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行業新聞

高層建築開裂常見原因

發布時間: 2018-08-11 14:00   735 次瀏覽

 某些建高層住宅,主體結構由332層塔樓及2層地下室組成。建築設計等級及耐久性等級均為一級,采用現澆鋼筋混凝土剪力牆結構,地下室為箱形基礎,出人工挖孔樁支承在基岩上。本工程裂縫的部位和數量較多,本文分析裂縫產生的原因。 

 裂縫的類型和特征

混凝土的裂縫按引起裂縫產生的原因可分為兩大類。
1
外荷載引起的裂縫
此類裂縫包括按常規計算的主要應力引起的“荷載裂縫”,以及由結構應力引起的“荷載次應力裂縫”,二者通稱為結構性裂縫、受力裂縫。
1
變形變化引起的裂縫
此類裂縫包括溫度、濕度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素引起的裂縫,也稱非結構性裂縫。
上述兩類裂縫中,前者從外荷載的作用、結構內力的形成,直至裂縫的出現與擴展,幾乎都在同一時間瞬時發生並一次完成,是個“瞬時”“一次”過程。而變形荷載的作用,從環境的變化、變形的產生、到約束應力的形成、裂縫的出現與擴展等都不是在同一時間瞬時完成的,它有一個“時間過程”,是一個多次產生和發展的過程。

裂縫原因分析

根據對塔樓的裂縫調查,塔樓裂縫幾乎都出現在梁構件上,既有貫穿底麵的,也有不貫穿底麵的,而且分布在梁的各截麵上,因此塔樓的裂縫由荷載與變形(特別是收縮變形)共同引起的可能性較大。但根據對塔樓裂縫的跟蹤調查,裂縫基本上沒有進一步發展,且沒有發現新的裂縫產生,塔樓的裂縫表現出較明顯的“瞬時”“一次”過程,且塔樓的裂縫大多數出現在梁的受拉區和剪力區,其開裂為拉應力、主拉應力引起的。估計塔樓裂縫以荷載引起為主因。根據塔樓裂縫的上述特點,分析其原因如下。
(1) 
施工工藝。根據在現場對施工過程的觀察、現場混凝土的檢查和對施工人員的訪問,發現有幾個問題:一是混凝土立模和振搗方麵存在不足,部分構件存在蜂窩麻麵;二是混凝土的養護,養護不良,對混凝土整體質量影響十分顯著,直接影響混凝土的抗裂能力;三是拆模時間,過早拆模以及在混凝土構件上過早從事後續工序,對混凝土強度的發展有一定影響,並導致裂縫的產生。
(2) 
結構設計。梁構件端部均未設置彎筋,一定程度上降低了梁的抗剪能力。從塔樓裂縫位置、數量和特征看均反映了該問題。
(3) 
材料方麵。根據攪拌站提供的原材料實際計量數據看,用水量波動較大,可能導致不同批次混凝土質量有差異。
裂縫控製標準

目前我國規範把裂縫控製標準分為3個等級。鋼筋混凝土結構屬於三級,即允許出現裂縫,但裂縫寬度要求在允許值範圍內。這與國際上通用的準則基本上是一致的。但各國對裂縫寬度的要求有較大的區別。我國規範要求的******裂縫寬度見表l,美國的規定見表2
根據國內外設計規範和試驗資料分析,混凝土裂縫寬度一般應該控製在表3所示的範圍內。
因此,混凝土裂縫可以定性為:
(1) 
寬度小於標準規定值者屬於無害、可修複裂縫;
(2) 
寬度超過規定值者,一般需要由設計、施工、監理、業主等有關方麵共同商定處理方案;
(3) 
活裂縫需要進一步觀察,待其基本穩定後才能確定處理方案。
根據本工程實際所處環境和用途,裂縫寬度允許值取0.3mm為宜。

裂縫危害性分析

通常,普通鋼筋混凝土構件在內力不到30%極限荷載便出現裂縫,裂縫寬度為0.05-0.1mm,一般不超過0.2mm,這種裂縫對結構的安全度沒有影響,還可以承受70~80%的極限荷載。許多工程的梁式結構、桁架結構等僅在自重靜荷載作用下就出現受拉區開裂或剪力區主拉應力裂縫。由於拆模過早,抗拉強度不足,自重引起裂縫是經常發生的事情,因為其自重引起的內力超過30%的極限應力。這種結構的極限承載力是不會降低的,總的安全度不變。
本工程塔樓裂縫絕大部分出現在梁構件上,裂縫的特征是既有貫穿底麵的,也有不貫穿底麵的,而且分布在梁的各截麵上。同時,根據對塔樓裂縫的初步跟蹤調查,裂縫基本沒有進一步發展,且跟蹤調查時沒有發現新的裂縫產生,塔樓的裂縫表現為“瞬時”“一次”過程,呈現荷載裂縫的特點。但需進一步觀察。

結論

(1) 塔樓的裂縫以荷載引起為主因,特別是結構本身的靜荷載和施工荷載引起的可能性較大,估計為結構性裂縫。但混凝土收縮變形也是重要原因之一。
(2) 
從目前情況看,塔樓的現有裂縫均在裂縫允許範圍內,且沒有進一步發展的趨勢,對工程實際危害不大,暫時不需要進行特別加固處理,但需要繼續觀察。