吴国强，郑 科

（滨州市工程建设质量监督站，山东 滨州256613）

某框架梁板裂缝原因及结构安全质量鉴定

吴国强，郑 科

（滨州市工程建设质量监督站，山东 滨州256613）

某五层框架结构实验实训楼在建设过程中梁板构件出现大范围的开裂现象，严重影响了结构安全及正常使用性功能，基于现场检测数据和结构验算情况对该建筑物开裂构件的裂缝原因进行了系统的分析，对开裂构件提出了三种加固处理方案，并对第一种方案进行了详细叙述，其加固处理方案可供其他类似工程做参考。

框架结构；构件裂缝；结构分析；加固处理

Abstract:During construction，a wide range of cracks appeared in the middle beam slab of a five-layer framework structure building，which badly affected the safety of the building.Based on the testing data and check results of the structure obtained on the scene，the cause of beam slab crack was analyzed systematically.Three kinds of reinforcement plans were put forward.The first scheme has been described in detail，which could be used as reference for other similar projects.

Key words:frame structure;component crack;structure analysis;reinforcement

1 受鉴工程概况

某职业中专实验实训楼始建于2009年8月份，为局部五层，主体四层框架结构，现已施工至四层的大部分区域，2011年3月该楼二层现浇板及三、四层现浇梁板出现大范围的构件开裂现象，已经严重影响到结构整体安全及正常使用性能，必须对现有结构整体质量进行完整评估，以便对后续工程的建设提供科学依据。滨州市工程建设质量监督站建筑工程司法鉴定中心结合现场检测数据和结构验算，对裂缝原因进行系统分析，并对现有结构的加固处理措施提出了建议。

2 现场检测数据

使用PTS-C10智能裂缝宽度观测仪对开裂楼板及现浇梁进行了抽检检测，其中混凝土构件裂缝宽度及开裂比例见表1，详细记录裂缝的分布位置，采用现场钻芯法抽检混凝土构件强度（见表2），对使用钻芯法测强时采集的楼板芯样本进行楼板厚度测量，抽检的楼板芯样本厚度在95mm～115mm之间，均未达到楼板设计厚度值120mm。现场对梁板柱等混凝土构件进行了结构尺寸及构件配筋抽检，抽检结果符合设计图纸要求。部分现场抽检图见图1～图2。

图1 现浇板裂缝贯通实验图

图2 现浇楼板开裂宽度检测图

表1 开裂构件比例数据表

表2 构件强度抽检检测值

3 结构安全分析

3.1 构件裂缝对整体的危害

GB50010-2010《混凝土结构设计规范》关于裂缝宽度允许值的规定，是考虑了结构所处的环境，结构的工作条件以及钢材对腐蚀的敏感性等因素制定的。规范将裂缝控制等级划分为三级，分别按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝等级及最大裂缝宽度限制，要求在荷载作用下的裂缝宽度不能超过某一限值或不允许出现裂缝。

从表1可知，现有混凝土板的开裂宽度已经远远超过规范要求的最大裂缝限制，并且开裂构件数量占该类构件总数量的比例已高达87%以上，已经严重影响到结构整体安全及正常使用性能。裂缝的影响主要表现在以下几个方面：

3.1.1 承载力下降

由于裂缝的存在，在大气或有害介质的长期侵蚀下，会使钢筋锈蚀，逐渐削弱钢筋的截面积，降低钢筋与混凝土之间的粘滞力，致使结构的承载力下降，引发裂缝的进一步发展，严重的可能引起结构的倒塌破坏，对结构的耐久性危害极大。

3.1.2 刚度降低

由于裂缝的存在还使结构的刚度降低，变形增大，对于存储液体或砌体的容器，或压力管道，裂缝可能使液体或气体发生渗漏，影响结构的正常使用。

3.1.3 影响美观

过宽的裂缝会影响建筑物的美观，且在使用者心里产生不安全感。

3.2 结构安全评估

针对以上构件开裂的严重危害，必须对现有结构整体质量进行完整评估，才能为下一步开裂结构的处理措施提供科学依据。因此，该中心在现有检测数据的基础上使用中国建筑科学研究院PKPM工程部开发的软件建立现有结构的计算模型，并使用《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件》SATWE进行整体框架结构安全验算，经分析验算发现在现有砼强度检测值的前提下，原始图纸中部分混凝土梁构件所配钢筋量已经不能满足结构安全要求，且现浇板混凝土强度实测值小于C20的构件均不满足强度要求，必须进行加固处理后方可继续使用。

4 裂缝原因分析

目前常见混凝土构件裂缝种类主要为五种：荷载裂缝、温度裂缝、干缩裂缝、沉降裂缝、管线应力裂缝。由五种构件开裂的原因及本案例开裂构件的特征表现可以采用排除法对构件的开裂原因进行分析，首先对本工程的设计图纸进行审查，发现设计图纸符合结构受力的合理要求，因此排除荷载裂缝的可能；经现场检测，该工程基础无明显沉降及其他位移产生，可以排除沉降裂缝的可能；经审查该工程施工图纸，电器管线布置符合规范设计要求，因此可以排除管线应力裂缝的可能；经审查商混公司提供的混凝土原材料配比，可以排除混凝土自身材料缺陷引起干缩裂缝的可能。

4.1 对混凝土梁具体产生裂缝的原因分析

该框架楼的二层梁、板、柱钢筋混凝土构件施工在2010年11月份，施工至四层时是2010年12月份，也就是已进入冬季施工或施工时自然温度较低，但是钢筋混凝土梁的裂缝不是混凝土凝固前期出现的，而是混凝土构件由于没有有效地保护，经过冬季低温和夏季高温的温差变化引起的，是后期出现的变形裂缝。综上可知该框架结构混凝土梁的裂缝是混凝土浇筑后在没有进行有效养护的情况下，构件经过外界气候温差的巨大变化而逐渐产生的。

4.2 混凝土板具体裂缝产生原因分析

水泥水化热引起的温度应力和温度变形，是该混凝土板产生裂缝的主要原因。据资料介绍，水泥水化过程中释放的热量约为502.42J/g，加上混凝土浇注时自身所具有的环境温度，这两种温度形成混凝土的内部温度。当混凝土内部与表面的温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。混凝土内部的最高温度多出现在浇注后的3～5天。混凝土的温度应力与混凝土的厚度、结构尺寸和温差密切相关。温差越大，混凝土的温度应力越大；混凝土的结构尺寸越厚、越大，混凝土的温度应力越大。另一方面，水泥用量越大，产生的水化热越高，其温度应力也越大。当这种拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生混凝土裂缝。

混凝土的浇注温度与外界气温的高低有直接的关系。当外界气温高于混凝土拌合物温度时，因混凝土内部热量不易散失，内部温度高容易引起混凝土开裂；反之，当外界气温比较低，尤其是温度骤降时，容易在混凝土内部和表面之间形成很陡的温度梯度，从而导致混凝土产生温度裂缝。本工程中混凝土板浇注日期均在11月份以后，外部气温较低，并且混凝土板浇筑后至凝固前没有采取保温防护措施，这样进一步加大了现浇板内部与外部的温差，致使混凝土现浇板浇筑后较短时间就出现了裂缝，以后随时间的增加以及冬夏温差的变化使裂缝宽度加大。

5 处理措施

经过结构验算，需对不满足结构安全要求的构件进行加固处理后再进行整体验算。目前混凝土构件中常用的加固处理措施如下：

（1）压力灌浆（适用于裂缝宽度0.5 mm的砼构件）并粘贴碳纤维布方法；

（2）置换混凝土方法；

（3）钢丝绳网片-聚合物砂浆单面外加层加固法；

（4）设置卸载结构，增加支撑或节点以减小实际结构承受的荷载。

以上加固处理方法必须满足GB 50367-2006《混凝土结构加固设计规范》的要求。

根据本工程实际结构分析情况，建议对开裂构件采用第一种加固处理措施即压力灌浆并粘贴碳纤维方法进行加固补强处理。具体处理方法为：先进行压力灌浆封闭处理，然后在板底或梁侧和板底沿裂缝通长黏贴一层碳纤维布进行补强，碳纤维布的纤维方向应垂直裂缝，并保证裂缝两侧各锚固500mm。裂缝处理完毕后，在板底通长双向黏贴100mm宽碳纤维条进行加固补强，碳纤维条间距为300mm，并在四边通长黏贴100mm宽碳纤维片材压条。碳纤维片材的规格为300g/m，抗拉强度不低于3000MPa。具体施工要求严格遵照CECS146：2003《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》执行，先制作样板间，对样板间进行结构性能试验，试验合格后方可对其他房间进行加固处理，施工完毕后，应按相应要求进行检测检验，为保证施工质量，加固处理应由有专项资质的专业队伍施工。其中，梁的加固补强后外观图如图3所示。

图3 现浇梁加固补强后外观图

6 结论

目前，在建筑工程质量鉴定案例中，关于混凝土构件裂缝的鉴定占有很大的比例，常用的控制混凝土构件开裂的措施概括为以下几点：降低水泥水化热；降低混凝土入模温度；加强施工中外界温度控制；养护保温措施及时全面；在混凝土构件边缘加防裂钢筋等。通过对裂缝产生原因、机理的分析，采取一定的针对性措施，混凝土构件裂缝是可以控制到合理范围的。

本文的鉴定过程可供有关单位对类似鉴定案件进行参考。

[1]王文明.建筑工程质量检测鉴定实例及应用指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2008：13-16.

[2]韩继云.土木工程质量与性能检测鉴定加固技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2010：157-160.

[3]杨星.PKPM结构软件从入门到精通[M].北京：中国建筑工业出版社，2010：28-48.

[4]GB 50367-2006.混凝土结构加固设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2006：16-46.

[5]李国胜.建筑结构裂缝及加层加固疑难问题的处理-附实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2006：23-45.

（本文编辑：周柯生）

The Cause of Frame Beam Slab Crack and Its Structure Quality Appraisal

WU Guo-qiang，ZHENG Ke
（Binzhou Construction Project Quality Supervision Station，Binzhou 256613，China ）

TU71

A

10.3969/j.issn.1671-2072.2012.03.020

1671-2072-（2012）03-0087-03

2011-12-01

吴国强（1984—），男，硕士研究生，主要从事建筑工程质量鉴定工作。E-mail：Wgq841225@163.com。