剪力墻裂縫成因分析及處理建議

杜大鵬

摘要：鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)本身具備很好的整體性和抗震性，同時也具備混凝土結(jié)構(gòu)的通病-裂縫問題。剪力墻的裂縫是如何產(chǎn)生的，應(yīng)該對裂縫如何處理的問題引起人們的高度關(guān)注。研究裂縫產(chǎn)生的原因，可使我們在高層建筑設(shè)計和施工中，盡量避免這一裂縫的發(fā)生，提高建筑物的安全性和耐久性。本文以實例綜合分析剪力墻裂縫的成因。

關(guān)鍵詞：剪力墻;裂縫;成因

隨著社會的發(fā)展，人們對于住宅的要求越來越高，國家對住宅的抗震設(shè)計要求也越來越嚴格。鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)具有很好的整體性和抗震性能，被廣泛應(yīng)用于高層住宅結(jié)構(gòu)。但是基于鋼筋混凝土剪力墻的材料特性，此類構(gòu)件也容易出現(xiàn)不同形式的裂縫。裂縫的產(chǎn)生會影響建筑的美觀性，有時甚至影響建筑安全性和耐久性。下面以一個工程案例分析剪力墻結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生原因并給出處理建議。

1剪力墻裂縫主要成因

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要遵循“安全性、適用性、耐久性”的原則，但是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫問題往往會影響結(jié)構(gòu)的耐久性，甚至會影響其安全性。經(jīng)過分析，剪力墻裂縫出現(xiàn)的原因主要有以下幾點：

1.1收縮裂縫

混凝土在凝固過程中鑒于水分散發(fā)后體積會收縮變小，而混凝土體積收縮量的主要影響因素是水泥用量和拌合水的用量，且與兩者用量基本成正比關(guān)系。水泥用量加大或者拌合水用量增多時，混凝土自身的收縮量就會相應(yīng)地變大，混凝土體積就變大。混凝土收縮硬化過程產(chǎn)生收縮應(yīng)變值，當收縮應(yīng)變值比混凝土的抗拉強度值大時，在混凝土表面將會出現(xiàn)收縮裂縫。剪力墻施工時氣候情況對混凝土收縮量也會產(chǎn)生一定的影響，比如高溫炎熱、晝夜溫差大或者刮風氣候等，混凝土在外界氣候影響下其自身的收縮變形將更加明顯。收縮裂縫的寬度一般為0.05～0.2mm，開裂形狀為不規(guī)則的中間寬兩端細，裂縫一般不貫通，其對混凝土結(jié)構(gòu)的危害性較小。

1.2沉降裂縫

沉降裂縫通常是指由地基的不均勻沉降造成的裂縫。在整個基礎(chǔ)設(shè)計過程中，由于多棟建筑之間的基礎(chǔ)剛度設(shè)計不合理或者不科學，導致地基受力不均勻引起的變形;后澆帶的設(shè)計間距偏大或者設(shè)置位置不當，出現(xiàn)受力薄弱點，當這個薄弱點位于剪力墻位置時，那么剪力墻就會出現(xiàn)裂縫;樁基施工質(zhì)量控制不當，導致所施工的樁基單樁承載力無法滿足設(shè)計要求;個別剪力墻與基坑的圍護結(jié)構(gòu)挨得較近，在剪力墻外模安裝時直接將圍護結(jié)構(gòu)當做外模，剪力墻混凝土施工完成后由于受到圍護結(jié)構(gòu)的約束而產(chǎn)生沉降裂縫。沉降裂縫一般為斜向裂縫，形狀呈不規(guī)則，通常為貫通性裂縫，其對混凝土結(jié)構(gòu)的危害性較大。

1.3溫度裂縫

混凝土在凝固過程中由于水泥發(fā)生水化反應(yīng)產(chǎn)生大量的內(nèi)部熱量，這些熱量無法快速地散發(fā)出去，熱量不斷地在混凝土內(nèi)部進行聚集，使得混凝土內(nèi)部產(chǎn)生熱峰值;而混凝土表面由于風力或者晝夜的氣溫變化，相對于混凝土內(nèi)部而言，混凝土表面熱量散發(fā)速度快，其溫度下降速度快，混凝土內(nèi)外的溫度差值就形成了?；炷羶?nèi)部因迅速升溫從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當內(nèi)部的溫度應(yīng)力值比混凝土抗拉強度大時，那么在混凝土內(nèi)部約束力最大的地方將會出現(xiàn)溫度裂縫。溫度裂縫絕大多數(shù)出現(xiàn)在框架柱兩側(cè)的剪力墻的中部，一般為豎向裂縫，開裂方向與地面垂直，溫度裂縫的寬度為0.1～0.7mm，通常為貫通性裂縫，對混凝土結(jié)構(gòu)的危害性較大。

2工程概況

某建筑為地下二層、地上二十層+設(shè)備層剪力墻結(jié)構(gòu)，采用筏板基礎(chǔ);車庫為一層框架結(jié)構(gòu)，采用獨立基礎(chǔ)。施工過程中，發(fā)現(xiàn)地下二層部分剪力墻及車庫部分剪力墻出現(xiàn)裂縫。該建筑地下二層剪力墻及車庫剪力墻混凝土設(shè)計強度等級均為C40，采用商品泵送混凝土澆筑。在混凝土澆筑完成后一周左右的時間進行模板拆除，拆除后發(fā)現(xiàn)部分剪力墻構(gòu)件出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象?，F(xiàn)場檢查，該樓主體結(jié)構(gòu)施工至地上一層（已完成）;車庫局部區(qū)域主體結(jié)構(gòu)施工完成，梁、板模板及鋼管支撐均為拆除，頂板未覆土或有其他較大荷載堆積，車庫外墻外側(cè)未回填;現(xiàn)場檢查未見超載施工情況。

3構(gòu)件檢測

3.1裂縫檢測

針對上述情況，抽取部分剪力墻進行檢測，檢測部位為負二層4-7×A軸剪力墻、7-9×A軸剪力墻、19×A-B軸剪力墻、15-18×A軸剪力墻、9-14×G軸剪力墻及車庫14-15×A軸剪力墻。經(jīng)檢測，負二層4-7×A軸剪力墻有2條裂縫，縫寬分別為0.53mm、0.55mm;7-9×A軸剪力墻有2條裂縫，縫寬分別為0.55mm、0.37mm;19×A-B軸剪力墻有1條裂縫，寬度為0.24mm;15-18×A軸剪力墻有1條裂縫，寬度為0.42m;9-14×G軸剪力墻有1條裂縫寬度為0.43mm;車庫14-15×A軸剪力墻有3條裂縫，寬度介于為0.40～0.68mm。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，上述裂縫均為貫穿裂縫且為順豎向縱筋方向裂縫。

3.2混凝土構(gòu)件強度

現(xiàn)場采用回彈法檢測剪力墻構(gòu)件的混凝土強度，檢測結(jié)果表明，所測剪力墻的混凝土強度均滿足設(shè)計強度等級C40的要求。

3.3鋼筋配置情況

現(xiàn)場檢測剪力墻構(gòu)件的鋼筋配置，檢測結(jié)果表明，所測剪力墻的鋼筋間距均符合設(shè)計圖紙和《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2015的要求。

4裂縫分析及結(jié)論

該工程總層數(shù)為地下二層，地上二十層，且正在施工過程中。從施工的角度分析，裂縫產(chǎn)生原因主要有：1）混凝土的強度等級達不到設(shè)計要求。2）剪力墻的厚度也未達到設(shè)計尺寸。3）鋼筋的放置不到位、間距不均勻且數(shù)量不足等。經(jīng)過檢測，這3項均滿足規(guī)范和相關(guān)設(shè)計規(guī)定要求。另外裂縫的產(chǎn)生還可能有溫度、干縮和地基不均勻沉降等原因引起。溫度產(chǎn)生的裂縫主要外觀表現(xiàn)為：裂縫走向不具備規(guī)律性，裂縫深度較深，寬度較大;干縮原因引起的裂縫主要外觀表現(xiàn)為：裂縫深度較淺，寬度不大，一般在0.1mm以內(nèi)，裂縫走向縱橫較錯，不具備規(guī)律性，這種裂縫多是由于混凝土澆筑面積過大產(chǎn)生的;干縮裂縫也會在混凝土澆筑初期出現(xiàn)，主要是混凝土溫度與外界溫度相差較大，從而引起的龜縮。地基不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫一般會影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性，這種裂縫的產(chǎn)生主要是由于不均勻沉降使得建筑物整體墻體發(fā)生變形，產(chǎn)生了相對位移，將剪力墻體“拉壞”，其外觀破壞形式多為剪刀形，沿45°左右的角度斜向發(fā)展。該工程地質(zhì)勘查報告顯示此區(qū)域地質(zhì)條件良好，而且施工僅僅進行到地下一層，且未堆積過大外部荷載，故可排除地基不均勻沉降產(chǎn)生裂縫的可能性。經(jīng)過數(shù)據(jù)結(jié)果和裂縫發(fā)展綜合分析，對比各類裂縫發(fā)展形式，可知剪力墻裂縫的出現(xiàn)是由于溫度作用和混凝土收縮造成的，不影響結(jié)構(gòu)的安全使用，但對結(jié)構(gòu)的耐久性有影響，建議進行處理。

5處理建議

對于寬度大于0.2mm的裂縫可采用注射法進行處理;以一定壓力將混凝土裂縫修補膠注入裂縫內(nèi)，注射前應(yīng)按產(chǎn)品說明書的規(guī)定，對裂縫周邊進行密封;注射完修補膠后再跨裂縫粘貼一層碳纖維布以增強封護作用，剪力墻內(nèi)外兩側(cè)裂縫均需粘貼。粘貼應(yīng)使碳纖維的纖維方向與裂縫垂直，裂縫兩側(cè)各延伸500mm，碳纖維布采用滿貼的方式，如兩裂縫臨近，可合并處理。

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（作者單位：丹東市振興區(qū)城市建設(shè)管理服務(wù)中心）