[文章]：设计是建筑质量的灵魂

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熊耀莹  鲁伟
               (南通市第七建筑安装工程公司)
        [摘要]：通过现场施工一些典型事例分析，说明建筑通病防治对改进设计的迫切性，
并根据以往的设计与国内外的施工经验提出具体的改进办法。
    一、某幼儿园女儿墙返工前后建筑结构破坏情况
    常见的砖女儿墙几乎全部在根部开裂，由此而引起屋面渗漏已屡见不鲜。1990 年交工的上海某幼儿园，通过质量检查时发现女儿墙裂缝严重，于1991 年8 月按甲方要求设计单位作出修复的措施，并由施工单位将所有砖女儿墙拆除，在屋面圈梁上再焊上钢筋，统一改成钢筋砼女儿墙。其结果女儿墙的裂缝得以解决，但圈梁与墙体之间产生裂缝，屋面结构产生了更严重的裂缝，屋面楼板在跨中开裂，室内渗漏严重(该屋面为刚性防水)，破坏了室内拼花
地板。此外，凡与屋面结构相连挑出的雨篷及走廊两端部也产生了45°斜向裂缝。
    事故发生后，经现场分析，笔者认为幼儿园屋面裂缝是由于砖女儿墙改成钢筋砼女儿墙以后产生温度应力(屋面结构上有保温层)，导致屋面结构最薄弱板跨中被拉裂，同时屋面结构抗拉对女儿墙下的圈梁产生很大的反力，使圈梁发生水平弯曲，与圈梁同一平面上的挑出结构，形成45°斜裂缝(图1)。在女儿墙下为剪力墙的高层住宅中我们也发现了屋面结构被钢筋砼女儿墙拉裂的现象。但裂缝较轻微，是因为高层建筑屋面采用了柔性防水，所以事故未能充分显露出来。
    一般说来，温度应力是难以避免的，设计者对此应予定量分析才能作出正确的判断和寻求合理的设计方法。
   上海大部分高层建筑由于剪力墙外无保温设施，故在温度作用下膨胀引起现浇砼楼面在两剪力外墙交角处产生45°斜裂缝(图2)，裂缝几乎在大部分高层内出现，而且大都出现在卫生间或厨房，是由于这些房间的跨度较小，原有结构钢筋也较少，转角又无特殊加筋所造成的，这些裂缝一旦出现则很难修补，往往造成卫生间渗漏。
    通常砖女儿墙破坏严重是由于女儿墙上又加上砼压顶，暴露在大气中可以产生60℃以上的温度变化，砖墙要阻止砼压顶150kN 的胀缩力(此时砼温差应力为7.8MPa)。
    女儿墙的温差应力δ 可用下式算出:
        δc=E(e1-e2)T
       式中:E——砼弹性模量；
    e1——砼线膨胀系数e1=10×10-6/℃；
    e2——砖砌体线膨胀系数e2=5×10-6/℃；
    T——温度变化。
    女儿墙上的压顶随着温度的起伏不断推拉砖女儿墙，女儿墙便在根部(弯矩最大处)开裂，由于女儿墙处于摇晃状态，一旦裂缝发生，就没有根治的良方。笔者建议砖女儿墙上取消钢筋砼压顶，代之在女儿墙中设竖向钢筋砼短柱以保障其稳定性和约束砖砌体自身的温度变化。这一做法在上海彭浦新村住宅设计中应用，较全部采用钢筋砼女儿墙要节省得多，且又防止发生上例灾害。如果一定要采用钢筋砼女儿墙，则墙体不宜太厚，且最好在预制板屋面结构
上采用，防止屋面被拉裂，若为整体现浇屋面时结构处理要慎重。
    整体屋面的膨胀使端部纵墙推裂的也不少。整体现浇屋面有足够厚的保温层稍好；若屋面无保温层，即使采用预制屋面板，伸缩缝也应直至预制板中，否则应在板支座处垫油毡两、三层，使其自由伸缩而不致推动墙身。
    二、地基沉陷引起的墙体应力及应变裂缝
    在地基基础设计时，计算基础给予地基的压力总是均衡的，然而地基各点位置的沉陷却不均衡。建筑物端部的计算沉降量小，而中央部位计算出的沉降量大。由于建筑物自身具有一定的刚度，使中间基础不可能任意下沉，其结果造成端部地基反力较中间大，这样建筑物各部的地基反力与基础的压力明显不对称，致使条形建筑受弯，在建筑的纵向产生弯曲应力。建筑沉陷越大，建筑端部与中央的沉降差绝对值就越大，建筑物相对弯曲也就越大。故在越软弱的地基上，建筑物内将产生较大弯曲应力，一般在三层以上的纵墙上与主拉应力垂直方向上产生裂缝，这种裂缝随着沉降量的加大而加宽。
    在上海地区，大部分住宅均产生这样的裂缝。施工单位无法根治，有经验的设计人员在基础设计时留有充分余地，同时在建筑物中部采取卸荷措施，挖去覆盖在基础上的土壤，搞架空地面，效果良好。有些国家严格控制软弱地基上的建筑物长度(不超过30m)，把长形建筑中间割断设缝来减小建筑物的长度，以达到减少建筑物弯曲应力的目的，但效果也不理想，分缝后建筑整体刚度丧失，再加上分缝处增加墙体重量，因而沉降差更大，乃至于预留20cm分缝最后由于过大沉陷倾斜，屋顶两缝相碰闭合。过去规范中对基础的沉降控制在20～40cm内，而上海市编制的规范尺度更松，如基础局部倾斜可以到达0.03，这就比国家规范大了10倍。基础过大的变形不仅使建筑物开裂，也破坏了上下水设施。国家新的规范中已经取消了过去最大沉降量的具体规定，而是由设计人员根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。
    三、建筑构造设计的落后是渗漏的根源
    1.通常建筑外墙设计中的普通粉刷砂浆并不是防水砂浆，普通混合砂浆与建筑整体的使用年限很难吻合，即使交工时很好，但时间一长，由于砂浆与砖砌体热膨胀系数不同，且砖墙自身也可能开裂，因而发生起壳裂缝。施工单位为了通过质量鉴定，不得不增加外墙普通砂浆粉刷的层次或增设高标号水泥砂浆防水层，但问题并不能根治。在国外砖墙设计中往往采用双片墙体，两墙体中形成空腔，空腔内加入预应力筋，这样不仅解决了墙面防潮，同时也改善了墙体隔音保温的效果，双层墙无需外粉刷，能保留砖砌体的色彩特点。在我国尚未普遍推行双片墙体以前可以将防水水泥砂浆粉刷在内墙面以解决墙面渗漏问题，因为内墙面温度变化缓慢，又不会风化，故在内墙面设置防水层较为可靠。
    2.屋面防水层除要解决女儿墙问题外，还必须重视防水层在建筑中设置的位置。现在的防水层设置在顶面，易老化，黑色的防水层受光照后温度可上升到70℃以上，造成防水层下的找平层剧烈的伸缩而拉裂防水层，即使上面有简单的保温板，也不能覆盖防水层的边角，收效甚微。国外考究的做法是把防水层做在保温层下或两层保温层之间。目前我国防水层常年修理费用惊人，倒不如在防水层上增设保温层，反能取得较好的经济效果。
    3.屋面防水卷材铺贴的某些细节问题缺少设计详图，而造成浪费。
    对上述建筑质量通病的分析说明设计对建筑质量起着关键的作用，有些建筑质量通病从设计入手解决是很方便的，因此施工人员应与设计人员共同研究解决通病，才能找到病根，抓到实处。