某框架結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆柱梁板構(gòu)件裂縫成因分析及安全性評(píng)價(jià)

王大專

（1.安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031；2.安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測(cè)站，安徽 合肥 230031）

0 前言

現(xiàn)澆構(gòu)件開裂主要與混凝土自身收縮、溫度應(yīng)力、施工荷載作用、結(jié)構(gòu)承載力不足、超載等因素有關(guān)。工程實(shí)踐中現(xiàn)澆構(gòu)件裂縫多數(shù)屬于混凝土收縮應(yīng)力裂縫、溫度應(yīng)力裂縫或收縮與溫度應(yīng)力相疊加作用裂縫，少數(shù)裂縫是與施工荷載作用有關(guān)，極少數(shù)裂縫為承載力不足或超載引起的結(jié)構(gòu)受力裂縫。

現(xiàn)澆構(gòu)件裂縫成因分析一般采用綜合分析法，裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響一般根據(jù)裂縫寬度對(duì)照《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50292-2015）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定。作者以某框架結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆柱梁板構(gòu)件開裂為例，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)鑒定。根據(jù)現(xiàn)澆構(gòu)件裂縫分布及特征、施工質(zhì)量抽樣檢測(cè)結(jié)果、承載力復(fù)核驗(yàn)算等進(jìn)行裂縫成因分析以及安全性評(píng)價(jià)。

1 工程概況及檢測(cè)原因

本工程設(shè)計(jì)為地下1層、地上5層框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7 度，設(shè)計(jì)使用年限為50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，本次檢測(cè)范圍內(nèi)除1層～2層柱混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C35，其余柱梁板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均為C30。由于業(yè)主驗(yàn)房時(shí)發(fā)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)柱、梁、板構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，為查明裂縫成因并為下一步處理提供依據(jù)，業(yè)主委托進(jìn)行本次檢測(cè)。

2 裂縫普查

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)普查，D2 棟樓一到五層委托檢測(cè)范圍內(nèi)框架柱、梁及現(xiàn)澆板有裂縫產(chǎn)生，具體裂縫分布及特征見表1，采用鉆芯法觀測(cè)梁裂縫深度結(jié)果見表2。

裂縫分布及特征結(jié)果匯總表 表1

梁裂縫深度抽檢結(jié)果匯總表 表2

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)普查，1～5層委托檢測(cè)范圍內(nèi)框架柱構(gòu)件裂縫主要發(fā)生在5層，現(xiàn)場(chǎng)可檢測(cè)范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)裂縫的框架柱構(gòu)件軸線有：2/B、3/B、4/B、5/B、6/B、7/B、5/E、6/E 軸，裂縫均分布于柱頭部位，其中2/B、3/B、4/B、5/B、6/B、7/B 軸框架柱柱頭裂縫均發(fā)生在南側(cè)面并延伸到相鄰兩個(gè)側(cè)面呈水平開展，5/E、6/E軸框架柱柱頭裂縫均發(fā)生在北側(cè)面并延伸到相鄰兩個(gè)側(cè)面呈水平開展，部分裂縫與箍筋位置重合且裂縫處有箍筋銹脹現(xiàn)象，實(shí)測(cè)裂縫寬度大部分在0.1～0.5mm，裂縫處箍筋保護(hù)層厚度大部分在5～18mm 之間。

被測(cè)1～5層頂板裂縫主要可分為兩種類型：第一類裂縫主要分布在板跨中及附近部位，裂縫數(shù)量較多、出現(xiàn)較為集中，局部裂縫呈網(wǎng)狀，分布無規(guī)則，裂縫基本貫穿板截面，局部板底裂縫部位有滲水痕跡，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)板底面最大裂縫寬度為0.38mm，板面最大裂縫寬度為2.00mm；第二類裂縫主要出現(xiàn)在板面支座處，裂縫沿板四周支座處分布，裂縫基本在板面發(fā)生，板底基本未見，板面裂縫寬度實(shí)測(cè)最大值約為0.78mm。

圖1 5層框架柱典型裂縫

圖2 梁與板底交接部位水平裂縫

圖3 1層5-6/E軸頂梁典型裂縫

被測(cè)1～5層頂梁裂縫主要可分為四種類型：第一類裂縫主要為梁支座部位及主次梁交接部位斜向開裂，在梁側(cè)面連續(xù)1道或幾道分布，裂縫未延伸至梁底面且通過在該類裂縫處取芯發(fā)現(xiàn)該類型裂縫基本未貫穿梁截面，裂縫深度約為30～50mm，該類裂縫寬度多呈中間寬兩端窄形態(tài)，少數(shù)為上寬下窄形態(tài)，測(cè)得梁側(cè)面中間寬兩端窄形態(tài)裂縫的最大裂縫寬度為0.40mm，少數(shù)上大下小形態(tài)的裂縫，測(cè)得上端最大寬度約為0.50mm，下端最大寬度約為0.24mm，該類裂縫在1～5層頂梁構(gòu)件范圍內(nèi)普遍存在；第二類裂縫主要為梁與板底交接部位水平開裂，裂縫基本發(fā)生在梁側(cè)面且在梁側(cè)面斷斷續(xù)續(xù)分布，裂縫與板底距離約為5～25mm，測(cè)得梁側(cè)面該類裂縫最大寬度為0.40mm，該類裂縫在1～5層頂梁構(gòu)件范圍內(nèi)普遍存在；第三類裂縫主要出現(xiàn)在梁跨中附近位置，該類裂縫多數(shù)未延伸至梁頂及梁底面且通過在該類裂縫處取芯發(fā)現(xiàn)該類型裂縫基本未貫穿梁截面，少數(shù)裂縫（基本與箍筋位置重合）沿梁側(cè)面、底面呈U 型開展，裂縫多呈中間寬兩端窄形態(tài)，測(cè)得梁側(cè)面最大裂縫寬度為0.20mm，該類裂縫在1～5層頂梁構(gòu)件范圍內(nèi)普遍存在；第四類裂縫經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)普查主要出現(xiàn)在1層5-6/E 軸、6-7/E 軸頂梁構(gòu)件，裂縫主要出現(xiàn)在梁跨中主次梁交接附近位置，該類型裂縫基本貫穿梁截面，沿梁側(cè)面、底面呈U 型開展，裂縫多呈上窄下寬、梁側(cè)窄梁底寬的形態(tài)，測(cè)得梁側(cè)面最大裂縫寬度為0.76mm，梁底面最大裂縫寬度為0.78mm。

現(xiàn)場(chǎng)局部現(xiàn)澆板板底及梁構(gòu)件裂縫處已初步處理；1層5/E 軸、6/B 軸柱等構(gòu)件存在露筋、蜂窩、孔洞等施工質(zhì)量缺陷，另外少數(shù)1～5層頂梁構(gòu)件梁底箍筋位置存在銹脹現(xiàn)象。

3 施工質(zhì)量抽檢

3.1 混凝土強(qiáng)度

回彈法結(jié)合鉆芯修正檢測(cè)1 層柱構(gòu)件檢驗(yàn)批現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為37.4MPa，1 層頂梁構(gòu)件檢驗(yàn)批現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為34.2MPa；2 層柱構(gòu)件檢驗(yàn)批現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為36.0MPa，2 層頂梁構(gòu)件檢驗(yàn)批現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為34.0MPa；3 層柱構(gòu)件檢驗(yàn)批現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為30.8MPa，3 層頂梁構(gòu)件檢驗(yàn)批現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為26.5MPa；4 層柱構(gòu)件檢驗(yàn)批現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為33.8MPa，4 層頂梁構(gòu)件檢驗(yàn)批現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為32.3MPa；5 層柱構(gòu)件檢驗(yàn)批現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為30.6MPa，5 層頂梁構(gòu)件檢驗(yàn)批現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為30.9MPa。上述檢驗(yàn)批強(qiáng)度推定值除3 層頂梁構(gòu)件檢驗(yàn)批未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)(C30)要求，其余均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30或C35要求。

3.2 構(gòu)件鋼筋及截面尺寸

抽檢柱構(gòu)件鋼筋配置及截面尺寸基本滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；抽檢梁構(gòu)件鋼筋配置、保護(hù)層厚度及截面尺寸基本滿足設(shè)計(jì)及施工驗(yàn)收規(guī)范要求；抽檢現(xiàn)澆板正、負(fù)彎矩鋼筋間距實(shí)測(cè)平均值偏差基本符合驗(yàn)收規(guī)范要求，抽檢板底排縱向受力鋼筋、板面負(fù)筋直徑均符合設(shè)計(jì)要求；抽檢現(xiàn)澆板板底排縱向受力鋼筋保護(hù)層厚度平均值基本滿足施工驗(yàn)收規(guī)范要求；抽檢現(xiàn)澆板板面負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度平均值基本偏大，超出施工驗(yàn)收規(guī)范要求；抽檢現(xiàn)澆板部分板厚實(shí)測(cè)平均值偏大，其余現(xiàn)澆板板厚實(shí)測(cè)平均值滿足驗(yàn)收規(guī)范允許偏差要求。

4 結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算

依據(jù)本工程設(shè)計(jì)圖紙以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，經(jīng)結(jié)構(gòu)復(fù)核（不考慮裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的影響）：被測(cè)框架柱承載能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求，被測(cè)框架梁承載能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求，被測(cè)部分現(xiàn)澆板承載能力不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)論

根據(jù)被測(cè)柱裂縫分布特征、施工質(zhì)量抽檢結(jié)果、工程設(shè)計(jì)圖紙及結(jié)構(gòu)復(fù)核結(jié)果綜合分析：被測(cè)柱裂縫主要為早期施工荷載引起的結(jié)構(gòu)性受力裂縫，混凝土收縮和溫度應(yīng)力等因素對(duì)裂縫開展起不利影響，且部分裂縫開展寬度較大，超出《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50292-2015）標(biāo)準(zhǔn)允許限值，因此被測(cè)柱裂縫的產(chǎn)生對(duì)原結(jié)構(gòu)安全有一定影響，應(yīng)進(jìn)行有效加固處理。

根據(jù)現(xiàn)澆板裂縫分布特征、施工質(zhì)量抽檢結(jié)果及設(shè)計(jì)圖紙綜合分析：被測(cè)現(xiàn)澆板第一類不規(guī)則裂縫主要由混凝土早期塑性收縮作用引起；第二類支座部位裂縫主要是支座負(fù)彎矩作用引起的受力裂縫，板面負(fù)彎矩鋼筋位置下移對(duì)裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展起不利影響；部分現(xiàn)澆板裂縫開展寬度較大，超出《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50292-2015）標(biāo)準(zhǔn)允許限值，裂縫的產(chǎn)生對(duì)原結(jié)構(gòu)安全有一定影響，應(yīng)進(jìn)行有效加固處理。

根據(jù)被測(cè)梁裂縫分布特征、施工質(zhì)量抽檢結(jié)果、工程設(shè)計(jì)圖紙及結(jié)構(gòu)復(fù)核結(jié)果綜合分析：第一類支座附近部位單側(cè)面分布的斜向裂縫主要系剪切作用引起，第四類型梁中上窄下寬直裂縫系施工荷載引起的受力裂縫，其中混凝土收縮和溫度應(yīng)力等因素對(duì)以上兩類裂縫開展起不利影響，且部分裂縫開展寬度較大，超出《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50292-2015）標(biāo)準(zhǔn)允許限值，因此裂縫的產(chǎn)生對(duì)原結(jié)構(gòu)安全有一定影響，應(yīng)進(jìn)行有效加固處理。第二類型梁裂縫主要由于混凝土早期塑性收縮作用引起；第三類型梁裂縫主要由于混凝土收縮作用引起，以上兩種類型裂縫的產(chǎn)生尚不影響原結(jié)構(gòu)安全，但應(yīng)進(jìn)行有效處理，經(jīng)可靠處理后可滿足結(jié)構(gòu)耐久性及正常使用要求。