王 兵 （安徽省（水利部淮河水利委員會）水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000）

0 前言

近年來隨著我國城市化進(jìn)程的加快，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的建筑越來越多，而框架梁結(jié)構(gòu)作為建筑工程整個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在，應(yīng)當(dāng)著重關(guān)注其是否有裂縫產(chǎn)生并分析裂縫的性質(zhì)，因?yàn)榱芽p不但影響著建筑工程的美觀，對結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性也可能產(chǎn)生較大影響。因此，對建筑結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土框架梁結(jié)構(gòu)裂縫分析和處理措施開展研究，指導(dǎo)工程施工及裂縫預(yù)防，顯得尤為重要。

本文通過實(shí)際檢測工作中遇到的典型案例，結(jié)合框架梁的裂縫特征，對裂縫的原因進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施，以指導(dǎo)同類工程施工，減少或避免該類裂縫的產(chǎn)生。

1 裂縫的分類

當(dāng)前國內(nèi)的主流研究對于結(jié)構(gòu)裂縫的分類主要按以下幾種，一是按裂縫原因分類，二是按裂縫狀態(tài)分類，三是按裂縫危害性分類，四是按裂縫形式分類。

1.1 裂縫原因

按裂縫的原因可分為主觀原因和客觀原因兩類。

①主觀原因：主要從兩方面考慮，即設(shè)計(jì)使用方面和施工、材料方面。設(shè)計(jì)使用方面如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時斷面及配筋不足、荷載考慮不周、未按規(guī)范設(shè)置變形縫等方面；施工不當(dāng)方面如未按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求施工，模板支撐變形、下沉、脫模較早等；材料使用不當(dāng)方面如水泥凝結(jié)不正常，水泥水化熱較大或異常膨脹，混凝土中的氯化物含量較大或干燥收縮、自收縮等。

②客觀原因：主要從兩方面考慮，即結(jié)構(gòu)上的荷載作用引起的（受力裂縫）和結(jié)構(gòu)發(fā)生變形作用引起的（變形裂縫）。根據(jù)受力的性質(zhì)不同，受力裂縫主要有受壓裂縫、受拉裂縫、受彎裂縫、受剪裂縫和受扭裂縫；變形裂縫的因素主要有體積變形，環(huán)境和氣候變化，建筑地基的沉降、濕陷和膨脹變形。

1.2 裂縫狀態(tài)

按裂縫隨時間發(fā)展變化的狀態(tài)分為穩(wěn)定裂縫和不穩(wěn)定裂縫兩類。穩(wěn)定裂縫是指裂縫隨時間的延續(xù)不會無限制的開展，裂縫的狀態(tài)（開展長度、縫寬等）穩(wěn)定在某一狀態(tài)；不穩(wěn)定裂縫是指裂縫隨時間延續(xù)不斷開展，不會穩(wěn)定在某一狀態(tài)，這種裂縫應(yīng)當(dāng)引起重視。

1.3 裂縫危害性

主要分為有害裂縫和無害裂縫兩類。無害裂縫主要是包括穩(wěn)定的變形裂縫和受力裂縫，縫寬在規(guī)范允許范圍內(nèi)且不會危及結(jié)構(gòu)安全和影響結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性；有害裂縫主要指縫寬超限，將危及結(jié)構(gòu)安全或影響結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性。

1.4 裂縫形式

按裂縫在結(jié)構(gòu)上的具體形式，可分為垂直裂縫、水平裂縫、斜裂縫及不規(guī)則裂縫等；按裂縫進(jìn)入構(gòu)件的深度，可分為表面裂縫、深層裂縫及貫穿裂縫。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

霍邱縣某商業(yè)樓為三層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積9800m，該工程目前已經(jīng)竣工2 年多，采用筏板基礎(chǔ)，一層頂梁混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為C30。商鋪業(yè)主在改造和裝修的過程中發(fā)現(xiàn)部分框架梁有裂縫，截至現(xiàn)場檢測完成前，二層及以上的改造施工初步完成，正進(jìn)行室內(nèi)裝飾裝修等工作（見圖1、圖2）。

圖1 整體外觀

圖2 室內(nèi)改造裝修

2.2 現(xiàn)場檢測內(nèi)容

根據(jù)上述分析并結(jié)合現(xiàn)場情況，主要對以下項(xiàng)目開展檢測：

①裂縫開展情況；

②混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度；

③鋼筋間距配置及構(gòu)件截面尺寸。

2.2.1 裂縫開展情況

檢測的一層頂梁裂縫的類型主要有兩種（見圖3、圖4）。第一種是豎向裂縫，其主要特點(diǎn)是裂縫呈豎向棗核狀，即中間梁腹板處最寬，兩端逐漸縮小，且裂縫多在箍筋處開展，多數(shù)垂直裂縫與梁底的水平裂縫相連。該類裂縫共計(jì)55 條（占總數(shù)87.3%）。第二種是靠近梁端的斜向裂縫，其主要特點(diǎn)是斜裂縫與構(gòu)件軸線的夾角約為35?！?5。，斜向裂縫寬度大都在梁腹板中部最寬，裂縫延伸至板底和梁底。該類裂縫共計(jì)8 條（占總數(shù)12.7%），且較為集中出現(xiàn)在一層頂梁1- 2/C。對其中3 道一層頂梁裂縫處取芯量測裂縫長度4.5cm～10.0cm 不等。

2.2.2 混凝土抗壓強(qiáng)度

檢測的一層頂梁混凝土現(xiàn)齡期抗壓強(qiáng)度推定值范圍為36.2MPa～41.0MPa，符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級C30 的要求。

2.2.3 鋼筋間距配置及構(gòu)件截面尺寸

檢測的一層頂梁構(gòu)件截面尺寸符合設(shè)計(jì)要求，構(gòu)件尺寸按設(shè)計(jì)值復(fù)核計(jì)算，箍筋間距按實(shí)測值復(fù)核計(jì)算。

2.3 框架梁承載力驗(yàn)算

2.3.1 檢測與設(shè)計(jì)資料

圖3 框架梁典型裂縫（豎向）

圖4 框架梁典型裂縫（斜向）

①檢測的一層頂梁混凝土現(xiàn)齡期抗壓強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時按設(shè)計(jì)值計(jì)算。

②鋼筋配置情況

檢測的一層頂梁截面尺寸符合設(shè)計(jì)要求，構(gòu)件尺寸按設(shè)計(jì)值復(fù)核計(jì)算，箍筋間距按實(shí)測值復(fù)核計(jì)算。結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)注的鋼筋力學(xué)性能按設(shè)計(jì)指標(biāo)取值。

③荷載取值

采用PKPM 計(jì)算軟件建模?，F(xiàn)澆板恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值按照設(shè)計(jì)板厚計(jì)算，恒荷載分項(xiàng)系數(shù)γG=1.2；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)注的商業(yè)部分3.5kN/m取值，荷載分項(xiàng)系數(shù)γQ=1.4。復(fù)核計(jì)算時，對于符合設(shè)計(jì)要求的實(shí)際檢測結(jié)果，按設(shè)計(jì)值進(jìn)行復(fù)核。根據(jù)改造設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場調(diào)查及委托方提供的資料，樓面新增恒荷載按4 kN/m，樓面新增梁墻體線荷載按10 kN/m 計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見下表。

2.3.2 分析意見

考慮新增荷載條件下，一層頂梁有4 道梁底實(shí)配受力鋼筋面積小于計(jì)算配筋面積，即該部分框架梁不滿足正常使用下的抗彎承載力要求，檢測的一層頂梁梁端箍筋實(shí)配面積小于計(jì)算配筋面積，即斜截面抗剪承載力不滿足正常使用下的承載力要求。

2.4 框架梁裂縫成因分析

根據(jù)檢測結(jié)果，一層頂梁及地下室頂梁的鋼筋配置基本符合設(shè)計(jì)要求，混凝土抗壓強(qiáng)度推定值符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級要求?；炷恋氖湛s大體可以分為三種類型：膠凝固化的自生收縮、干燥失水和表面收縮、碳化收縮。本工程框架梁為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩邊固定在柱上的混凝土梁成形時，表面水分蒸發(fā)，這種蒸發(fā)由表及里逐步發(fā)展，內(nèi)外干縮量不一樣，因而混凝土表面收縮變形受到混凝土內(nèi)部約束以及兩邊柱的約束而在沿長度方向上產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)這種拉應(yīng)力超過混凝土當(dāng)時的抗拉強(qiáng)度時，會在混凝土表面形成裂縫。同時混凝土強(qiáng)度等級高，則收縮較大，彈性模量也增大，約束拉應(yīng)力提高較多而抗拉強(qiáng)度提高很少?；炷翝仓瓿珊髽?gòu)件截面上部變形受到框架柱和現(xiàn)澆板的約束作用，下部受到鋼筋的約束，從而使裂縫在梁腹板中部得以發(fā)展形成。

構(gòu)件配筋計(jì)算結(jié)果

從委托方提供的資料及現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)目建筑使用功能變更為酒店，二層以上大面積加層，建筑實(shí)際層數(shù)由原3 層變?yōu)? 層，局部6 層。新增加層地面均采用約100mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓型鋼板鋼梁組合樓層、50mm 厚夾層地面裝飾面層，酒店房間及走道設(shè)龍骨石膏板吊頂，酒店房間加設(shè)衛(wèi)生間和設(shè)備管道井，新增隔墻均采用加氣混凝土砌塊墻，公共區(qū)域增設(shè)電梯、夾層鋼樓梯等，新增荷載增加過多。經(jīng)復(fù)核計(jì)算，一層頂梁有4 道梁底實(shí)配受力鋼筋面積小于計(jì)算配筋面積，即該部分框架梁不滿足正常使用下的抗彎承載力要求，檢測的一層頂梁梁端箍筋實(shí)配面積小于計(jì)算配筋面積，即斜截面抗剪承載力不滿足正常使用下的承載力要求。地下室頂梁梁底實(shí)配受力鋼筋面積和梁端箍筋實(shí)配面積均大于計(jì)算配筋面積，即框架梁可以滿足正常使用下的抗彎和斜截面抗剪承載力要求。

綜上，一層頂梁豎向裂縫的形成是由變形因素引起，變形裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土自身收縮和溫度收縮共同作用，而新增荷載過大在一定程度上促進(jìn)裂縫進(jìn)一步發(fā)展。斜向裂縫的形成主要由荷載因素引起，這類裂縫屬于受力裂縫，形成原因主要是改造設(shè)計(jì)對原結(jié)構(gòu)框架梁的內(nèi)力增幅過大，此類裂縫會影響結(jié)構(gòu)的安全性能，應(yīng)及時采取有效措施。

3 結(jié)論

①本文通過對一個典型的混凝土框架梁裂縫檢測，分析總結(jié)該結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，并通過現(xiàn)場調(diào)查，驗(yàn)證核實(shí)了該檢測結(jié)論。通過進(jìn)一步分析和復(fù)核計(jì)算, 得到部分框架梁不滿足正常使用下的抗彎承載力要求的結(jié)論，為工程的下一步技術(shù)處理提供依據(jù)。

②混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是當(dāng)前的工程建設(shè)中的通病，也是混凝土結(jié)構(gòu)劣化損傷的宏觀反應(yīng)。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫時，在采取應(yīng)對措施之前，應(yīng)當(dāng)查明裂縫產(chǎn)生的原因，判斷其危險(xiǎn)性，然后采取有針對性的措施，確保建筑物的安全性和耐久性。

③在房屋裝修及改造過程中，應(yīng)充分考慮到實(shí)際增加的荷載是否符合設(shè)計(jì)要求，必要時應(yīng)將裝修方案提交設(shè)計(jì)單位復(fù)核，避免新增荷載過大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性裂縫的出現(xiàn)。