第十章磚混結(jié)構(gòu)裂縫分析實(shí)例

第十章磚混結(jié)構(gòu)裂縫分析實(shí)例第一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日教學(xué)提示：磚混結(jié)構(gòu)在今后長(zhǎng)期仍將是廣大農(nóng)村覆蓋面最廣的一種結(jié)構(gòu)形式。磚混結(jié)構(gòu)脆而易裂，是影響建筑壽命的最大克星。研究和防治磚混結(jié)構(gòu)裂縫問題是工程師一大職責(zé)。教學(xué)要求：引導(dǎo)學(xué)生從磚混結(jié)構(gòu)裂縫實(shí)例中去認(rèn)識(shí)與總結(jié)磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中存在的問題，并對(duì)農(nóng)村建設(shè)工作加強(qiáng)指導(dǎo)。自從水泥問世以后，磚混結(jié)構(gòu)就逐漸成了我國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)的一種主要結(jié)構(gòu)形式。尤其是建國(guó)以后，百?gòu)U待興，開始了大規(guī)模的建設(shè)，而木材與鋼材資源卻十分緊缺，平屋頂?shù)拇u混結(jié)構(gòu)，無(wú)疑是節(jié)約木材與鋼材的最佳選擇。即便在今后長(zhǎng)期的廣大農(nóng)村建設(shè)中，磚混結(jié)構(gòu)仍然將是最受歡迎的。但是磚混結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)就是抗裂能力偏低，尤其是多層平頂磚混結(jié)構(gòu)，如果以單體工程為統(tǒng)計(jì)單位，真可以說(shuō)無(wú)房不裂。因此自從20世紀(jì)50年代末以來(lái)，國(guó)內(nèi)國(guó)外工程學(xué)術(shù)界就對(duì)磚混結(jié)構(gòu)裂縫問題給予了充分的關(guān)注，也取得了很多成果。但是關(guān)于在實(shí)際工程中如何有效地控制磚混結(jié)構(gòu)裂縫這一課題，仍然有很多研究工作需要做。本章將結(jié)合一些工程實(shí)例作一些探討。第二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的普遍性與嚴(yán)重性典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因本章內(nèi)容思考題與習(xí)題第三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的普遍性與嚴(yán)重性

由于磚混結(jié)構(gòu)中豎向承重構(gòu)件——磚墻、磚柱的材料來(lái)源廣泛，易就地取材，施工簡(jiǎn)便，以手工操作為主，因而造價(jià)相對(duì)低廉，所以得到了廣泛的應(yīng)用。大量住宅、宿舍、辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院等單層或多層建筑大多采用磚、石或砌塊墻體(承重、分隔、圍護(hù)作用)和鋼筋混凝土樓蓋共同組成的混合結(jié)構(gòu)體系。砌體屬于脆性材料，本身抗裂能力低；砌體與鋼筋混凝土之間在材料性質(zhì)上有很大的差別，變形協(xié)調(diào)性較差，這些都是造成砌體結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象比較嚴(yán)重的原因。當(dāng)然引起砌體結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷和質(zhì)量事故的原因是多方面的，現(xiàn)綜述如下。第四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的普遍性與嚴(yán)重性

一.設(shè)計(jì)方面主要原因(1)設(shè)計(jì)馬虎，草率參照或套用相類似工程的施工圖樣作設(shè)計(jì)，而不進(jìn)行校核和計(jì)算。(2)結(jié)構(gòu)方案欠妥，比如空曠房屋的整體剛度問題、穩(wěn)定性問題沒有得到關(guān)注。(3)滿足于墻體總的承載力的計(jì)算，但忽視了墻體穩(wěn)定性和局部承壓的驗(yàn)算。(4)強(qiáng)調(diào)計(jì)算結(jié)果，忽略構(gòu)造要求。二.施工方面原因(1)砌筑質(zhì)量差。砌體結(jié)構(gòu)為手工操作，而墻體強(qiáng)度的高低與砌筑質(zhì)量有密切關(guān)系。施工管理不善、質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)是造成砌體結(jié)構(gòu)事故的重要原因。(2)在墻體上任意開洞，或拆了腳手架，但腳手眼未及時(shí)填好或填補(bǔ)不實(shí)，過(guò)多地削弱了結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面。第五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的普遍性與嚴(yán)重性

(3)在施工過(guò)程中，對(duì)一些高大墻體未加臨時(shí)支撐，如遇到大風(fēng)大雨等不利因素將造成失穩(wěn)破壞。(4)砂漿配合比不準(zhǔn)確，或含雜質(zhì)過(guò)多，因而本身強(qiáng)度不足，或保水性差、流動(dòng)性差，都會(huì)造成墻體承載力下降，嚴(yán)重的會(huì)引起倒塌。如上所述，砌體結(jié)構(gòu)不可避免會(huì)出現(xiàn)各種裂縫。一些裂縫，雖不影響建筑物的近期使用，也不影響建筑物結(jié)構(gòu)的承載力、剛度及完整性，但會(huì)降低砌體結(jié)構(gòu)的耐久性。還有一些裂縫表現(xiàn)為采用材料的強(qiáng)度不足，或表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸不夠，或表現(xiàn)為連接構(gòu)造質(zhì)量不可靠。這類裂縫威脅到結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性，如不及時(shí)治理，可能導(dǎo)致局部或整體的破壞，會(huì)帶來(lái)人員的傷亡和經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。第六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

一.磚砌體因承載力不足造成的質(zhì)量事故某三層輕工業(yè)廠房，預(yù)制樓板，現(xiàn)澆兩跨鋼筋混凝土連續(xù)梁，外磚墻內(nèi)磚柱承重；磚柱截面490mm×490mm，采用MU10磚、M10水泥混合沙漿砌筑；基礎(chǔ)為三七灰土，上砌毛石，磚墻基礎(chǔ)底面寬1300mm，磚柱基礎(chǔ)底面積為1400mm×1400mm，地基設(shè)計(jì)承載力?=150kN/m2，如圖10.1(a)、(b)所示。該房屋主體結(jié)構(gòu)完工時(shí)，幾個(gè)底層磚柱就發(fā)生嚴(yán)重的豎向裂縫。其中最嚴(yán)重的位于⑧軸線，裂縫最寬處達(dá)8mm～10mm，長(zhǎng)1.5m左右，說(shuō)明該磚柱已瀕臨破壞，如圖10.1(c)所示。發(fā)現(xiàn)裂縫后，隨即對(duì)各層磚柱進(jìn)行加固，加固方案為四角外包角鋼∟75mm×75mm×6mm，角鋼間用綴條連接，如圖10.1(d)所示，但加固方案并未能取得成效。第七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

第八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

事故原因分析和處理如下：(1)中間磚柱承載力按軸心受壓算允許承載力只有913.36kN，而該柱所承受的荷載(算至0.000標(biāo)高)卻有1166kN。超載252.64kN。由于施工質(zhì)量不高，該柱在恒載和施工荷載作用下就產(chǎn)生了裂縫。(2)柱基礎(chǔ)底面積按計(jì)算需要9.74m2，實(shí)際只有1.96m2，僅及計(jì)算需要的20.3%。遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需要。結(jié)構(gòu)完工時(shí)，基礎(chǔ)之所以未發(fā)生過(guò)大沉降的原因：一是由于柱基受力尚未達(dá)到設(shè)計(jì)荷載；二是由于實(shí)際地基承載力大于150kN/m2；而因柱身的砌筑質(zhì)量太差，其實(shí)際承載力遠(yuǎn)低于計(jì)算承載力。因而率先開裂，掩蓋了地基的危險(xiǎn)因素。(3)本例事故原因主要是設(shè)計(jì)問題。不得不將原內(nèi)磚柱承重方案改為磚墻承重方案，新添內(nèi)縱橫墻及其基礎(chǔ)，將大房間改為小房間。這樣，樓面荷載由梁直接傳給新添墻及基礎(chǔ)。這個(gè)修改方案雖然解決了結(jié)構(gòu)問題，但在使用上卻帶來(lái)了很大不便。第九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

二.一起偶然的設(shè)計(jì)失誤引起的反思某工程為三層磚混結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓屋蓋，雙向支承樓板，四角區(qū)布置的大房間中各有一根鋼筋混凝土大梁，如圖10.2所示。此工程竣工后，設(shè)計(jì)復(fù)查發(fā)現(xiàn)大梁計(jì)算跨中彎矩錯(cuò)了一位小數(shù)點(diǎn)(將65.66kN·m錯(cuò)寫成6.566kN·m)，因而大梁主筋截面面積只及所需面積的30%，按理，它甚至無(wú)法承受樓蓋自重。但是，令人驚奇的是實(shí)際結(jié)構(gòu)卻已經(jīng)受了使用考驗(yàn)，50～60人在室內(nèi)舉行過(guò)多次會(huì)議，并曾堆積重物，而樓蓋毫無(wú)破壞象征。經(jīng)詳細(xì)檢查，僅發(fā)現(xiàn)二樓大梁上有寬度小于0.2mm的微細(xì)裂縫，其余梁上的裂縫更小。說(shuō)明其實(shí)際擁有的承載力和安全度完全滿足需要。第十頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

第十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

后來(lái)還通過(guò)全面的荷載實(shí)驗(yàn)和調(diào)查分析，也證實(shí)了出現(xiàn)以上意外結(jié)果實(shí)際上并不奇怪，原因是以下幾點(diǎn)。1.墻體對(duì)大梁支座的約束作用梁端插入磚墻，在計(jì)算簡(jiǎn)圖中視作鉸支座，但與實(shí)際情況出入較大。因?yàn)榱憾酥С刑幱袎w壓住，梁墊和圈梁與大梁整澆在一起，因而梁端的角變形受到部分約束。這樣，當(dāng)大梁受載后，梁端會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)彎矩。(1)二層大梁在30kg、60kg、90kg、120kg、150kg、200kg/m2分級(jí)加載的樓面荷載作用下，梁端約束彎矩的平均值約為按簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨中最大彎矩的70％；在200kg/m2荷載作用下的跨中最大撓度只有0.508mm，相當(dāng)于?/L=1/9850；(2)三層大梁在50kg、100kg、150kg、250kg/m2分級(jí)加載的樓面荷載作用下，梁端約束彎矩的平均值為按簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨中最大彎矩的50%；在250kg/m2荷載作用下的跨中最大撓度只有0.741mm，相當(dāng)于?/L=1/6750；第十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

(3)二、三層大梁卸載后的殘余變形分別只有最大撓度的6.3%和6.2%。這個(gè)試驗(yàn)說(shuō)明，當(dāng)有梁端墻體對(duì)梁端角變形的約束時(shí)，梁的跨中彎矩會(huì)有所減小。當(dāng)梁端上面所受的壓力較大時(shí)(如二層)，梁跨中彎矩可減少50%左右；當(dāng)這種壓力較小時(shí)(如三層)，梁跨中彎矩可減少30%左右。推而廣之，當(dāng)這種壓力為零約束完全放松時(shí)，梁跨中彎矩減少值也為零，也就是達(dá)簡(jiǎn)支梁跨中最大彎矩的理論值。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，梁端的約束程度還沒有充分得到發(fā)揮。實(shí)際上，在墻體內(nèi)得到安全嵌固，并與梁墊和圈梁澆筑成整體的梁頭完全可以滿足固端約束的要求。那么，跨中最大彎矩就可以從下降到，也就是下降到30%左右。歪打正著，本例由于設(shè)計(jì)上的偶然過(guò)失，少配了跨中彎矩受力筋。而實(shí)際上卻正滿足了結(jié)構(gòu)受力的實(shí)際需要，否則，就是浪費(fèi)。第十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

2.材料實(shí)際強(qiáng)度超過(guò)計(jì)算強(qiáng)度用回彈儀和混凝土強(qiáng)度測(cè)定錘測(cè)得的梁身混凝土強(qiáng)度均大于300kg/cm2，超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)(C15號(hào))甚多。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)剩余鋼筋試驗(yàn)得到的屈服應(yīng)力均大于2960kg/cm2，也超過(guò)鋼筋設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算強(qiáng)度2400kg/cm2。由此估算大梁的承載力可增大約23%。3.樓蓋面層參與受力樓板上有焦渣混凝土層和水泥沙漿抹面層，兩者共厚90mm，而且質(zhì)地密實(shí)，和樓板粘結(jié)情況良好。這樣，大梁的截面有效高度增加了，約可提高梁的承載能力的10%。4.板和梁的共同作用本設(shè)計(jì)在計(jì)算梁上荷載時(shí)不考慮梁板的共同作用，梁所承受的荷載就是板傳給梁的支座反力。但實(shí)際上梁在荷載作用下會(huì)發(fā)生變形(下垂)，因而板上的荷載要發(fā)生重分布。原來(lái)傳給梁的荷載有一部分直接通過(guò)板傳遞給四周的墻，實(shí)際上傳給梁的荷載減少了。如用彈性理論考慮梁、板的變形協(xié)調(diào)，計(jì)算得出板與梁交接處的內(nèi)力，就能算出梁所承受的實(shí)際彎矩。實(shí)際彎矩約比原計(jì)算彎矩小9.5%左右。第十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

5.以上分析說(shuō)明本工程中的大梁可以繼續(xù)使用，不需要進(jìn)行加固根據(jù)以上案例來(lái)檢討流行的一些磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)件的理論計(jì)算方法和現(xiàn)行的一些規(guī)范條文，認(rèn)為理論與實(shí)際之間有時(shí)相去甚遠(yuǎn)，值得反思。理論計(jì)算上的力學(xué)模型與結(jié)構(gòu)的實(shí)際傳力途徑產(chǎn)生脫節(jié)?？梢哉f(shuō)在磚混結(jié)構(gòu)中，并沒有完全的簡(jiǎn)支構(gòu)件，即使是全預(yù)制梁板，也并非完全簡(jiǎn)支。何況對(duì)于設(shè)計(jì)安全水準(zhǔn)日益提高，結(jié)構(gòu)整體剛度和承載力標(biāo)準(zhǔn)日益提高的以現(xiàn)澆梁板為主的當(dāng)代磚混結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)樓、屋面梁板，基本上都是處于部分約束甚至是全部約束條件下。而習(xí)慣中的設(shè)計(jì)方法則仍然是以偏于安全考慮為理由，一律按簡(jiǎn)支的力學(xué)模型來(lái)進(jìn)行構(gòu)件的內(nèi)力計(jì)算，與實(shí)際情況不符。本案例是一個(gè)頗為典型，很有說(shuō)服力的案例。理論分析與工程實(shí)踐證明，現(xiàn)今的磚混結(jié)構(gòu)樓屋面板的板端基本上是完全嵌固在圈梁與墻體內(nèi)的，不可能是簡(jiǎn)支，支座負(fù)彎矩一般均要大出跨中正彎矩2～3倍。而習(xí)慣上的板支座配筋和規(guī)范條文規(guī)定的板支座結(jié)構(gòu)配筋，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需要。工程事故分析呼喚理論要更進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際。第十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

三.磚砌體結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)引發(fā)的坍塌事故1.工程概況1997年7月12日，某縣發(fā)生一起建筑面積2500m2的五層半磚混結(jié)構(gòu)住宅樓倒塌的特大事故，造成36人死亡，3人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)860萬(wàn)元。經(jīng)全面調(diào)查認(rèn)為，造成這起事故的原因是多方面的。主要原因是該樓房工程質(zhì)量低劣，磚基礎(chǔ)侵水失穩(wěn)，導(dǎo)致整樓坍塌。2.直接原因(1)該樓基礎(chǔ)磚墻質(zhì)量低劣(主要是材料不合格，施工不規(guī)范)。一是磚的強(qiáng)度低，設(shè)計(jì)要求使用l00號(hào)磚，但實(shí)際使用的都明顯低于75號(hào)，而且基礎(chǔ)磚墻的磚勻質(zhì)性差，受水浸泡部分的磚墻破壞后呈粉末狀；二是對(duì)工程抽樣檢驗(yàn)的六種規(guī)格鋼筋有五種不合格；三是斷磚集中使用，形成通縫，影響整體強(qiáng)度；四是按規(guī)范要求應(yīng)使用中、粗砂，實(shí)際使用的是特細(xì)砂，含泥量高達(dá)31%，砌筑砂漿強(qiáng)度僅在M0.4以下，粘結(jié)力很差。第十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

(2)擅自變更設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)圖紙要求對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)進(jìn)行回填土，并夯實(shí)至±0.000標(biāo)高，但在建造過(guò)程中，把原設(shè)計(jì)的實(shí)地坪改為架空板，基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)未回填土，形成積水池。由于基礎(chǔ)下有天然隔水層，地表水難以滲透，基礎(chǔ)磚墻內(nèi)側(cè)既無(wú)回填土，又無(wú)粉刷，長(zhǎng)時(shí)間受積水直接浸泡，強(qiáng)度大幅度降低。由于磚基礎(chǔ)在受到水壓力與土壓力的重復(fù)作用，其穩(wěn)定性顯然成了最危險(xiǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。是年7月8日至l0日，發(fā)生洪災(zāi)，該住宅樓所處小區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施不配套，無(wú)截洪、排水設(shè)施，造成該住宅樓磚墻腳和磚基礎(chǔ)嚴(yán)重積水浸泡，強(qiáng)度大幅度降低，穩(wěn)定性嚴(yán)重削弱，這是造成事故的直接原因。3.間接原因凡是出現(xiàn)類似嚴(yán)重的工程事故，必與政府有關(guān)建設(shè)管理部門無(wú)所作為、管理松弛有關(guān)，導(dǎo)致了從開發(fā)建設(shè)的程序管理到具體的設(shè)計(jì)與施工管理紊亂無(wú)章，不堪收拾。因此經(jīng)調(diào)查被認(rèn)定為一起工作人員玩忽職守，管理紊亂引起的重大責(zé)任事故。第十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

四.磚柱組砌工藝不規(guī)范引起房屋倒塌1.工程及事故概況某地區(qū)建一座四層樓住宅，長(zhǎng)61.2m，寬7.8m。磚墻承重、鋼筋混凝土預(yù)制樓蓋，局部(廁所等)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土。圖紙為標(biāo)準(zhǔn)住宅圖。唯一改動(dòng)的地方為底層有一大活動(dòng)室，去掉了一道承重墻，改為490mm×490mm磚柱，上擱鋼筋混凝土梁。置換時(shí)，經(jīng)計(jì)算確認(rèn)承載力足夠。但在樓蓋到四層時(shí)，該獨(dú)立磚柱壓壞而引起房屋大面積倒塌。2.計(jì)算復(fù)核房屋結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)圖，已經(jīng)過(guò)考驗(yàn)，而且工程地質(zhì)條件良好，并無(wú)地基下沉失效等情況。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)倒塌情況判斷，倒塌原因顯然是由磚柱被壓酥引起的。設(shè)計(jì)磚的強(qiáng)度等級(jí)為MU7.5，有出廠證明并經(jīng)驗(yàn)收合格。設(shè)計(jì)砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M5?，F(xiàn)驗(yàn)算如下。第十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

荷載計(jì)算：結(jié)構(gòu)恒載NG=140.5kN，使用荷載NQ=80.37kN圖10.3磚柱包心砌法則設(shè)計(jì)荷載：N設(shè)=1.2NG+1.4NQ=1.2×140.5+1.4×80.37=281kN剛性方案，磚柱高?。篐0=3.2+0.5(地面以下到大放腳)=3.7m高厚比：β=3.7/0.49=7.55磚MU7.5，沙漿M5，查得砌體強(qiáng)度f(wàn)=1.37N/mm2承載面積A=0.49×0.49=0.24m22＜0.3m2故應(yīng)取強(qiáng)度降低系數(shù)a=0.7+A=0.7+0.24=0.94按中心受壓柱計(jì)算由β=7.55及M5查得=0.915可得Nu=afA=0.915×0.94×1.37×0.24×106=0.2828×106N=282.8kN>281kN可見原設(shè)計(jì)可滿足要求。但施工過(guò)程中采用包心砌法。如圖10.3所示。且砂漿強(qiáng)度達(dá)不到要求，按實(shí)際情況計(jì)算，按MU7.5，M0.4查得f=0.79N/mm2，考慮到柱芯起不到作用，承重面積減為0.49×0.49－0.24×0.24=0.1825m2第十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

這樣，磚柱承載力Nu=0.915×0.94×0.79×0.1825×106=0.124×106N=124kN0=124/281=0.441由于實(shí)際承載力與設(shè)計(jì)承載力相差太遠(yuǎn)，發(fā)生倒塌是必然的了。由以上分析可知，違反施工技術(shù)規(guī)范的包心砌法，質(zhì)量不能保證，其總承載力會(huì)大大降低，因此包心砌法引起的事故屢見不鮮，必須引起重視。五.溫度應(yīng)力造成砌體結(jié)構(gòu)倒塌事故1.事故概況某供銷社的建筑為三層混合結(jié)構(gòu)，平面布置呈T字形，前面沿大街的大開間為營(yíng)業(yè)廳，后面為住宅及辦公用房。底層層高為4m，二、三層的層高為3.7m。地基良好，基礎(chǔ)為毛石砌筑，承重墻為磚砌24墻。住宅及辦公室開間4.8m，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋。營(yíng)業(yè)大廳進(jìn)深9m，采用300mm×800mm斷面的梁，梁板均為現(xiàn)澆，大梁支于寬1000mm，厚240mm，加370mm×240mm附壁柱的窗間墻上。墻體每層均設(shè)置圈梁，截面240mm×240mm，配筋4φ12。在B、E軸線上的大廳大梁與住宅、辦公室區(qū)段的外墻圈梁連成整體，未設(shè)伸縮縫。第二十頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

該工程于1976年夏季開工，1977年4月中施工到第三層窗口上沿齊平，營(yíng)業(yè)廳部分突然全部倒塌。軸線①上的窗間墻全部倒向廳內(nèi)，第二層樓面的軸線①上的梁頭全部落地，而軸線②梁的支座基本上未動(dòng)，但梁被折斷。三層樓面與住宅脫開而下墜。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查認(rèn)定，施工質(zhì)量合格，地基良好無(wú)下沉跡象，現(xiàn)澆梁板配筋，均偏于安全，倒塌原因曾引起爭(zhēng)議。第二十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

2.原因分析因?yàn)闋I(yíng)業(yè)廳倒塌是從底層磚墻破壞開始的。因而人們大都傾向于事故是由于營(yíng)業(yè)廳帶磚垛的窗間墻承載力不足引起。但經(jīng)反復(fù)驗(yàn)算，按MU5磚及M5砂漿等級(jí)計(jì)算，底層磚垛承載力Nu=fA=361.68kN，即令砂漿等級(jí)取M1，仍可達(dá)Nu=263kN，而設(shè)計(jì)所需承載力僅為253.7kN，可見承載力可滿足要求。既然砌筑質(zhì)量合格，則認(rèn)為窗間墻不是倒塌原因。進(jìn)一步分析可以確認(rèn)事故真正原因是溫度應(yīng)力造成的。磚混結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力是人們熟知的，但通常不進(jìn)行計(jì)算，如建筑物長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，一般按規(guī)范要求設(shè)置伸縮縫。即使有些建筑未設(shè)置伸縮縫，造成了墻體開裂，但一般不會(huì)導(dǎo)致房屋倒塌，因而設(shè)計(jì)人員往往對(duì)此不特別重視。這里，因平面體型特殊，溫度應(yīng)力成為了引起房屋倒塌的主要原因。如圖10.4(a)所示?？梢娫跇巧w下的縱墻上有八字型裂縫。這是由于降溫冷縮造成。因混凝土與砌體的溫度線形系數(shù)不同，且混凝土干縮量大。第二十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

樓房于夏季開工，施工到二層樓板時(shí)尚在初秋(當(dāng)?shù)刈罡邭鉁卦?0℃以上)，而隨著施工進(jìn)展，進(jìn)入冬季(平均氣溫在1℃～5℃)，鋼筋混凝土樓蓋(包括圈梁)冷縮較大而受到砌體的制約，當(dāng)砌體的強(qiáng)度不足以抗拒時(shí)而發(fā)生裂縫。在一般情況下，砌體一旦開裂，則等于約束解除，應(yīng)力釋放，殘余變形不大，不致危及安全。但在本案例的特殊情況下，在軸線⑩處，應(yīng)力釋放后應(yīng)無(wú)問題。而在軸線②與①處，則因B、E軸線上大梁與外墻圈梁相連成整體，混凝土梁冷縮產(chǎn)生的拉力順大梁直接傳到了軸線①外墻上，再加上軸線C、D梁的冷縮力共同作用，從而造成窗間墻內(nèi)傾、倒塌，繼而梁頭下沉，最終造成整體倒塌事故。

六.地基土凍脹引起砌體結(jié)構(gòu)開裂事故北京某飯廳為29.5m的大跨度兩鉸木結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土單獨(dú)基礎(chǔ)，磚圍護(hù)墻。飯廳正門向東。沿南、北外縱墻各有三個(gè)邊門斗，均為磚墻承重，鋼筋混凝土屋面，200mm深淺埋式的灰土基礎(chǔ)。該飯廳冬季建成，建成后北部三個(gè)門斗墻上出現(xiàn)45°方向斜裂縫，其形狀都是從窗口上下角開始向墻角發(fā)展，裂縫最寬處2mm～3mm，上下兩頭尖細(xì)。南部三個(gè)門斗完好無(wú)損，如圖10.5所示。第二十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日典型磚混結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查六例

起初，曾懷疑北側(cè)地基不好，主體結(jié)構(gòu)下沉，但經(jīng)觀察，主體結(jié)構(gòu)并無(wú)明顯沉降。后來(lái)挖開北部門斗基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)埋深僅200mm，基礎(chǔ)下面土的顆粒間有冰渣。仔細(xì)觀察北門斗地面，有隆起現(xiàn)象，離北縱墻愈遠(yuǎn)處地面隆起愈高。相反，挖開南部門斗基礎(chǔ)，雖埋深相同，但基礎(chǔ)下面土未遭凍結(jié)，地面也無(wú)隆起現(xiàn)象。接著在北縱墻附近日照陰影范圍內(nèi)的天然地面挖坑，發(fā)現(xiàn)地面下450mm深度以內(nèi)的粉土層均已凍結(jié)；相反，在南墻根類似地面挖坑，卻無(wú)凍結(jié)現(xiàn)象。因此可以確認(rèn)，北門斗墻開裂是由于墻基埋深太淺遭受土的不均勻凍脹力的結(jié)果(北門斗內(nèi)部?jī)鼋Y(jié)深度淺、凍結(jié)力小，而外部?jī)鼋Y(jié)深度深、凍脹力大)；南門斗下土層因有日照影響未曾凍結(jié)。處理措施是立支柱將北門斗屋面板頂起，將側(cè)墻和墻基拆除，重新做素混凝土基礎(chǔ)，埋置深度為室外地坪下600mm處。按此做法處理后，凍結(jié)病害得到根治。第二十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

一.磚混結(jié)構(gòu)墻體上的正八字型裂縫在砌體結(jié)構(gòu)的頂層墻體上和底層墻體上比較容易發(fā)生一些斜向裂縫，通常位于窗的上下對(duì)角線上，成45°斜向發(fā)展，左右對(duì)稱而形成正八字型裂縫。如圖10.6所示。它的產(chǎn)生原因主要有以下幾點(diǎn)。1.外界環(huán)境溫度的變化砌體結(jié)構(gòu)的屋蓋一般是采用鋼筋混凝土材料。墻體是采用磚或砌塊。這兩者的溫度線膨脹系數(shù)相差比較大，鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)為1.0×10-5，磚墻的溫度線膨脹系數(shù)為0.5×10-5。所以在相同溫差下，混凝土構(gòu)件的變形要比磚墻的變形大1倍以上。兩者的變形不協(xié)調(diào)就會(huì)引起因約束變形而產(chǎn)生的附加應(yīng)力。當(dāng)這種附加應(yīng)力大于砌體的抗拉應(yīng)力時(shí)就會(huì)在墻體中產(chǎn)生裂縫，當(dāng)溫度下降板面冷縮量大于墻體冷縮量時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)正八字型裂縫，如圖(a)所示。第二十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

2.地基不均勻沉降支承整棟房屋的下部地基會(huì)發(fā)生壓縮變形，當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)不均勻或作于地基上的上部荷載不均勻時(shí)，就會(huì)引起地基的不均勻沉降，使墻體發(fā)生變形，而產(chǎn)生附加應(yīng)力。當(dāng)這些附加應(yīng)力超過(guò)砌體的抗拉強(qiáng)度時(shí)，墻體就會(huì)出現(xiàn)裂縫，而且當(dāng)房屋中間部分沉降過(guò)大，兩邊沉降過(guò)小時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)正八字型裂縫，如圖(b)所示。第二十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

3.地基的凍脹地基土上層溫度降到0℃以下時(shí)，凍脹性土中的上部水開始凍結(jié)，下部水由于毛細(xì)管作用不斷上升在凍結(jié)層中形成冰晶，體積膨脹，向上隆起可達(dá)幾毫米至幾十毫米，其折算凍脹力可達(dá)2×106MPa，而且往往是不均勻的，建筑物的自重往往難以抗拒，因而建筑物的某一局部就被頂了起來(lái)，引起房屋開裂，當(dāng)房屋兩端凍脹較多，中間較少時(shí)，在房屋兩端門窗口角部產(chǎn)生形狀為正八字型斜裂縫，如圖(c)所示。第二十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

二.磚混結(jié)構(gòu)墻體上的倒八字型裂縫在砌體結(jié)構(gòu)的頂層墻體上和底層墻體上，也容易發(fā)生位于窗的上下對(duì)角線上成45°斜向發(fā)展，左右對(duì)稱而形成的倒八字型裂縫，它的產(chǎn)生原因主要有以下幾點(diǎn)。1.地基的凍脹當(dāng)房屋兩端凍脹量較小，中間較大時(shí)，在房屋兩端門窗口角部位會(huì)產(chǎn)生形狀為倒八字形斜裂縫，如圖(a)所示。第二十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

2.地基不均勻沉降不均勻沉降發(fā)生后，沉降大的部分砌體與沉降小的部分砌體產(chǎn)生相對(duì)位移，從而在砌體中產(chǎn)生附加的拉力和剪力。當(dāng)這種附加內(nèi)力超過(guò)砌體強(qiáng)度時(shí)，砌體中便產(chǎn)生裂縫。裂縫大致與主拉應(yīng)力方向垂直，裂縫傾向一般朝沉陷大的部位，當(dāng)房屋的兩端沉降過(guò)大，就出現(xiàn)倒八字裂縫，如圖(b)所示。第二十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

3.溫度變化的影響當(dāng)外界溫度上升時(shí)，鋼筋混凝土屋蓋的熱脹量大于砌體結(jié)構(gòu)墻體的熱脹量，從而在墻體與頂板接觸的界面上產(chǎn)生一組向外的剪脹力，這組水平剪脹力與垂直壓應(yīng)力組合成的主拉應(yīng)力值超過(guò)墻體的抗拉強(qiáng)度就出現(xiàn)了倒八字裂縫，如圖(c)所示。第三十頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

三.磚混結(jié)構(gòu)墻體上的垂直裂縫砌體結(jié)構(gòu)在荷載和變形的作用下，在一些部位易出現(xiàn)垂直裂縫，其原因較為復(fù)雜，一般有以下幾種。1.溫度的影響房屋在正常使用條件下，當(dāng)墻體很長(zhǎng)時(shí)，由于溫縮和干縮，會(huì)在墻體中間出現(xiàn)垂直貫通裂縫，而且可能使樓(屋)蓋裂通，如圖10.8(a)所示。同時(shí)在房屋樓蓋錯(cuò)層的端部、圈梁的端部，外廊和雨蓬梁的端部會(huì)出現(xiàn)局部的垂直裂縫，如圖10.8(b)所示。第三十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

2.荷載作用的影響(1)因墻體不同部位的壓縮變形差異過(guò)大而在壓縮變形小的部分出現(xiàn)垂直方向的剪脹裂縫，如圖10.9(a)所示，底層窗下墻上的垂直裂縫。(2)因墻體中心壓力過(guò)大，在墻體出現(xiàn)垂直裂縫，裂縫平行于壓力方向，先在磚長(zhǎng)條面中部斷裂，沿豎向砂漿縫上下貫通，貫通裂縫之間還可能出現(xiàn)新的裂縫，如圖10.9(b)所示，為典型的剪切裂縫或剪拉裂縫。(3)因墻體受到與磚頂面平行的拉力，而在墻體中出現(xiàn)垂直裂縫，裂縫垂直于拉力方向，沿豎向砂漿縫和水平砂漿縫形成齒縫，或由于磚受拉后斷裂，沿?cái)嗔衙婧拓Q向砂漿縫連成通縫，成為垂直裂縫，如圖10.9(c)所示，為典型的軸拉裂縫。(4)當(dāng)墻體為小偏心受壓時(shí)，在近壓力的一側(cè)會(huì)發(fā)生平行于壓力方向的垂直裂縫，它出現(xiàn)在沿磚長(zhǎng)條面中部斷裂并沿豎向砂漿縫上下貫通，如圖10.9(d)所示，為壓剪裂縫。第三十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

(5)當(dāng)墻體在局部壓力作用下，也會(huì)在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)垂直裂縫。如果局部面積較大時(shí)，在局部受壓界面附近的局壓面積以內(nèi)，形成平行于壓力方向的密集豎向裂縫，受壓磚塊斷裂，甚至被壓酥，如圖10.9(e)所示。如果局壓面積較小時(shí)，在局部受壓界面附近的局壓面積以內(nèi)，形成大體平行于壓力方向的縱向劈裂裂縫，如圖10.9(f)所示，均為壓屈碎裂前的剪脹現(xiàn)象。(6)在水平灰縫中配有網(wǎng)狀鋼筋的配筋砌體。在壓力的作用下，會(huì)把網(wǎng)狀鋼筋片之間的砌體壓酥，出現(xiàn)大量密集、短小，平行于壓力作用方向的裂縫，如圖10.9(g)所示，為壓屈碎裂現(xiàn)象。第三十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

第三十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

(7)由于水平地震作用使墻體發(fā)生橫向水平位移，會(huì)在縱墻或縱橫墻交接處產(chǎn)生垂直裂縫。按砌體質(zhì)量不同大體上分為以下幾種情況。當(dāng)縱墻橫墻分別施工，留有“馬牙槎”時(shí)，垂直裂縫常表現(xiàn)為鋸齒形，如圖10.10(a)所示。當(dāng)磚塊強(qiáng)度很低或者砌筑中縱墻留有槎時(shí)，垂直裂縫表現(xiàn)為直線形，如圖10.10(b)所示。當(dāng)水平地震作用很大而砌筑質(zhì)量又不佳時(shí)，有些縱墻上的豎向裂縫會(huì)發(fā)展到使縱墻向外傾倒。第三十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

四.磚混結(jié)構(gòu)墻體上的水平裂縫在墻體上引起水平裂縫出現(xiàn)的原因主要有溫度變形和荷載作用，以及地震作用。下面分析一下這幾個(gè)原因。1.溫度的影響不少房屋的女兒墻建成后不久即發(fā)生側(cè)向變形，即在女兒墻根部和平屋頂交接處砌體外凸或女兒墻外傾，造成女兒墻墻體開裂。這種開裂縫有的在墻角，有的在墻頂，有的沿房屋四周形成圈狀，如圖10.11(a)、(b)所示。其規(guī)律大體是短邊比長(zhǎng)邊嚴(yán)重，房屋愈長(zhǎng)愈嚴(yán)重。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是氣溫升高或降低后，混凝土屋頂板和水泥沙漿面層沿長(zhǎng)度方向的伸長(zhǎng)或縮短變形比磚墻體大，磚墻阻止這種伸長(zhǎng)或縮短，混凝土頂板就對(duì)磚墻砌體產(chǎn)生外推力或內(nèi)擠力造成裂縫。溫度愈高，房屋長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，面層愈密實(shí)愈厚，這種外推力或內(nèi)擠力就愈大，裂縫就愈嚴(yán)重。第三十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

第三十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，2022年，8月28日磚混結(jié)構(gòu)裂縫的特征及產(chǎn)生原因

無(wú)女兒墻的房屋有時(shí)外墻上還會(huì)出現(xiàn)端角部的包角縫和沿縱向的水平縫。裂縫位置在屋頂?shù)撞扛浇蝽攲尤α旱撞扛浇?。裂縫深度有時(shí)貫通墻厚。圖10.12表示這