唐家云

(四川省建筑科学研究院，四川成都 610081)



某高层商住楼转换梁裂缝的原因分析与处理

唐家云

(四川省建筑科学研究院，四川成都 610081)

【摘要】近年来，转换层在高层建筑中的应用愈加广泛。受混凝土强度高、截面尺寸大、受力复杂等因素影响，转换梁构件易出现各种各样的问题。文章通过实际工程案例，介绍了某高层商住楼转换梁裂缝检测鉴定的方法和步骤，并对转换梁的承载力进行验算。综合以上结果，对裂缝产生的原因进行分析并给出相应的处理措施，可供处理同类工程加固提供一定借鉴。

【关键词】转换梁;检测;裂缝;处理

随着我国经济的日益增长，现代高层建筑对功能多样、综合性强等的要求愈加普遍。通常在同一座建筑中，下部楼层采用大空间结构形式以满足停车场和商场需要，上部楼层则作为办公用房或住宅使用。为了适应建筑功能的变化，类似建筑多在结构转换的楼层设置转换层，使得上部楼层部分竖向构件通过水平转换结构传递到下部竖向构件，从而完成上部楼层到下部楼层结构型式转变的改变。梁式转换层作为目前应用最为广泛的转换层结构形式，是将上部剪力墙支撑在转换梁上，再由转换柱来支撑转换梁的结构受力体系，具有传力直接明确、受力性能好等优点，但同时其也因混凝土强度高、截面尺寸大、数量多、受力复杂等缺点，从而导致转换梁容易出现各种各样的工程问题。本文结合某高层商住楼转换梁开裂问题的工程实例，通过现场检测和承载力验算，分析了转换梁裂缝产生的原因并提出相应的处理措施，为今后类似的工程情况提供参考。

1工程概况

某商住楼设计为部分框支剪力墙结构，建筑面积约为21 226 m2，地面以上31层，地下2层。其中，地上1～2层为商场，3层及其以上均为住宅，地下1～2层为停车库。基础形式为筏板+独立基础加抗水板；墙体材料为加气混凝土砌块；柱梁板等均为现浇混凝土，其中，第3层即转换层梁板混凝土强度等级为C 60。该建筑业已封顶，在安装管道设备施工过程中，相关单位发现转换层轴转换梁出现多道肉眼可见的竖向及斜向裂缝。为确保结构构件的安全性和正常使用性，需对该转换梁裂缝原因进行专项检测鉴定并提出相应的处理措施。该转换梁跨度为7.5 m，设计截面尺寸为1 100 mm×2 300 mm，其跨高比为7.5/2.3=3.3<5，为深受弯构件，且在跨中主次梁交接处支撑上部剪力墙。该转换梁基本情况见图1所示。

图1　轴转换梁平面

2现场检测情况

2.1裂缝检测

该转换梁裂缝主要表现为贯穿截面的竖向裂缝和斜向裂缝两类：竖向裂缝在梁跨度范围内均有分布，裂缝中间宽两端窄并开展至梁底，最大裂缝宽度约为0.93 mm；斜向裂缝主要分布于梁支座和次梁位置两侧，且在次梁位置两侧呈八字形开展，裂缝中间宽两端窄呈梭形-枣核状，最大裂缝宽度约为0.70 mm。该转换梁裂缝情况见图2所示。

图2　转换梁裂缝示意

2.2混凝土强度检测

现场采用钻芯法[1]对该转换梁的混凝土抗压强度进行检测，检测结果见表1。根据CECS 03∶2007《钻芯法检测混凝土强度技术规程》第3.2.5条可知，该转换梁混凝土抗压强度推定值为52.6 MPa，不满足设计强度等级C 60的要求。现场对芯样试件外观质量检查表明，芯样试件表面出现大量孔洞且粗骨料含量很少或没有粗骨料。

表1　单个芯样混凝土抗压强度汇总

2.3截面尺寸及钢筋配置检测

现场采用钢筋位置探测仪、钢卷尺对该转换梁的截面尺寸和配筋情况进行检测，并局部凿除混凝土保护层进行验证。结果表明，该转换梁的截面尺寸、纵向钢筋直径和数量、腰筋直径、箍筋直径和间距均满足设计要求，但该转换梁的次梁两侧附加横向钢筋的布置宽度和数量配置偏少，同时水平腰筋间距偏大，不满足设计及相关设计规范[2-3]的要求。

2.4钢筋保护层厚度检测

现场对该转换梁的钢筋保护层厚度进行检测，结果表明，该转换梁钢筋保护层厚度分布在9～25 mm之间，部分钢筋的保护层厚度偏薄，不满足规范最小钢筋保护层厚度要求。

3裂缝原因分析

3.1承载力验算

3.2裂缝原因分析

根据对施工资料的调查、现场检查检测以及该转换梁承载力验算结果，对该转换梁裂缝原因分析如下：

(1)该转换梁纵向受力钢筋配置偏少，次梁两侧附加横向钢筋的配置长度和数量偏少以及混凝土强度偏低，导致该构件抗弯承载力及主次梁交界处抗剪承载力不足，是该转换梁产生裂缝的主要原因。

(2)尺寸效应。该转换梁截面尺寸较大，腰筋配筋偏少易使得在该转换梁腹板范围内产生垂直于梁轴线的收缩裂缝，同时梁截面高度的增加也会一定程度上导致斜截面强度的降低[4]，因此，没有充分考虑尺寸效应也是该转换层大梁斜裂缝和竖向裂缝产生的原因之一。

(3)该转换梁混凝土体积较大，在混凝土硬化过程中，大量水化热聚集在混凝土内部导致构件内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，使得构件截面内外产生非线性的温度差，从而在混凝土表面产生一定的拉应力，加剧了裂缝的开展。

4处理措施

通过对该转换梁裂缝原因分析可知，该转换梁裂缝主要为承载力不足引起的受力裂缝，且裂缝宽度超过规范限值，已经对该转换梁的安全性产生了影响，需立即对其进行加固处理。考虑到该转换梁在跨中主次梁交接处上托剪力墙的受力复杂性以及其自身存在的混凝土强度偏低以及设计纵向钢筋偏少等问题，依据GB 50367-2013《混凝土结构加固设计规范》[5]，建议在该构件主次梁交接处增设钢筋混凝土柱，增设的柱下端支承于基础上；对该转换梁裂缝进行灌浆处理，再采用增大截面法的加固方式对其进行加固，具体加固方案见图3所示。

图3　加固示意

5结束语

实际工程中常见的裂缝，尤其在转换梁等大体积混凝土结构出现的裂缝，绝大部分都属于非荷载性质引起的温度-收缩裂缝[6]，而荷载作用引起的受力裂缝只占很小的比例，本文中采用的案例即为其中的典型。在该工程项目中，施工单位依据本文中提出的加固方法对该转换梁进行加固处理，迄今为止，该工程已投入使用，未出现裂缝扩展现象。

参考文献

[1]中国建设科学研究院.CECS 03∶2007 钻芯法检测混凝土强度技术规程[S].北京：中国计划出版社，2007.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ 3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

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

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50367-2013 混凝土结构加固设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[6]徐有邻，顾祥林.混凝土结构工程裂缝的判断与处理[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2015:11.

【文献标志码】B

【中图分类号】TU312+.3

[作者简介]唐家云(1987～)，男，硕士，研究方向为结构鉴定及加固。

[定稿日期]2015-01-20