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1、某建筑框架梁裂缝分析及处理吴志杰:某建筑框架梁裂缝分析及处理45某建筑框架梁裂缝分析及处理吴志杰郭百锁(中原油田石油化工总厂)1.工程概况工程建筑面积为3336m,层数为2层,结构形式为框架结构.抗震烈度按7度设防.纵向长57.8m,横向长28.8m.设计时间为2001年8月,建设开工时间为2001年lO月.同年l2月底一层主体结构施工完毕,第二年4月底二层主体结构施工完毕,5月中旬模板拆除后,发现框架梁有多处裂缝.2.裂缝部位及发展趋势(1)裂缝产生部位.层框架梁的裂缝主要产生在纵向框架梁.位置位于轴线C,D,E轴线上的纵向框架梁的轴线5l3轴线之间.裂缝产生在框架梁跨中梁的侧面,与构件的轴
2、线方向垂直.裂缝的典型特征为中间宽,两头细,宽度约为0.05mm左右的细裂缝.二层框架梁的裂缝在纵向框架梁和横向框架梁上都有.纵向框架梁裂缝集中在C轴线,具体部位在5一l3轴之间的梁段上.裂缝部位出现在框架梁的侧面中部.裂缝宽度多在0.1mm左右.裂缝的典型特征为中间宽,两头细,宽度约为0.05ram左右的细裂缝.横向框架梁的裂缝集中在2一l5轴线框架梁的轴线DE梁段.裂缝位置大多在梁的中部,裂缝方向与构件轴线垂直,裂缝数量较多,每根梁有23道裂缝,裂缝宽度都在0.3mm以内,大多数裂缝比较细.(2)裂缝的发展趋势.现场经过观察,发现大多数裂缝的发展趋势几乎没有.2OO2年8月初,部分横梁上开
3、始抹灰,现场观察有一根梁在抹灰后,又在原裂缝部位上出现了裂缝,说明裂缝还处在开展之中.3.裂缝原因分析造成框架梁裂缝产生的原因有设计荷载不足,地基不均匀沉降作用,施工质量,温度作用,混凝土收缩作用.经查看工程地质详勘报告及钎探资料,发现地层分布均匀,适合天然浅基设计.该工程框架梁产生裂缝的原因,依据现场检测和设计计算的复核结果,排除了荷载效应,地基不均匀沉降,材料质量因素.通过分析,确定本工程框架梁产生裂缝的主要原因,有以下几个方面.(1)混凝土热胀冷缩作用.有施工过程和施工时间来看,一层框架和楼板是在冬季施工的.由于冬季的温度比较低,白天最高温度在摄氏lO度左右.晚上最低气温在摄氏零下5度左
4、右,平均气温在摄氏3度左右.施工期间混凝土材料处于低温收缩状态.到5月份,当地的平均气温在2O度左右,白天最高气温达到摄氏37度.随着气温的升高,混凝土材料膨胀,由于框架梁比较长,受到框架柱的约束作用,在中同约束比较长的地方,产生裂缝.在热胀作用下,梁的的变形向平面外约束较弱的方向发展,裂缝发生在梁的侧面,靠近梁跨度的中部.为了预防热胀冷缩作用产生的温度裂缝,设计规范规定:露天环境下,框架结构的长度不宜超过35m,室内或土中,长度不宜长过55m.(2)混凝土浇筑间歇时间超过初凝时间.混凝土量大,搅拌机和塔吊等施工机械少,不能满足连续浇注所需要的混凝土量.而在本工程中,没有预留明确的施工缝.施工
5、浇注时,可能在DE轴线范围内,存在混凝土浇注间歇时同超过混凝土初凝时间.按照计算,在4月份,气温变化较大,白天温度较高,混凝土凝固较快,有可能在9o分钟达到初凝.施工过程中没有严格按照温度变化,调整间歇时间,有可能造成.内伤使得局部混凝土粘结力下降.(3)混凝土收缩.混凝土在气温较高时浇筑.混凝土表面水分蒸发的非常快.如果不及时采取遮盖,保湿措施,会造成混凝土裂缝.施工现场多采用草袋遮盖,靠近边缘E轴处混凝土气温高.混凝土失水过快.端部收缩量大,靠近D轴处属中间部位因有楼板遮挡.相对失水慢一些,收缩小一些.梁在DE轴之间就会产生收缩裂缝.这种裂缝容易产生在梁的底部和侧部.(4)水灰比控制失当.
6、混凝土的收缩大小于材料的质量密切相关.砂子,石子的含水率有时会影晌到水灰比.混凝土配比虽经实验室实验,但施工现场的砂石料一般都露天堆放,施工工人相对素质不高,雨后砂石淋湿,而搅拌中没有注意调整用水量,可能造成水灰比过大,增大了混凝土的收缩.使局部框架梁的收缩与其它部位不一致,产生裂缝.从施工记录来看,在浇筑期间,下过小雨,可印证这一猜想.(5)施工支模中存在变形差.模板变形是施工中造成裂缝产生的一个原因.对于支撑梁,柱的模板,一般要求采用软木,不宜采用硬木.要求采用的模板材质一致,含水率相同.变形基本相等.由于施工现场需要模板大.经常看到一些工地使用铁件和木棍混用,当支撑立柱之间,存在变形差时
7、,混凝土强度较低时,容易造成不均匀沉降裂缝.这种情况下产生的裂缝形状垂直于构件轴线,类似与超载拉裂裂缝.本工程结构长度为57.8m,施工期间温度较低,夏初温度上升,而工程仍在施工,维护结构没有施工,结构构件暴露,造成材料热胀作用产生.由于结构长度大,平面内纵向刚度较大,约束作用较强,纵向梁在中部产生了平面外歪曲,粱侧面产生了浅层裂缝,释放热胀变形内力.纵向框架梁的裂缝是温度作用引起的.在DE轴线间框架横梁上产生的裂缝,属施工质量裂缝.具体原因应是混凝土收缩,水灰比过大,混凝土供应不足引起的间歇时间超过初凝时间,支撑模板不均匀变形等因素中的一种造成的,也可能是多种因素的综合.4.处理措施由于框架
8、梁的裂缝属于温度裂缝和收缩裂缝,不会无限扩展,且满足规范裂缝宽度要求,对结构安全不够成危害.但是因为裂缝较多.时间长了会引起钢筋锈蚀和保护层剥落,影晌混凝土的耐久性.由于结构长度为57.8m,大于规范规定的伸缩缝同距要求,如果屋面保温效果较差,会引起房屋伸缩,促使裂缝发展,增加.因此必须进行处理.(1)纵向梁侧面裂缝用充填法修补.用钢钎将裂缝扩大.凿成V字形槽,槽深30mm,表面宽度30mm,分层压抹环氧砂浆,每层厚度为lOmm,与框架梁表面抹平.(2)横向梁裂缝用增加整体面层法修补.框架梁混凝土表面凿毛后,用钢丝刷配以高压水清洗干净;抹2mm厚水泥素浆结合层.在湿润的框架梁混凝土表面,剧一层
9、厚约2mm的高标号水泥素浆,作为梁和面层的结合层;设置钢筋网片.钢筋网片采用P4钢筋制作.水平筋同距100,竖筋同距150.钢筋网片采用M6膨胀螺栓固定在框架梁混凝土内;抹压面层;采用75号水泥砂浆,分层压抹.每层厚度为5mm,每层用力压抹3-4遍.每层初凝后,用扫帚扫毛,待12小时后,再抹下一层,共抹20mm厚.(3)确保屋面保温隔热要求.规范规定,有保温隔热的现浇框架结构,伸缩缝同距不超过55m.保温隔热的最薄处保温层热阻R0.5,折算现浇1:8水泥珍珠岩保温层,最薄处厚度应不小于157mm.考虑到超长,应增加保温隔热措施,增加保温层厚度,最薄处不宜小于200ram.由于设计配筋部分框架梁配筋略有不足,增加保温层厚度,增加了恒载,对框架梁不利.保温层应采用自重相对较轻的新型保温隔热材料.AWG水泥珍珠岩保温板(自起坡型)的容重为336kg/m,抗压强度O.6MPa,导热系数O.085,最薄处厚度60mm就可满足热阻R0.5的要求.保温隔热效果较为理想.因此.最后决定采用AWG水泥珍珠岩保温板作为屋面保温隔热层,最薄处厚度为80mm.较原设计屋面做法.降低了屋面保温层自重约1kN/m2.(栏目主持夏力)
