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        某高層商住樓轉(zhuǎn)換梁裂縫的原因分析與處理

        2016-04-28 03:32:44唐家云
        四川建筑 2016年1期
        關(guān)鍵詞:處理裂縫檢測

        唐家云

        (四川省建筑科學(xué)研究院,四川成都 610081)

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        某高層商住樓轉(zhuǎn)換梁裂縫的原因分析與處理

        唐家云

        (四川省建筑科學(xué)研究院,四川成都 610081)

        【摘要】近年來,轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的應(yīng)用愈加廣泛。受混凝土強(qiáng)度高、截面尺寸大、受力復(fù)雜等因素影響,轉(zhuǎn)換梁構(gòu)件易出現(xiàn)各種各樣的問題。文章通過實際工程案例,介紹了某高層商住樓轉(zhuǎn)換梁裂縫檢測鑒定的方法和步驟,并對轉(zhuǎn)換梁的承載力進(jìn)行驗算。綜合以上結(jié)果,對裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析并給出相應(yīng)的處理措施,可供處理同類工程加固提供一定借鑒。

        【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)換梁;檢測;裂縫;處理

        隨著我國經(jīng)濟(jì)的日益增長,現(xiàn)代高層建筑對功能多樣、綜合性強(qiáng)等的要求愈加普遍。通常在同一座建筑中,下部樓層采用大空間結(jié)構(gòu)形式以滿足停車場和商場需要,上部樓層則作為辦公用房或住宅使用。為了適應(yīng)建筑功能的變化,類似建筑多在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層,使得上部樓層部分豎向構(gòu)件通過水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳遞到下部豎向構(gòu)件,從而完成上部樓層到下部樓層結(jié)構(gòu)型式轉(zhuǎn)變的改變。梁式轉(zhuǎn)換層作為目前應(yīng)用最為廣泛的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式,是將上部剪力墻支撐在轉(zhuǎn)換梁上,再由轉(zhuǎn)換柱來支撐轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)受力體系,具有傳力直接明確、受力性能好等優(yōu)點,但同時其也因混凝土強(qiáng)度高、截面尺寸大、數(shù)量多、受力復(fù)雜等缺點,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換梁容易出現(xiàn)各種各樣的工程問題。本文結(jié)合某高層商住樓轉(zhuǎn)換梁開裂問題的工程實例,通過現(xiàn)場檢測和承載力驗算,分析了轉(zhuǎn)換梁裂縫產(chǎn)生的原因并提出相應(yīng)的處理措施,為今后類似的工程情況提供參考。

        1工程概況

        某商住樓設(shè)計為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu),建筑面積約為21 226 m2,地面以上31層,地下2層。其中,地上1~2層為商場,3層及其以上均為住宅,地下1~2層為停車庫?;A(chǔ)形式為筏板+獨立基礎(chǔ)加抗水板;墻體材料為加氣混凝土砌塊;柱梁板等均為現(xiàn)澆混凝土,其中,第3層即轉(zhuǎn)換層梁板混凝土強(qiáng)度等級為C 60。該建筑業(yè)已封頂,在安裝管道設(shè)備施工過程中,相關(guān)單位發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層軸轉(zhuǎn)換梁出現(xiàn)多道肉眼可見的豎向及斜向裂縫。為確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性和正常使用性,需對該轉(zhuǎn)換梁裂縫原因進(jìn)行專項檢測鑒定并提出相應(yīng)的處理措施。該轉(zhuǎn)換梁跨度為7.5 m,設(shè)計截面尺寸為1 100 mm×2 300 mm,其跨高比為7.5/2.3=3.3<5,為深受彎構(gòu)件,且在跨中主次梁交接處支撐上部剪力墻。該轉(zhuǎn)換梁基本情況見圖1所示。

        圖1 軸轉(zhuǎn)換梁平面

        2現(xiàn)場檢測情況

        2.1裂縫檢測

        該轉(zhuǎn)換梁裂縫主要表現(xiàn)為貫穿截面的豎向裂縫和斜向裂縫兩類:豎向裂縫在梁跨度范圍內(nèi)均有分布,裂縫中間寬兩端窄并開展至梁底,最大裂縫寬度約為0.93 mm;斜向裂縫主要分布于梁支座和次梁位置兩側(cè),且在次梁位置兩側(cè)呈八字形開展,裂縫中間寬兩端窄呈梭形-棗核狀,最大裂縫寬度約為0.70 mm。該轉(zhuǎn)換梁裂縫情況見圖2所示。

        圖2 轉(zhuǎn)換梁裂縫示意

        2.2混凝土強(qiáng)度檢測

        現(xiàn)場采用鉆芯法[1]對該轉(zhuǎn)換梁的混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測,檢測結(jié)果見表1。根據(jù)CECS 03∶2007《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》第3.2.5條可知,該轉(zhuǎn)換梁混凝土抗壓強(qiáng)度推定值為52.6 MPa,不滿足設(shè)計強(qiáng)度等級C 60的要求?,F(xiàn)場對芯樣試件外觀質(zhì)量檢查表明,芯樣試件表面出現(xiàn)大量孔洞且粗骨料含量很少或沒有粗骨料。

        表1 單個芯樣混凝土抗壓強(qiáng)度匯總

        2.3截面尺寸及鋼筋配置檢測

        現(xiàn)場采用鋼筋位置探測儀、鋼卷尺對該轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸和配筋情況進(jìn)行檢測,并局部鑿除混凝土保護(hù)層進(jìn)行驗證。結(jié)果表明,該轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸、縱向鋼筋直徑和數(shù)量、腰筋直徑、箍筋直徑和間距均滿足設(shè)計要求,但該轉(zhuǎn)換梁的次梁兩側(cè)附加橫向鋼筋的布置寬度和數(shù)量配置偏少,同時水平腰筋間距偏大,不滿足設(shè)計及相關(guān)設(shè)計規(guī)范[2-3]的要求。

        2.4鋼筋保護(hù)層厚度檢測

        現(xiàn)場對該轉(zhuǎn)換梁的鋼筋保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測,結(jié)果表明,該轉(zhuǎn)換梁鋼筋保護(hù)層厚度分布在9~25 mm之間,部分鋼筋的保護(hù)層厚度偏薄,不滿足規(guī)范最小鋼筋保護(hù)層厚度要求。

        3裂縫原因分析

        3.1承載力驗算

        3.2裂縫原因分析

        根據(jù)對施工資料的調(diào)查、現(xiàn)場檢查檢測以及該轉(zhuǎn)換梁承載力驗算結(jié)果,對該轉(zhuǎn)換梁裂縫原因分析如下:

        (1)該轉(zhuǎn)換梁縱向受力鋼筋配置偏少,次梁兩側(cè)附加橫向鋼筋的配置長度和數(shù)量偏少以及混凝土強(qiáng)度偏低,導(dǎo)致該構(gòu)件抗彎承載力及主次梁交界處抗剪承載力不足,是該轉(zhuǎn)換梁產(chǎn)生裂縫的主要原因。

        (2)尺寸效應(yīng)。該轉(zhuǎn)換梁截面尺寸較大,腰筋配筋偏少易使得在該轉(zhuǎn)換梁腹板范圍內(nèi)產(chǎn)生垂直于梁軸線的收縮裂縫,同時梁截面高度的增加也會一定程度上導(dǎo)致斜截面強(qiáng)度的降低[4],因此,沒有充分考慮尺寸效應(yīng)也是該轉(zhuǎn)換層大梁斜裂縫和豎向裂縫產(chǎn)生的原因之一。

        (3)該轉(zhuǎn)換梁混凝土體積較大,在混凝土硬化過程中,大量水化熱聚集在混凝土內(nèi)部導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,使得構(gòu)件截面內(nèi)外產(chǎn)生非線性的溫度差,從而在混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力,加劇了裂縫的開展。

        4處理措施

        通過對該轉(zhuǎn)換梁裂縫原因分析可知,該轉(zhuǎn)換梁裂縫主要為承載力不足引起的受力裂縫,且裂縫寬度超過規(guī)范限值,已經(jīng)對該轉(zhuǎn)換梁的安全性產(chǎn)生了影響,需立即對其進(jìn)行加固處理??紤]到該轉(zhuǎn)換梁在跨中主次梁交接處上托剪力墻的受力復(fù)雜性以及其自身存在的混凝土強(qiáng)度偏低以及設(shè)計縱向鋼筋偏少等問題,依據(jù)GB 50367-2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》[5],建議在該構(gòu)件主次梁交接處增設(shè)鋼筋混凝土柱,增設(shè)的柱下端支承于基礎(chǔ)上;對該轉(zhuǎn)換梁裂縫進(jìn)行灌漿處理,再采用增大截面法的加固方式對其進(jìn)行加固,具體加固方案見圖3所示。

        圖3 加固示意

        5結(jié)束語

        實際工程中常見的裂縫,尤其在轉(zhuǎn)換梁等大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫,絕大部分都屬于非荷載性質(zhì)引起的溫度-收縮裂縫[6],而荷載作用引起的受力裂縫只占很小的比例,本文中采用的案例即為其中的典型。在該工程項目中,施工單位依據(jù)本文中提出的加固方法對該轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行加固處理,迄今為止,該工程已投入使用,未出現(xiàn)裂縫擴(kuò)展現(xiàn)象。

        參考文獻(xiàn)

        [1]中國建設(shè)科學(xué)研究院.CECS 03∶2007 鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國計劃出版社,2007.

        [2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

        [3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ 3-2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

        [4]Walravena J,Lehwalter N. Size Effects in Short Beams Loaded in Shear[J], ACI Structural Journal,Proceedings.1994(8-9).

        [5]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50367-2013 混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.

        [6]徐有鄰,顧祥林.混凝土結(jié)構(gòu)工程裂縫的判斷與處理[M]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015:11.

        【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

        【中圖分類號】TU312+.3

        [作者簡介]唐家云(1987~),男,碩士,研究方向為結(jié)構(gòu)鑒定及加固。

        [定稿日期]2015-01-20

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