第四章变形缝.doc

第四章 变形缝 当一个建筑物的规模很大，特别是平面尺寸很大时；或者是当建筑物的体型比较复杂，建筑平面有较大的凸出凹进的变化、建筑立面有较大的高度尺寸差距时；或者是建筑物各部分的结构类型不同，因而其质量和刚度也明显不同时；或者是建筑物的建造场地的地基土质比较复杂、各部分土质软硬不匀、承载能力差别比较大时，如果不采取正确的处理措施的话，就可能由于环境温度的变化、建筑物的沉降和地震作用等原因，造成建筑物从结构到装修各个部位不同程度的破坏，影响建筑物的正常使用，严重的还可能引起整个建筑物的倾斜、倒塌，造成彻底的破坏。为避免出现上述严重的后果，常常采用的解决办法就是在建筑物的相应部位设置变形缝。所谓变形缝，实际上就是把一个整体的建筑物从结构上断开，划分成两个或两个以上的独立的结构单元，两个独立的结构单元之间的缝隙就形成了建筑的变形缝。设置了变形缝之后，建筑物从结构的角度看，其独立单元的平面尺寸变小了，复杂的结构体型变得简单了，不同类型的结构之间相对独立了，每个独立的结构单元下的地基土质的承载能力差距不大了。这样，当环境温度的变化、建筑物的沉降、地震作用等情形出现时，建筑物不能正常使用、甚至结构遭到严重破坏等后果就可以避免了。当然，建筑物设置变形缝使其从结构上断开、被划分成两个或两个以上的独立的结构单元之后，在变形缝处还要进行必要的构造处理，以保证建筑物从建筑的角度（例如建筑空间的连续性，建筑保温、防水、隔声等围护功能的实现）上仍然是一个整体。 第一节 变形缝的类型和设置条件 根据建筑变形缝设置原因的不同，一般将其分为三种类型，即温度伸缩缝(简称伸缩缝)、沉降缝、防震缝。下面分别对这三种变形缝设置的条件进行介绍。 一、温度伸缩缝 各种材料一般都有热胀冷缩的性质，建筑材料也不例外。当一个建筑所处的环境温度发生变化时，特别是当建筑物的规模和平面尺寸过大时，其由于热胀冷缩性质引起的绝对变形量会非常大。由于建筑各构件之间的相互约束作用，会引起结构产生附加应力，当这种附加应力值超过建筑结构材料的极限强度值时，结构就会出现裂缝或更严重的破坏，如墙体或楼盖、屋盖开裂，结构表面的装修层破裂，门窗洞口变形引起门窗开启受限制，屋顶防水层断裂、漏水等。为了避免这种现象出现而设置的变形缝就称为温度伸缩缝。 表4-1为砌体房屋温度伸缩缝的最大间距允许值，表4-2为钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距允许值。从表4-1和表4-2中可以看出，各种类型建筑物设置温度伸缩缝的限制条件有很大的差别，小到平面尺寸超过20m就应设缝，大到平面尺寸达到100m时才要设缝。造成这种差别的原因首先是结构材料的不同，其材料的伸缩率以及材料的极限强度（主要是抗拉极限强度）也就不同，如砖、石、混凝土砌块等形成的砌体与钢筋混凝土材料的差别，钢筋混凝土材料与木材的差别等；其次是结构构造整体程度上的差别，也会造成其抵抗由附加应力引起的变形的能力上的差异，如现浇整体式结构对附加应力的敏感程度比预制装配式结构的就大得多；再有就是建筑物的屋顶是否设有保温层或隔热层等，其结构系统对温度变化而引起的附加应力的敏感程度显然也就会明显的不同。理解这些形成设缝条件差别的原因，对掌握温度伸缩缝的设计原理和构造做法将十分有利。二、沉降缝 地基土层在受到外界压力(如建筑物的竖向荷载)时会产生压缩变形，当外界压力的大小差别较大或地基土层的软硬程度不均匀、承载能力差别较大时，就会造成地基土层被压缩的程度上的差别，从而引起建筑物整体上的不均匀沉降，使建筑物的结构系统产生附加应力，致使某些薄弱部位被破坏。沉降缝就是为了避免出现这种后果而设置的一种变形缝。凡是遇到下列情况的，均应考虑设置沉降缝。 1、当建筑物建造在不同地基上，且难以保证不出现不均匀沉降时； 2、当建筑物各部分相邻基础的形式、基础宽度及其埋置深度相差较大，造成基础底部压力有很大差异，易形成不均匀沉降时； 3、同一建筑物相邻部分的高度相差较大或荷载大小相差悬殊、或结构形式截然不同，易导致不均匀沉降时，如图4-1（a）所示 4、建筑物体型比较复杂，连接部位又比较薄弱时，如图4-1（b）所示； 5、新建建筑物与原有建筑物紧相毗连时，如图4-1（c）所示。 三、防震缝 在抗震设防地区，当建筑物体型比较复杂或建筑物各部分的结构刚度、高度以及竖向荷载相差较悬殊时，为了防止建筑物各部分在地 震时由于整体刚度不同、变形差异过大而引起的相互牵拉和撞击引起破坏，应在变形敏感部位设置变形缝，将建筑物分割成若干规整的结构单元，每个单元的体形规则、平面规整、结构体系单一，以防止在地震作用下建筑物各部分相互挤压、拉抻，造成破坏，这种变形缝就称为防震缝。对于多层砌体房屋的结构体系来说，在设计烈度为8度和9度且有下列情况之一时，宜设置防震缝，缝两侧均应设置墙体： 1、房屋立面高差在6m以上时； 2、房屋有错层，且楼板错开高差较大时； 3、各部分结构刚度、质量截然不同时。 以上三种变形缝的设置，解决了建筑物由于受温度变化、地基不均匀沉降以及地震作用的影响而可能造成的各种破坏；但是，由于变形缝的构造复杂，也给建筑物的设计和施工带来了一定的难度。因此，设置变形缝不是解决此类问题的唯一办法，可以通过加强建筑物的整体性和整体刚度来抵抗各种因素引起的附加应力的破坏作用，也可通过改变引起结构附加应力的影响因素的状态的方式达到同样的目的。例如，可以采用附加应力钢筋，加强建筑物的整体性，来抵抗可能产生的温度应力，使之少设或不设温度伸缩缝；在工程设计时，应尽可能通过合理的选址、地基处理、建筑物体型的优化、结构类型的选择和计算方法的调整、以及施工程序上的配合(如高层建筑