某框架結(jié)構(gòu)辦公樓墻體裂縫情況分析

□□ 趙永紅 (清徐縣建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，山西 清徐 030400)

引言

框架結(jié)構(gòu)作為目前最主要的結(jié)構(gòu)形式之一，具有開(kāi)間大、空間靈活、構(gòu)造簡(jiǎn)單、質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)、寫(xiě)字樓等公共建筑中。框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是在低層框架結(jié)構(gòu)中使用獨(dú)立柱基礎(chǔ)，此種基礎(chǔ)型式抵抗變形的能力較差，當(dāng)?shù)鼗芩虻鼗馏w未處理到位后，易使地基產(chǎn)生不均勻沉降，從而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和使用功能。本文以某框架結(jié)構(gòu)為例，分析其地基不均勻沉降變形對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

1 工程概況

某工程建于2010年底，為主體4層局部3層混凝土框架結(jié)構(gòu)，坐北朝南，建筑平面布置呈L形。2020年4月，業(yè)主發(fā)現(xiàn)該樓墻體上存在大量裂縫，為確保結(jié)構(gòu)安全，業(yè)主單位委托第三方檢測(cè)鑒定單位對(duì)該樓存在的裂縫進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行為期10 d的沉降變形觀測(cè)和傾斜觀測(cè)。該樓標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面示意如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面示意圖

2 裂縫檢查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，1～4層填充墻墻體上存在不同程度的裂縫，裂縫主要分布在混凝土梁或柱與填充墻交接處、填充墻門(mén)窗洞口附近、填充墻中部和混凝土梁構(gòu)件上。被檢測(cè)的填充墻上現(xiàn)存裂縫最大寬度約為2.7 mm，混凝土梁上現(xiàn)存裂縫最大寬度約為0.3 mm，混凝土樓板上現(xiàn)存裂縫最大寬度約為0.25 mm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看，填充墻門(mén)窗洞口附近、填充墻中部出現(xiàn)的裂縫表現(xiàn)為上寬下窄，將部分裂縫處抹灰剔除，發(fā)現(xiàn)填充墻砌筑砂漿砌筑質(zhì)量較差，砂漿內(nèi)水泥量較少，剔除抹灰后，墻體上裂縫寬度較抹灰層上的細(xì)，且呈下寬上窄狀。對(duì)裂縫較為明顯的墻體上粘貼石膏餅，一周后未見(jiàn)石膏餅開(kāi)裂。墻體上存在的裂縫形態(tài)大致如圖2所示，梁構(gòu)件上存在的裂縫形態(tài)大致如圖3所示。

3 沉降變形觀測(cè)

2020年6月1日至10日，共10 d進(jìn)行了4次沉降觀測(cè)。在該樓1層框架柱上均勻布置了20個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，根據(jù)沉降觀測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，觀測(cè)點(diǎn)中累計(jì)沉降量最大為0.30 mm，觀測(cè)期間平均沉降速率為0.030 mm/d；觀測(cè)點(diǎn)中累計(jì)沉降量最小為0.09 mm，觀測(cè)期間平均沉降速率為0.009 mm/d。觀測(cè)期內(nèi)平均沉降速率介于0.009～0.030 mm/d之間，觀測(cè)期間最大沉降速率均小于JGJ 8—2016《建筑變形測(cè)量規(guī)范》[1]規(guī)定的0.04 mm/d限值要求。各沉降觀測(cè)點(diǎn)沉降速率如圖4所示。

圖2 墻體裂縫形態(tài)

圖3 梁構(gòu)件裂縫形態(tài)

圖4 各沉降觀測(cè)點(diǎn)沉降速率

4 傾斜變形觀測(cè)

依據(jù)JGJ 8—2016《建筑變形測(cè)量規(guī)范》[1]和GB 50007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]，使用經(jīng)緯儀對(duì)具備觀測(cè)條件的建筑角點(diǎn)進(jìn)行了傾斜測(cè)量，分析傾斜變形情況。傾斜觀測(cè)結(jié)果如圖5所示。

圖5 傾斜觀測(cè)結(jié)果

依據(jù)GB 50007—2011的規(guī)定，當(dāng)Hg≤24 m時(shí)多層和高層建筑的整體傾斜斜率限值為0.40%。根據(jù)傾斜觀測(cè)結(jié)果可知，具備觀測(cè)條件的各建筑角點(diǎn)中，QX5、QX6和QX7、QX8建筑角點(diǎn)的傾斜斜率分別為0.63%和0.61%，均超出標(biāo)準(zhǔn)中0.40%的限值要求，但未超出JGJ 125—2016《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》[3]中2%的限值要求，該房屋不處于危險(xiǎn)狀態(tài)。超限建筑角點(diǎn)超限值產(chǎn)生的原因分別為地基不均勻沉降和外墻墻面不直，但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其他建筑角點(diǎn)的傾斜觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，超限建筑角點(diǎn)傾斜斜率超限的主要原因是受地基不均勻沉降變形所致，但目前地基不均勻沉降在沉降觀測(cè)期間內(nèi)已基本趨于穩(wěn)定，裂縫也未繼續(xù)發(fā)展。

5 裂縫產(chǎn)生原因分析

該框架結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是柱、梁和樓板，所有墻體均為填充墻，而該樓現(xiàn)存裂縫最多的位置為填充墻。

5.1 填充墻裂縫產(chǎn)生原因分析

根據(jù)樓內(nèi)工作人員反映，墻體產(chǎn)生裂縫前，該樓管溝內(nèi)曾出現(xiàn)跑水，經(jīng)管道維修后，發(fā)現(xiàn)部分墻體出現(xiàn)不同程度的斜向裂縫。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查和相關(guān)檢測(cè)情況，填充墻體裂縫的主要原因是由于管道跑水導(dǎo)致地基不均勻沉降所產(chǎn)生的變形裂縫。該樓1-5/H-J軸填充墻墻體裂縫最為明顯，且1/J和5/J軸角點(diǎn)斜率也最大，目前斜率已超過(guò)規(guī)范限值，說(shuō)明此處地基沉降變形最大。根據(jù)沉降觀測(cè)結(jié)果和粘貼石膏餅情況可知，目前沉降已經(jīng)趨于穩(wěn)定，且裂縫尚未繼續(xù)發(fā)展，目前結(jié)構(gòu)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裂縫檢查結(jié)果，按照墻體裂縫形態(tài)、位置進(jìn)行分類(lèi)，并分別分析其原因：

(1)門(mén)或窗洞口附近、墻體中部產(chǎn)生的斜向裂縫

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裂縫檢查結(jié)果，1～4層1-5/A-J軸門(mén)或窗洞口附近、墻體中部存在不同程度的斜向裂縫，且裂縫自下而上逐層減輕，自南向北逐漸明顯，裂縫分布較為規(guī)律。此類(lèi)裂縫是由于地基受水侵入產(chǎn)生不均勻沉降引發(fā)上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形所致。當(dāng)?shù)鼗植堪l(fā)生沉降時(shí)，對(duì)應(yīng)區(qū)域的房屋基礎(chǔ)產(chǎn)生變形趨勢(shì)，并自下而上逐步向上層主體結(jié)構(gòu)傳遞。上部結(jié)構(gòu)墻體構(gòu)件在抵抗變形的過(guò)程中內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)砌體的抗拉強(qiáng)度小于內(nèi)應(yīng)力時(shí)，墻體構(gòu)件則產(chǎn)生裂縫。在截面突變和周邊約束導(dǎo)致的應(yīng)力集中效應(yīng)下，此類(lèi)裂縫最易在門(mén)窗洞口或墻體構(gòu)件中部區(qū)域產(chǎn)生。

(2)梁或柱與墻交界處產(chǎn)生的水平或豎向裂縫

由于該樓為混凝土框架結(jié)構(gòu)，其框架梁柱構(gòu)件與填充墻為兩種不同的建筑材料構(gòu)成，兩者之間的連接相對(duì)薄弱，當(dāng)受到外界擾動(dòng)后，如地基不均勻沉降、外部溫度、濕度等因素變化后，兩者變形不能同步，交界處的縫隙抹灰就會(huì)開(kāi)裂，此種情況在框架結(jié)構(gòu)中較為常見(jiàn)。

(3)墻體中部產(chǎn)生的ㄇ型裂縫

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查看和了解，在該樓使用過(guò)程中對(duì)部分房間門(mén)洞位置進(jìn)行了改動(dòng)，如在某填充墻上新開(kāi)門(mén)洞或?qū)⒃T(mén)洞封堵等情況。在門(mén)洞改動(dòng)時(shí)由于施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，如新開(kāi)門(mén)洞時(shí)未在門(mén)洞上方加設(shè)過(guò)梁而在門(mén)洞上方出現(xiàn)近豎向裂縫；封堵門(mén)洞時(shí)使用的砌體材料與原填充墻砌塊材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)不同，當(dāng)外部環(huán)境條件變化時(shí)，變形不能同步，而在兩者交界處出現(xiàn)ㄇ型裂縫。

(4)其他裂縫

墻體上現(xiàn)存的其他裂縫主要包括沿墻體線(xiàn)管、電箱等處開(kāi)裂，出現(xiàn)此類(lèi)裂縫的原因是由于在墻體中埋設(shè)線(xiàn)管或安裝電箱，導(dǎo)致構(gòu)件截面在此處發(fā)生變化，同時(shí)線(xiàn)槽和電箱洞口為砂漿填充，當(dāng)外部環(huán)境條件變化時(shí)，在沿線(xiàn)管和電箱邊緣處出現(xiàn)裂縫。

5.2 混凝土梁構(gòu)件裂縫產(chǎn)生原因分析

混凝土梁構(gòu)件上的現(xiàn)存裂縫主要是由于混凝土自身收縮所致?；炷翝仓?，混凝土拌合物在硬化過(guò)程中，水泥發(fā)生水化反應(yīng)，會(huì)釋放出一定的熱量，水泥的細(xì)度越細(xì)，水化反應(yīng)越迅速，釋放的熱量也越大?；炷羶?nèi)部的水化熱無(wú)法及時(shí)散發(fā)出去，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力?；炷翝仓跗冢淇估芰^低，彈性模量也較低，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉能力時(shí)，就會(huì)在構(gòu)件的薄弱位置(如梁箍筋、梁構(gòu)造筋)產(chǎn)生溫度收縮裂縫，裂縫表現(xiàn)為中間寬兩端窄，此類(lèi)裂縫為非受力裂縫。

6 裂縫危害分析

目前該樓填充墻和梁構(gòu)件現(xiàn)存裂縫均為非受力裂縫。該樓地基的不均勻沉降使得填充墻出現(xiàn)了斜向變形裂縫，梁、柱構(gòu)件及梁柱節(jié)點(diǎn)處未出現(xiàn)因地基不均勻沉降而產(chǎn)生的變形裂縫，主體結(jié)構(gòu)未受影響。

填充墻現(xiàn)存裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力無(wú)影響，但對(duì)構(gòu)件的整體性和使用功能有一定的影響，應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行有效處理。

混凝土梁構(gòu)件現(xiàn)存裂縫對(duì)構(gòu)件的承載能力無(wú)影響，但裂縫的存在易使空氣中的水蒸氣及CO2等有害介質(zhì)侵入，造成裂縫內(nèi)部混凝土過(guò)早碳化，受力鋼筋產(chǎn)生銹蝕，從而降低結(jié)構(gòu)的耐久性，應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行有效處理。

7 結(jié)語(yǔ)

地基產(chǎn)生沉降變形一般每棟樓均會(huì)產(chǎn)生，但是當(dāng)?shù)鼗两底冃尾煌綍r(shí)，就會(huì)在建筑的上部結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)?shù)鼗a(chǎn)生不均勻沉降時(shí)，首先會(huì)在結(jié)構(gòu)受力較為薄弱、抵抗變形能力較差的部位開(kāi)裂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使結(jié)構(gòu)主體產(chǎn)生變形裂縫。當(dāng)結(jié)構(gòu)主體產(chǎn)生較為明顯的變形裂縫時(shí)，應(yīng)立即委托第三方檢測(cè)單位對(duì)裂縫進(jìn)行檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)情況，分析是否進(jìn)行加固處理，以確保結(jié)構(gòu)安全。