建筑結(jié)構(gòu)剪力墻開裂原因及措施分析

安德籠

摘 要:根據(jù)多年的現(xiàn)場施工管理經(jīng)驗,建筑結(jié)構(gòu)剪力墻開裂是個極為多見的現(xiàn)象,就建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻裂縫的成因以及預(yù)防措施提出了一些看法。

關(guān)鍵詞:剪力墻;裂縫;溫差裂縫;干縮裂縫;結(jié)構(gòu)裂縫

中圖分類號:TU3文獻標識碼:A文章編號:16723198(2009)22029602お

1 裂縫的一般特征和性質(zhì)

根據(jù)本人在實際工程中的施工經(jīng)驗,綜合目前對裂縫的研究現(xiàn)狀。鋼筋混凝土剪力墻的裂縫一般可分為表面不規(guī)則裂縫、貫穿性裂縫。表面不規(guī)則裂縫一般出現(xiàn)在混凝土澆注后不久,分布于墻體表面,此種裂縫既寬又密,但深度一般不大,多因養(yǎng)護不足而產(chǎn)生,對結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響一般不大,且易于治理。豎向貫穿性裂縫一般發(fā)生在混凝土澆注后若干天后(一般拆模后不久),由下而上,走向與樓面接近垂直,有的通至樓面板底而不穿過樓層,縫寬一般為0.l-0.3mm,個別可達0.4、0.5mm甚至更深,縫深一般較大,最深者可貫穿墻體。

因養(yǎng)護不好引起的表面不規(guī)則裂縫常不至于帶來多少影響,且易于處理;下面的定性討論針對可能給結(jié)構(gòu)承載能力或耐久性造成影響的豎向貫穿性裂縫。

(1)據(jù)現(xiàn)行規(guī)范,剪力墻外墻的最大裂縫寬度允許值為0.2mm;細微的裂縫對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的承載力及耐久性的影響可以忽略不計;當(dāng)裂縫寬度超過允許值時應(yīng)分析裂縫產(chǎn)生的原因并查明是否繼續(xù)發(fā)展,當(dāng)確定不再發(fā)展時可以采取補強加固措施。

(2)一般混凝土剪力墻裂縫的起因主要是由于混凝土收縮變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度。當(dāng)裂縫出現(xiàn)后,變形得到滿足,應(yīng)力得到松弛,因而鋼筋中的應(yīng)力很低,所以這種裂縫不影響結(jié)構(gòu)的承載能力。

(3)對所處環(huán)境類別比較差的地下室側(cè)墻,裂縫常由于地下水位的影響給結(jié)構(gòu)帶來耐久性等方面的影響。據(jù)有關(guān)專家經(jīng)驗,地下室側(cè)墻產(chǎn)生0.l-0.2mm的裂縫時,在水壓不高的情況下,開始有些滲漏,水通過裂縫與水泥發(fā)生反應(yīng),逐漸形成氫氧化鈣,隨著濃度增加,生成的膠凝物質(zhì)膠合了裂縫,所以此類裂縫不會影響使用。

2 裂縫產(chǎn)生的原因分析

一般情況下,工程中構(gòu)件裂縫產(chǎn)生的主要原因可分為兩大類:一是動、靜荷載和其他各種外荷載引起的裂縫;二是由混凝土內(nèi)外溫差、收縮或地基不均勻沉降等變形荷載引起的裂縫。此外,設(shè)計體型和結(jié)構(gòu)布置也是產(chǎn)生裂縫的一個重要原因?？傊芽p產(chǎn)生的原因很復(fù)雜,綜合考慮設(shè)計、材料、施工及環(huán)境等各方面的因素,鋼筋混凝土剪力墻裂縫主要由以下原因產(chǎn)生:

(1)混凝土的收縮應(yīng)力過大收縮裂縫主要與水泥用量、骨料、構(gòu)件長度及外加劑等因素有關(guān)。

①水泥用量。

目前,隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展,各種高強度混凝土也得到了廣泛的應(yīng)用,C50、C60乃至C80混凝土設(shè)計標號已屢見不鮮,由此相應(yīng)的是水泥用量的增大、水灰比的減小。而水灰比是影響混凝土收縮的最主要因素。例如,當(dāng)水灰比小于0.35時。體內(nèi)相對濕度很快降至80%以下,自收縮引起的體積減小在8%左右,收縮值相當(dāng)可觀。

②骨料。

預(yù)拌混凝土為了滿足運輸、泵送的要求。增加了細骨料用量,使得骨料的表面積增大,相應(yīng)包裹在骨料上的水泥及膠凝材料變少,從而減弱了混凝土之間的連接能力,增大了混凝土的塑性收縮。

③構(gòu)件長度。

現(xiàn)代建筑的跨度、構(gòu)件長度均有較大提高,顯然對于相同的混凝土收縮率而言,收縮的絕對值增大。如未采取相應(yīng)措施,則極易產(chǎn)生裂縫。

④外加劑。

外加劑在混凝土中摻量少,作用大。目前使用的混凝土中普遍摻有減水劑、緩凝劑、早強劑、防水劑等多種外加劑。近期研究表明,有近一半外加劑會造成混凝土收縮率大于基準混凝土,混凝土收縮率的增大自然增大了裂縫的出現(xiàn)概率。外加劑對混凝土性能影響極大,可能是導(dǎo)致混凝土開裂的重要原因。

(2)混凝土的溫度應(yīng)力過大。

溫度裂縫主要與水泥品種、養(yǎng)護條件、拆模時間及溫差等因素有關(guān)。

①水泥品種。

目前預(yù)拌混凝土大多使用新法(主要為旋窯)燒制成的水泥,尤其為提高混凝土標號,大量使用硅酸鹽水泥,使得水泥水化熱高且集中。水泥水化過程中放出大量的熱量,且大部分水化產(chǎn)生的熱量都是在澆筑的前三天釋放,而混凝土是熱的不良導(dǎo)體,產(chǎn)生的熱量不易散發(fā),內(nèi)部溫度不斷上升。而拆模后,表面散熱快,溫度較低,內(nèi)外形成溫度梯度。內(nèi)部混凝土熱膨脹產(chǎn)生壓應(yīng)力,外部混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)此拉應(yīng)力超過此時混凝土的抗拉強度時,便使混凝土產(chǎn)生裂縫開裂。

②養(yǎng)護條件。

由于剪力墻養(yǎng)護不足,墻體表面積大水分散失快,體積收縮大,而內(nèi)部濕度變化相對較小,體積收縮較小,表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力,引起混凝土表面開裂。

③拆模時間。

墻體模板的拆除時間過早,混凝土表面溫度急劇變化,產(chǎn)生較大的降溫收縮,表面受到內(nèi)部混凝土的約束,將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力(內(nèi)部混凝土溫度變化相對較小,受自約束而產(chǎn)生壓應(yīng)力),而混凝土早期抗拉強度和彈性模量較低,因而出現(xiàn)墻體表面較淺范圍內(nèi)的裂縫。另外在室外溫差較大的嚴冬和盛夏,由于混凝土結(jié)構(gòu)不易導(dǎo)熱,在結(jié)構(gòu)的頂部和底部常產(chǎn)生溫度裂縫。

3 裂縫的預(yù)防和治理措施

(1)調(diào)整混凝土各組成分。如采用高標號水泥,減小水泥用量;盡量使用低水化熱的水泥;嚴格控制外加劑的品種及用量;砂宜采用中砂,保證石子級配良好。并嚴格控制砂石含泥量。

(2)拆模及養(yǎng)護。適當(dāng)延長剪力墻混凝土的拆模時間,并且拆模時不要馬上移走模板,而是先讓模板拆開一條縫隙作澆水養(yǎng)護用,從而改善混凝土的養(yǎng)護環(huán)境以達到控制墻體裂縫的目的。特別是預(yù)拌混凝土早期水化快,所產(chǎn)生的熱量發(fā)展快,要求拌合物保水性強,泌水小,為此,施工過程中應(yīng)特別注意加強養(yǎng)護環(huán)節(jié)的管理及防護措施的應(yīng)用。施工中當(dāng)混凝土密實后,應(yīng)盡可能早地覆蓋養(yǎng)護,及時噴水,適當(dāng)延長養(yǎng)護時間,這樣,可以減少內(nèi)外部溫差,從而保證混凝土養(yǎng)護的最佳效果。

(3)混凝土中摻加膨脹劑。微膨脹劑由于在一定程度上補償了收縮應(yīng)力,就能有效減少混凝土收縮裂縫。

(4)剪力墻上增開“結(jié)構(gòu)小洞”。這可能是最有效的方法,通過開洞把長墻變成短墻,減少混凝土收縮變形的約束,使混凝土收縮應(yīng)力得到釋放,從而達到控制墻體裂縫的目的,但必需重新對結(jié)構(gòu)進行計算,確保結(jié)構(gòu)的安全及正常的使用功能。

(5)留置后澆帶。即先澆注后澆帶兩側(cè)混凝土,約兩個月后當(dāng)混凝土收縮變形趨于穩(wěn)定時,再澆筑留縫部位,從而避免因收縮應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

(6)在剪力墻中部設(shè)置暗梁(或設(shè)置頂部暗圈梁)。這樣貫穿性裂縫只能裂到梁底,而不至裂到樓面板底,可有效減小有害裂縫的長度。

4 結(jié)語

雖然剪力墻開裂產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜,不僅與剪力墻尺寸及其所受約束有關(guān),而且與構(gòu)成墻體的各種材料及其形成環(huán)境等多種因素有關(guān),但是只要從設(shè)計、材料、施工及環(huán)境等方面進行科學(xué)地分析,并采取控制裂縫的有效措施,實施綜合治理,高層建筑混凝土剪力墻的裂縫是可以控制的。

參考文獻

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