常见的房屋损伤现象及其原因分析

Indust rial Const ruct ion V ol.41,Supplement,2011

工业建筑 2011年第41卷增刊

常见的房屋损伤现象及其原因分析*

陈志勇1 黄波2 潘景龙1

(1.哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨150090;2 杭州绿城海企房地产开发有限公司,杭州310008)摘 要:根据以往在建房屋工程质量事故调查、既有建筑可靠度鉴定和抗震鉴定的实际工程经验,总结了房屋的常见损伤现象,并对损伤原因进行了详细的分析。常见的房屋损伤现象有:墙体和构件的斜裂缝、竖向裂缝和网状裂缝,建筑整体倾斜,承台桩剪断,构件屈曲,焊缝断裂,房屋坍塌,钢筋锈蚀,混凝土保护层脱离,钢材锈蚀,木材腐朽,钢和混凝土构件酸碱腐蚀等。导致房屋损伤的直接原因主要是:1)地基基础的沉降和不均匀沉降;2)温度作用;3)荷载作用;4)建筑材料和外加剂等不良反应;5)不良反应环境作用;6)不良施工工艺等。为在建房屋工程质量事故调查、既有建筑可靠度鉴定和抗震鉴定等工作的进行具有借鉴。

关键词:结构损伤;损伤现象;损伤原因

C OMMON DAMAGES TO HOUSES AN

D C AUSES ANALYSIS

Chen Z hiyong 1 Huang Bo 2 Pan Jing lo ng 1

(1 Scho ol of Civ il Engineer ing,Har bin I nstit ute o f T echnolog y,Har bin 150090,China;2 H ang zho u G reen City H aiqi Real Estate Developing Co L td,H ang zhou 310008,China)

Abstract:A cco rding to the act ual pr oject ex per ience of accident surv ey of construction quality,reliability ver ification o f ex it ing building ,and indent ificatio n o f ear thquake r esistance,some commo n phenomena of structures damag e wer e summarized,and their causes are analy sed Commo n pheno mena of strutr ur es damage include:inclined crack,ver tical cr ack,and reticular crack of wall and str uctr al conpo nents;integ ral decline of building,shear failur e of pile,buckling of str uctural member s,failur e of w elded seam,slumping o f building ,r ust eaten o f reinfo rced bar ,abscission of concrete co vering layer,r ust eaten of steel,decay o f wo od,cor ro sion of steel and co ncr ete component s T he direct causes of structur es damag e a re:1)depo sitio n and no n unifor m deposition of foundatio n;2)temperatur e effect;3)load effect;4)unto war d effect of st ruct ur al mater ials and admix ture;5)untow ard env ir onmental effect;6)undesirable constructio n techno lo gy Keywords:damag e of str uctures;damag e pheno meno n;cause of damage

*国家自然科学资金资助项目(50508012);温州市科技局资助项目(S2004A013)。

第一作者:陈志勇,男,1981年出生,博士研究生。E -m ail:z hiyong_ch en@sin a com 收稿日期:2011 01 10

0 前 言

对于在建房屋的工程质量事故调查,既有建筑的可靠度鉴定和抗震鉴定,均应对被调查或被鉴定对象

进行勘查,主要调查它们存在哪些损伤现象并进行科学的分析。房屋损伤现象的正确认定和其成因的科学分析,往往直接影响到调查或鉴定的最终结论。

房屋损伤大致可归纳为四类。房屋的整体形变,如整体的歪斜;结构构件的变形,如受弯构件的挠度、受压构件的整体和局部挠曲;结构构件和连接处的裂缝及破损;结构材料的老化、锈蚀或腐朽。要注意的是,上述现象在计量上超过了国家设计或施工的现行标准要求,才能归结为损伤,否则将会犯扩大化的错误。

造成房屋损伤的原因,从责任方面讲可归结为

四类:设计、施工、使用管理和突发事件(如火灾、地震、洪水和台风等)。进行事故调查或结构鉴定的重点是确定房屋损伤的直接原因,所以下面将介绍常见的房屋损伤现象及对其直接原因进行分析。1 地基基础的沉降和不均匀沉降1 1 地基承载力不足

地基承载力严重不足,基础沉降量过大,而结构上下刚度大,从而基底压应力较均匀,上部结构不易

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出现裂缝,但房屋底层地面会起拱,如哈尔滨医科大学附属医院一院老门诊楼地下室房间与走廊地面起拱。

1 2 不均匀沉降过大

地质条件不同或地基土局部浸水会引起不均匀沉降[1]。1 2 1 斜裂缝

基础不均匀沉降当基础中部的沉降量大于两端时,房屋墙体会出现 正八字 斜裂缝[2],如图1a 所示;当基础两端的沉降量大于中部时,房屋墙体会产生 倒八字 斜裂缝

[3]

,如图1b 所示。斜裂缝的发

生主要与房屋的整体受力形式有关,如图1

所示。

a- 正八字 裂缝;b- 倒八字 裂缝

图1 房屋八字斜裂缝分析

框架柱独立基础间的不均匀沉降:具有独立基础的框架结构,其柱基础间的不均匀沉降将导致框架梁在靠近支座处产生弯剪裂缝和负弯矩裂缝,如望奎县圣中集团办公楼的梁端裂缝。

附近建筑影响地基附加压应力:当新建与原有房屋的间距不足时,将影响原建筑地基上的附加压应力,导致原建筑墙体出现裂缝。对于相邻不同高度的新建筑,应按先建高层后建底层的施工顺序进行建设,否则也会在底层房屋墙体产生斜裂缝。

井点降水:将引起周边原有建筑(浅基础房屋)地基基础的不均匀沉降,最终使墙体产生斜裂缝。深基坑井点降水的情况尤为严重。

地质条件复杂:复杂地质条件也会导致基础沉降不均匀。如满洲里的土层中存在着岛状永久冻土,在房屋建成后,由于局部环境条件的变化使永久冻土融化,从而导致基础沉降不均,墙体产生严重的斜裂缝。

地基基础不均匀沉降造成的墙体裂缝在大多数情况下是斜裂缝,由斜裂缝的方向可判断沉降较大的一端,如图1所示。一般情况下,下层裂缝最严重,向上逐渐减轻;裂缝先发生在窗下带位置,不均匀沉降严重时可以发展到窗间垛。1 2 2 竖向裂缝

对于布桩均匀且墙体窗口大的建筑,当承台梁刚度不足时,基础不均匀沉降易导致底层窗下带墙体产生竖向裂缝。而北方地区土层中存在冻胀土,如房屋基础埋深不足,墙外侧有冻胀土也会产生类似裂缝,其特点是上宽下窄。1 2 3 整体倾斜

对于整体刚度特别大,尤其是基础刚度很大的房屋,在地基不均匀沉降或建筑附近有较重堆载时,容易造成房屋整体倾斜,如不均匀沉降导致哈尔滨北亚大厦的倾斜;煤堆载致使哈尔滨广播电视大学的家属楼倾斜。1 3 滑 坡

建在土坡边缘的房屋常因土体滑坡而造成损伤,甚至倒塌。土方工程中经常发生所谓的塌方,也是土体滑坡的结果。当土坡的角度超过土体的内摩擦角时,即可发生滑坡现象。图2为建在填土上的房屋,因降水使房屋周边填土变密实,使土体向建筑下疏松填土滑移,

从而导致承台桩被剪断。

1-地裂缝;2-雨水;3-疏松填土;4-压实填土;

5-滑坡;6-原土层标高图2 土体滑坡特例

2 温度作用

建筑材料均有热胀冷缩的现象,数量上用线膨

胀系数来表示,而各种建筑材料的线膨胀系数是不相同的,如混凝土为10 10-6/ ,砖砌体为6 10

-6

/ ,钢材为12 10

-6

/ 。当它们的这种热胀

冷缩变形受到周围介质的限制(约束)时,就会产生相互间的作用力,称之为温度作用。其规律是内力自相平衡:若构件要膨胀而受到约束,则该构件将产生压应力,而约束构件产生拉应力;反之,若构件要缩短而受到约束,则该构件将产生拉应力,约束构件将产生压应力。如一根混凝土梁,若梁底不断地降温而梁顶温度保持不变,下部要缩短上部约束其缩短,梁就会产生上述的温度作用,此时表现为弯矩作用使梁向上弯。对于梁刚度较小的情况,当弯矩在梁顶部产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时,将导致梁顶部出现裂缝;对于梁的刚度很大的情况,梁底的收缩不足以使梁弯曲,则梁底将产生收缩裂缝。

如果混凝土梁浇筑在砖墙上,当温度升高时,由于混凝土梁的伸长量大于砖墙,混凝土梁的伸长变形受到墙体的限制(约束),从而在两者间的界面处产生剪应力。当剪应力作用在砖墙上产生的主拉应

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