房屋建筑构造：变形缝种类、作用及要求

建筑物由于受到温度变化、地基不均匀沉降以及地震作用的影响,结构内部将产生附加的应力和应变,如不采取措施或处理不当,会使建筑物开裂甚至倒塌。为防止出现这种情况,可采取“阻”或“让”这两种措施。“阻”是通过加强建筑物的整体性,使其具有足够的强度与刚度,以阻止这种破坏;“让”是在这些变形敏感部位将结构断开,使建筑物各部分能自由变形,以减小附加应力,以退让的方式避免破坏。建筑物中这种预留缝隙的做法称为变形缝。

9.1.1　变形缝的种类及设置原则

变形缝(图9.1)按其所起作用不同分为伸缩缝、沉降缝和防震缝3种。

图9.1　变形缝

1)伸缩缝

建筑物处于昼夜、冬夏的温度变化环境中,由于热胀冷缩使结构内部产生温度的应力和应变,并随着建筑物长度的增加而增加,当应力和应变达到一定数值时,建筑物将会出现开裂甚至破坏。为避免这种情况的发生,常沿建筑物长度方向每隔一定距离,或结构变化较大处预留缝隙,将建筑物断开。这种由于温度变化而设置的缝隙称为伸缩缝,又称温度缝。

伸缩缝应设在因温度和收缩变形引起应力集中,产生裂缝可能性最大处。

对下列情况,表9.1中的伸缩缝最大间距宜适当减小:

①柱高(从基础顶面算起)低于8m的排架结构。

②屋面无保温、隔热措施的排架结构。

③位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用下的结构。

④采用滑模类工艺施工的各类墙体结构。

⑤混凝土材料收缩较大,施工期外露时间较长的结构。

表9.1　钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距单位:m

注:①装配整体式结构的伸缩缝间距,可根据结构的具体情况取表中装配式结构与现浇式结构之间的数值。
②框架-剪力墙结构或框架-核心筒结构房屋的伸缩缝间距,可根据结构的具体情况取表中框架结构与剪力墙结构之间的数值。
③当屋面无保温或隔热措施时,框架结构、剪力墙结构的伸缩缝间距宜按表中露天栏的数值取用。
④现浇挑檐、雨罩等外露结构的局部伸缩缝间距不宜大于12m。

另外,也有采用附加应力钢筋来加强建筑物的整体性,以抵抗可能产生的温度应力,使之少设缝或不设缝,但具体应经过计算再确定。

2)沉降缝

沉降缝是指为防止建筑物各部分由于地基不均匀沉降引起房屋破坏所设置的垂直缝。为了使沉降缝两侧的结构体能自由沉降,要求建筑物从基础到屋顶的结构部分全部断开。凡符合下列情况之一者应设置沉降缝:

①当建筑物建造在不同的地基上,且难以保证不出现不均匀沉降时。

②同一建筑物相邻部分的层数相差两层以上或层高相差超过10m、荷载相差悬殊或结构形式变化较大时。

③新建建筑物与原有建筑相毗邻时。

④当建筑平面形式复杂、连接部位又较薄弱时。

⑤相邻的基础宽度和埋置深度相差较大时,沉降缝可兼有伸缩缝的作用,其构造与伸缩缝基本相同,但盖缝条和调节片构造必须保证在水平方向和垂直方向能自由变形。

沉降缝的设置位置如图9.2所示。

图9.2　沉降缝的设置位置示意图

3)防震缝

防震缝是为防止建筑物各部分在地震时相互撞击引起破坏而设置的缝隙。通过防震缝将建筑物划分成若干个体型简单、结构刚度均匀的独立单元。对有下述情况的建筑物,需考虑设置防震缝,如图9.3所示。(www.xing528.com)

图9.3　需考虑设置防震缝的情况

防震缝应沿建筑物全高设置,并用双墙使各部分结构封闭。通常基础可不分开,但对于平面复杂的建筑物或与沉降缝合并考虑时,基础也应分开。

9.1.2　变形缝的宽度尺寸

1)伸缩缝

伸缩缝要求把建筑物的墙体、楼板层、屋顶等地面以上部分全部断开,基础部分因受温度变化影响较小而不必断开。伸缩缝的缝宽一般为20～30mm。伸缩缝的最大间距,即建筑物的允许连续长度与结构的形式、材料、构造方式及所处环境有关。结构设计规范对钢筋混凝土结构及砌体结构建筑物中伸缩缝的最大间距所作规定见表9.1和表9.2。

2)沉降缝

沉降缝的设缝目的是解决不均匀沉降变形,故应从基础开始断开。沉降缝的宽度按表9.3所列尺寸选取。

表9.2　砌体房屋伸缩缝最大间距单位:m

注:①对烧结普通砖、烧结多孔砖、配筋砌块砌体房屋,取表中数值;对石砌体、蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖、混凝土砌块、混凝土普通砖和混凝土多孔砖房屋,取表中数值乘以0.8的系数,当墙体有可靠外保温措施时,其间距可取表中数值。
②在钢筋混凝土屋面上挂瓦的屋盖应按钢筋混凝土屋盖采用。
③层高大于5m的烧结普通砖、烧结多孔砖、配筋砌块砌体结构单层房屋,其伸缩缝间距可按表中数值乘以1.3。
④温差较大且变化频繁地区和严寒地区不采暖的房屋及构筑物墙体的伸缩缝的最大间距,应按表中数值予以适当减小。
⑤墙体的伸缩缝应与结构的其他变形缝相重合,缝宽度应满足各种变形缝的变形要求;在进行立面处理时,必须保证缝隙的变形作用。

表9.3　沉降缝宽度

注:沉降缝两侧结构单元层数不同时,由于高层部分影响,底层结构的倾斜往往很大。因此,沉降缝的宽度应按高层部分确定。

当建筑采用以下构造措施和施工措施减小温度和混凝土收缩对结构的影响时,可适当放宽伸缩缝的间距:

a.在顶层、底层、山墙和纵墙端开间等受温度变化影响较大的部位提高配筋率。

b.顶层加强保温隔热措施,外墙设置外保温层。

c.30～40m间距留出施工后浇带,带宽800～1000mm,钢筋可采用搭接接头。后浇带混凝土宜在45d后浇筑,后浇带混凝土浇筑时温度宜低于主体混凝土浇筑时的温度。

还有,当采取以下措施时,高层部分与裙房之间可连接为整体而不设沉降缝:

a.采用桩基,桩支撑在基岩上或采取减少沉降的有效措施,并经计算沉降差在允许范围内。

b.主楼与裙房采用不同的基础形式,并宜先施工主楼,后施工裙房,调整土压力,使后期基本接近。

c.地基承载力较高、沉降计算较为可靠时,主楼与裙房的标高预留沉降差,先施工主楼,后施工裙房,使施工后两者标高基本一致。

在a、b的两种情况下,施工时应在主楼与裙房之间留后浇带,待沉降基本稳定后再连为整体。设计中应考虑后期沉降差的不利影响。

3)防震缝

防震缝的宽度应根据建筑物的高度和抗震设计烈度来确定。

①在多层砌体房屋和底部框架砌体房屋中一般取70～100mm。

②钢筋混凝土房屋需要设置防震缝时,防震缝宽度应分别符合下列要求:

a.框架结构(包括设置少量抗震墙的框架结构)房屋的防震缝宽度,当高度不超过15m时不应小于100mm;高度超过15m时,6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m,宜加宽20mm;

b.框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于a项规定数值的70%,抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于a.项规定数值的50%,且均不宜小于100mm;

c.防震缝两侧结构类型不同时,宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。