。砌缝配筋是由预先埋设在水平砂浆砌缝中的纵向和横向钢筋构成的，砌缝配筋的间距，最小为20cm，最大为60cm，或者在墙体中部设置36的通长水平钢筋，在墙体转角和纵横墙交接处宜设置拉接钢筋，数量为每120mm墙厚不少于16，竖向间距官为500mm.三、基础不均匀沉降的原因分析当地基基础产生不均匀沉降时。其表现形式大多是底层墙体开裂，严重时可能向上继续延伸。斜裂缝一般发生在建筑物纵墙的两端，或建筑物的中部以及建筑物的阳角。斜裂缝成因是由于地基局部沉降，使墙体承受较大的剪力，当砌体受拉力超过其抗拉强度时，即发生断裂水平裂缝多发生在窗间墙。当发生局部不均匀沉降时，沉降单元上部受到阻力，使窗间墙受到较大的水平剪力，当砂浆强度不足以抵抗该剪力时，即发生水平裂缝。垂直裂缝大多在较宽窗的窗台中部。当发生不均匀沉降时，窗间墙因受荷载较大，窗台因其上伏有窗重。荷载很小，因此窗台墙相当于反梁，而窗间墙相当于反梁 支座 ，窗台墙因反向变形过大而开裂，上宽下窄。地基的不均匀沉降主要原因：3.1、设计方面的问题。建筑物长度太长 ；建筑体型比较复杂凹凸转角多；未在适当部位设置沉降缝；基础及 建筑物整体刚度不足 ；建筑物层高相差大所受荷载差异大 ；地基土的压缩性显著不同、地基处理方法不同 ；以及设计方面的错误等都会引起建筑物 产生过大的不均匀沉降。3.2、施工中出现的问题。由于施工时地基处理地不好，或因地质勘探不细，没有发现地下的某些不良地质现象，如暗洪、坑洞等，因而未作处理或处理不善。或者墙体砌筑时，砂浆强 度偏低，灰缝不饱满；砌砖组砌不正 ，通缝多，断砖集中使用；拉结筋不按规定标准设置 ；墙体留槎违反规范要求等等从而引起地基的不均匀沉降。3.3建成后使用过程中的意外影响。由于地下水管的大量漏水引起地基局部下沉，或因为临时的大量的地面堆载而引起局部下沉，另外还有相邻新建筑产生的影响等。3.4计算过程中的不正确因素的影响。主要是计算过程中，沉降经验系数的取值及一些人为的计算方法选择 的影响。3.5、地基处理方法选取不当。地基处理方法多种多样，每种处理方法都有各自适用的范围，并且对不同的工程要求处理的效果也不相同。不同地区的地质条件干差万别 ，同一地区的不同工程或者同一工程的不同部位地质条件也不尽相同，因此有可能需要同时运用多种地基处理方法，但为了施工方便，实际工程 中有可能会使用同一方法处理不同软弱地基，而这往往是造成差异沉降的隐蔽因素。四、基础不均匀沉降的防治措施4.1建筑措施4.1.1建筑物的体型应力求简单 复杂的体型常常是削弱建筑物整体刚度和加剧不均匀沉降的重要因素。因此，地基条件不好时，在满足使用要求的条件下，应尽量采用简单的建筑体型，如长高比小的“一”字形建筑物。 平面形状复杂的建筑物，纵横单元交叉处基础密集，地基中附加应力互相重叠，必然出现比别处大的沉降。加之这类建筑物的整体性差，各部分刚度不对称，很容易遭受地基不均匀沉降的损害。 建筑物高低变化太大，地基各部分所受的荷载不同，也易出现过量的不均匀沉降。据调查，软土地基上紧接高差超过一层的砌体沉重结构房屋，低着很容易开裂。因此，当地基软弱时，建筑物的紧接着高差以不超过一层为宜。4.1.2控制长高比及合理布置墙体 建筑物在平面上的长度和从基础地面起算的高度之比，称为建筑物的长高比。长高比大的砌体承重房屋，其整体刚度差，纵墙很容易因挠曲过渡而开裂。调查结果表明，当预估的最大沉降量超过120mm时，对三层和三层以上的房屋，长高比不宜大于2.5；对于平面简单，内、外墙贯通，横墙间隔较小的房屋，长高比的控制可以适当放宽，但一般不大于3.0。不符合上述要求时，一般要设置沉降缝。合理布置纵、横向，是增强砌体承重结构房屋整体刚度的重要措施之一。一般房屋的纵向刚度较弱，故地基不均匀沉降的损害主要表现为纵墙的挠曲破坏。内外纵墙的中断、转折，都会削弱建筑物的纵向刚度。地基不良时，应尽量使内、外纵墙都贯通。纵横墙的联结形成了空间刚度，缩小横墙的间距，可有效地改善房屋的整体性，从而增强了调整不均匀沉降的能力4.1.3设置沉降缝 当建筑物的体型复杂或者长高比过大时，可以用沉降缝将建筑物（包括基础）分割为两个或多个独立的沉降单元，可有效地防止不均匀沉降发生。分割出的沉降单元，原则上要求满足体型简单、长高比小以及地基比较均匀等条件。为此，沉降缝的位置通常选择在下列部件上 a.复杂建筑物平面转折部位 b.长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位 c.地基土的压缩性有显著变化处 d.建筑物的高度或荷载有很大差异处 e.建筑物结构或基础类型不同处 f.分期建造房屋的交界处 沉降缝应有足够的宽度，以防止缝两侧的结构相向倾斜而互相挤压。如果沉降缝两侧的结构可能发生严重的相向倾斜，可以考虑将两者拉开一段距离，还可以选取其中一跨（一个开间）改成简支或悬挑跨，使建筑物分为两个独立的沉降单元，有防渗要求的地下室一般不宜设置沉降缝。因此，对于具有地下室和裙房间的高层建筑，为减少高层部分与裙房间的不均匀沉降，常在施工时采用后浇带将两者断开，待两者间的后期沉降差能满足设计要求时再连接成整体。4.1.4相邻建筑物基础间满足净距要求 由地基中附加应力分布规律可知：作用在地基上的荷载，会使土中的一定宽度和一定深度范围内产生附加应力，从而地基将发生变形。在次范围之外，荷载对相邻建筑物的影响可忽略。如果建筑物之间的距离太紧，同期修建会相互影响，特别是建筑物轻重差别太大时，轻者受重者的影响；非同期修建，新建重型建筑物或高层建筑物会对原有建筑物产生影响，而使被影响建筑产生不均匀沉降而开裂。4.1.5调整建筑设计标高 建筑物的沉降会改变原有的设计标高，严重时将影响建筑物的使用功能。因而可能采取下列措施进行调整： a.根据预估的沉降量，适当提高室内地坪和地下设施的标高 b.将有联系的建筑物或设备中，沉降较大者的标高适当提高 c.建筑物与设备之间留有足够的净空 d.当有管道穿过建筑物时，应预留足够用的尺寸的孔洞，或采用柔性管道接头等4.2结构措施4.2.1减轻建筑物的自重 在基底压力中，建筑物的自重占很大比例。据估计，工业建筑占50左右；民用建筑占60左右。因此，软土地基上的建筑物，常采用下列一些措施减轻自重，以减小沉降量 a.采用轻质材料，如各种空心砌块、多孔砖以及其他轻质材料以减少墙重 b.选用轻型结构，如预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构及各种轻型空间结构等 c.减少基础和回填的重量，可选用自重轻、回填少的基础形式；设置架空地板代替室内回填土。4.2.2减少或调整基底附加应力 设置地下室或半地下室。利用挖出的土重去抵消（补偿）一部分甚至全部的建筑物重量，以达到减小沉降的目的。如果在建筑物的某一高重部分设计地下室（或半地下室）便可减少与较轻部分的沉降差。 改变基础底面尺寸，调整基底附加压力。对荷载较大建筑物可采用较大的基础底面积，减小基底附加压力，可以减少沉降量。对沉降不均匀或地基土压缩性不均的建筑物可采用不同的基底附加压力来调整不均匀沉降。4.2.3设计圈梁 对于砌体承重结构，不均匀沉降的损害突出表现为墙体的开裂。因此时间中常在墙内设置圈梁来增强其承受挠曲变形的能力。这是防止出现开裂及阻止裂缝开展的一项有效措施。 圈梁的布置，在多层房屋的基础和顶层处宜各设置一道圈梁，其他各层可隔层设置，必要时可层层设置。单层工业厂房、仓库，可结合基础梁、联系梁、过梁等酌情设置。4.2.4采用连续基础 对于建筑体型复杂、荷载差异较大的框架结构，可采用箱基、桩基、筏基等加强基础整体刚度，减少不均匀沉降4.2.5采用非敏感性结构 排架、三交拱等铰接结构，支座发生相对位移时不会引起很大的附加应力，故可以避免不均匀沉降的危害。不过，这类结构形式通常只适用于单层的工业厂房、仓库和某些公共建筑。4.3施工措施在软弱地基上进行工程建设时，采用合理的施工顺序和施工方法至关重要，这是减少或调整不均匀沉降的有效措施之一。4.3.1遵照先重（高）后轻（低）的施工程序当拟建的相邻建筑物之间轻（低）重（高）悬殊时，一般应按照先重后轻的程序进行施工，必要时还应在重的建筑物竣工后间歇一段时间，再建造轻的邻近建筑物。如果重的主体建筑物与轻的附属部分相连时，也应按上述院子处理。4.3.2注意堆载、沉桩和降水等对邻近建筑物的影响在已建成的建筑物周围，不宜堆放大量的建筑材料或土方等重物，以免地面堆载引起建筑物产生附加沉降。拟建的密集建筑群内如有采用桩基础的建筑物，桩的设置应首先进行，并应注意采用合理的沉桩顺序。在进行降低水位及开挖深基坑时，应密切注意对邻近建筑物可能产生的不利影响，必要时可以采用设置截水帷幕、控制基坑变形量等措施。4.3.3注意保护坑底土体在淤泥及淤泥质土地基上开挖深基坑时，要注意尽可能不扰动土的原状结构。在雨期施工时，要避免坑底土体受雨水浸泡。通常的做法是：在坑底保留大约200mm厚的原土层，待施工混凝土垫层时才用人工临时挖去。如发现坑底软土被扰动，可挖去扰动部分，用砂、碎石（转）等回填处理。4.3.4施工方法（1）逆作法。逆作法可以减少排土量，并与主体结构重量进行平衡，从而使沉降量大幅度降低。逆作法施工的基本原理是沿建筑物的外墙(必要时包括内墙)位置施工地下连续墙，作为地下室外墙，同时也作为挡土围护结构。在建筑物内部的适当位置，打下中间支撑桩，若为桩箱基础，中间桩可选定在相应的桩上 。（2）应力解除法。应力解除法是应用土力学的原理，在建筑物沉降较小的一侧按照一定的角度打斜孑L，解除地基中的局部应力，从而使地基土中的应力发生重分布，局部沉降量增大，从而达到控制不均匀沉降的目的。在施工过程中，边打孔边用高压水冲孔 ，促使泥浆随水流流出。钻孔造成了其有效承载面积的减小，局部应力相对增大，在孔壁附近产生应力集中，孔周土侧向挤出；与此同时，因边界条件的改变，引起应力重分布并形成塑性区。迫使整个基础范围内的土体产生沉降，沉降速率外侧大于内侧。由于饱和软黏土的灵敏度高，触变性大，钻孔后严重扰动土体，土体的抗剪强度大大降低，钻孔后在地基土内形成空腔，土体在自重作用下沿孔的径向移动，采用降水的辅助措施后孔内的水被排走，土体在 自重和水的渗透压力作用下，沿孔径向的变形明显加大，促使建筑物局部下沉。（3）后浇带法。为解决高层主楼和低层裙房基础的差异沉降引起的结构内力，可在高低层相连处留施工后浇带。此带设 在裙房一侧，宽度不小于800。具体做法是，先把高层主楼和低层裙房分开施工，从基础到裙房屋顶各构件的钢筋均断开，到灌后浇带之前把钢筋焊接。后浇带应采用浇筑水泥或硫铝酸盐水泥等早强快硬无收缩的水泥配置混凝土进行浇灌。后浇带施工措施适用于变形稳定快，沉降量较小的地基。如砂类土在施工期间可认为其地基变形已基本完成，又如低压缩性土地基亦可采用后浇带 。对变形量大 、变形延续时间长的地基则不宜采用。（4）通过控制地下水位控制不均匀沉降。通过使地下水位上升控制建筑物的沉降，是在建筑物的施工中，对下降的地下水位在各施工工序相继完成中，使其徐徐上升，并同时采用挡水墙和灌水的综合方法使水位上升，以便对沉降进行控制。这种做法实际上是有效利用浮力作用于建筑物的地下结构，使沉降得到控制。结束语建筑物不均匀沉降引起墙体裂缝的控制，需要从设计、施工、建筑材料等几个方面总体考虑，应根据工程的实际情况，选择相应的控制措施，达到既能控制墙体