12某电站厂房裂缝的分析与处理

第"@卷第C期

建筑结构

%##@年C月

某电站厂房裂缝的分析与处理

卢亦焱高作平陈明祥周剑波

（武汉大学土木与建筑学院

武汉!）"##$%

［提要］对一厂房结构的裂缝进行了检测，从混凝土收缩、温度作用、荷载作用、地基不均匀沉降、施工等方面分析了裂缝产生的原因及其对结构安全性、耐久性的影响，并提出了加固处理方案。［关键词］裂缝

检测

鉴定

加固

&’()*+),-./+0123425./.8(*3+598(*(25-()9(4:&’()+1-(-+5425/31(5)(-./9’()*+),-.59’(-9*1)91*+3-+/(;6777

，95441*+02329*(+5+3=(4254(9+23:&’(9*(+9>(59>(9’.4./9’(/+)9.*1234252-*(-(59(48’2)’2-+?+23+03(<+<+<<067/.**(/(*(5)(9.9’(9*(+9>(5925(525((*25:66

：；；；；!"$%&’()*+),25-()925+5+3-2-9*(+9>(59-9*(59’(52576<66#

一、工程概况

某电站的一幢厂房长@宽$钢筋混%%AB>，#A@>，凝土结构：轴!"#，轴$"!屋顶标高#为%层框架，"轴#"$为@屋顶标高@CA#>；D>跨单层仓库，@AB>，

独立柱基。平面图见图@。该厂房建成于@在CC!年，发现该厂房横轴$"!近B年多的使用过程中，#与纵"轴%"!E区域内的二层楼板及屋面板均发现有不同程度的裂缝，走向基本与轴$"!裂缝宽度#的方向平行，"一般在#已经超过《混凝土结构设计规范》A">>以上，

［@］（F）规定的最大裂缝宽度限值。此外，厂GH@#—DC

屋面大梁也不同程度地开裂。房轴!"$间楼板、

限制，有些区域未能详查。

）在横轴!"#与纵轴%"!在!（"E区域内，AB%>

处楼面的板面、板底裂缝与轴$"!#和轴%"!"E区域内的相比，相对较少，但裂缝规律相同，最大裂缝宽度屋盖为#AD>>。楼面梁在与板裂缝对应位置上开裂，处能检测的部位均发现有裂缝，最大缝宽#AB>>

。（）横轴#"$与纵轴%"!梁跨!E单层仓库区域，中裂缝竖向发展，最大缝宽#支座裂缝有竖向A!#>>，及斜向，最大缝宽#所有的梁A"#>>。从普查结果看，均存在不同程度的裂缝，跨中缝宽大多在#A%B"支座缝宽大多在##A"#>>，A%#"#A"#>>。

%A混凝土强度与碳化检测

本次混凝土检测采用回弹法、钻芯取样法，依据／《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（HFH&%"—）进行，共测%取得!KC%D个构件，%C#个测区，##多个回弹值，主要结果为：

（）轴#"$与轴%"!@E区域@D>跨度屋面大梁和板原设计强度为L检测的强度标准值为!%B，,M，大于L接近L%CAD@NO+%B，"#。混凝土实测碳化深度@AB""A#>>。

（）轴!"#与轴%"!轴$"!%E区域、#与轴%""

为了分析裂缝产生的原因和对结构安全性、耐久性的影响，需要对厂房进行了全面检测及可靠性鉴定。在此基础上提出了加固处理方案。

二、检测结果

@A裂缝开展情况

根据检测结果，裂缝的主要特征如下：

（）轴!"#和轴$"!板，屋盖@#二层的框架梁、"的梁板及轴#"!普遍有裂缝存在，#单层框架的主梁，"且数量较多，宽度较大，大多在#远大于A">>以上，《混凝土结构设计规范》（F规定的最大裂缝GH@#—DC）宽度限值。

）在横轴$"!在（%#与纵轴%"!"E构成的区域内，

板底均存在大面积裂缝，裂缝走!AB%>处楼面的板面、

向与轴$"!#横向平行，"DBI以上的裂缝宽度在最大达@且裂缝大多属贯穿性裂#A">>以上，A@>>，缝，板面缝宽大于板底缝宽。楼面梁大多发生竖向裂缝，且从板面往梁底开裂，与板面裂缝相对应，接近裂通，最大裂缝宽在#有少数裂缝斜向开展，AC>>以上；与梁纵轴线呈!夹角，且从梁底往上发展。屋BJ"K#J盖处裂缝开展方向与二层楼面规律相同，但由于条件

图@一层平面布置图

!#

梁、柱及轴!"#单层厂房柱，原设计!区域现浇板、

强度为"检测的强度标准值为!，大#$，’(’)*+,%&#于"达到"混凝土实测碳化深度.#$，#-，/-"0/-11。

［0］依据规程（"），本次检测共取芯样42"3$0—44

#/温度作用的影响

厂房屋盖混凝土在.当时平均气温$月上旬浇筑，约在#浇筑完毕的混凝土暴露于大气中蓄热-<以上，冬温度可达0-<以上。.$月下旬以后气温逐渐下降，天.月份平均气温为.（参考有关资料），相差0/’<混凝土的膨胀系数#为.／<，所以混凝土#./)<，$8-=

的温差应变为#温差应.)!。经过一年的夏冬交替，&变可达0墙对梁板的约束系数$$!以上。考虑到柱、&个，分布在轴$"!与轴#"!#区域。根据芯样推断，"混凝土强度等级分别大于"达到原设计要#-和"#$，可以认为混求。5$6以上构件的碳化深度"0/$11，

凝土碳化较轻，碳化速度慢，对结构影响较小。

三、裂缝原因分析

根据裂缝检测结果及其开展特征和计算分析，裂缝是由下述几种原因相互促成的：.）混凝土收缩的影响；#）温度作用的影响；0）荷载作用的影响；)）地基不均匀沉降的影响；-）施工缺陷的影响。其中轴$"!、轴#"!#"区开裂主要是地基不均匀沉降，叠加混凝土收缩、温度作用、荷载作用造成的；轴!"#区主要是混凝土收缩与温度作用，叠加地基不均匀沉降、荷载作用、施工缺陷等造成的。

./混凝土收缩的影响

在现浇钢筋混凝土肋梁楼盖中，由于梁的宽度和高度较大，且梁的支座水平位移受到约束，加上对现浇肋形板下面的梁进行浇水养护较困难，因此在现浇肋形楼盖的主、次梁的中部，更容易出现这类收缩裂缝。此外，砂石级配差、砂太细、粗骨料中石粉含量高、配合比不良、用水量或水泥用量太多等，都会增大混凝土的干缩率，导致混凝土出现收缩裂缝。

现浇钢筋混凝土肋形楼盖中收缩裂缝的主要特征是：.）梁侧竖向裂缝的宽度中间大，两头小，呈枣核形；）板上的裂缝往往贯穿整个厚度，裂缝方向与主要受力方向平行；0）梁上的裂缝仅在侧面产生，其长度一般是上至板底附近，下至梁底部纵向受力钢筋面为止，其方向与梁的纵向垂直，并沿跨度方向分布，其间距大致相同。

从对轴!"#区现浇肋形楼盖.41跨梁裂缝的调查结果可知，梁上的裂缝与上述收缩裂缝特征相吻合。例如，梁侧的竖向裂缝多是中间宽两端细，呈枣核形，梁两侧面同一位置都有一条裂缝，且裂缝大多从板底往梁底部发展，有些离梁底还有一定的高度。因此，可以推测该梁的裂缝主要是由混凝土收缩引起的。按

国内常用的方法作收缩变形计算［-］：!（"）&0(#)7.$8).$

7%$（#.898$($."），可知，轴!"#区.41大梁的收

#&.缩变形!（0$）&$(’.-7.$8)，相应的混凝土表面收缩应力"&#(.-*+,，远大于"#-级混凝土的抗拉强度标准值（!:%&

.(;-*+,），因此，可以认为混凝土收缩是引起轴!"#的.41跨大梁开裂的主要因素之一。

为$/#-"$/0-，结构的温差应变为--".$-&

!。梁体温差裂缝除因环境气温温差作用造成的环状裂缝外，还有屋顶受太阳辐射产生高温和冬天、阴雨天气低温温差作用造成梁上产生上大下小的裂缝。由于每月、每年的环境温度都在周期波动，屋面结构受周期的循环热疲劳作用造成累积损伤。

值得注意的是，该厂房长.##/-1，宽;$/.1，只沿轴’，(设伸缩缝，在其它地方及宽度方向未设伸缩缝，根据《混凝土结构设计规范》（>?@.$—45）第’/./.条有关伸缩缝的规定，伸缩缝间距"0-1，显然该厂房伸缩缝设置不合理。

另外，厂房地处南亚热带地区，沿海空气透光率很高，应当特别注意太阳辐射和温度作用（黑色屋面可达4$"4-<，混凝土屋面可达’-";$<，

冬天日最低温度是)"’<）

，在约束条件下很容易造成结构的开裂或整体出现严重破坏。

0/荷载作用的影响

对于现浇梁板结构，荷载裂缝主要是指弯矩、剪力或弯剪联合作用引起的裂缝。荷载裂缝具有明显的规律性，主要是与结构构件的受力特征一致，裂缝的走向与结构构件的主拉应力方向一致。

为了估计荷载作用对裂缝开展的影响程度，我们对轴!"#区现浇楼盖.41跨梁及轴#"!#"现浇楼盖梁（轴$"!相同）作计算分析。根据最不利内力组合结果，分别计算了梁在弯拉区和弯剪区的最大主拉应力值。计算结果表明，在标准荷载作用下，梁体弯拉区最大拉应力为#/$"#/)*+,和#/’"#/4*+,，均小于《混凝土结构设计规范》（>?@.$—45）中规定的正截面抗裂要求（"##=:$!:%&.

/$7./;-7./;-&0/$’*+,），受剪最大主拉应力为./#"./)*+,和./)"./’*+,，均小于规范>?@.$—45规定的斜截面抗裂

要求（":A#$

/5-!:%&$/5-7./;-&./’’*+,）。当然，这些部位虽不裂但也存在-$&!".)$&!的拉应变。检测结果表明，梁、板大多出现开裂，表明它们是由于其它因素（如：混凝土收缩、地基不均匀沉降等）叠加作用而促成的。

)/地基不均匀沉降的影响

).

#

厂房场地为某电站前期工程的回填区，回填前为一浅海滩。填土厚约!并在场区建造了一"!!!#$%，条防水帷幕。厂房跨越该防水帷幕。帷幕内的填土已经被碾压，帷幕外未经碾压，地基承载力有差异。

厂房基础设计时，全部采用独立基础，这种基础对抵抗地基不均匀沉降能力较差，且由于设计时帷幕内轴$外同轴线上采用的基础尺寸一样，加上轴"!#、这些将引起#及靠近轴!"&方向区域承受荷载较大，!!

帷幕内外地基不均匀沉降。在厂房轴%!&之间，靠／原设计沿厂房的长度方向留一近轴%的!’跨度处，但大于"且其延伸长度较大，裂缝条数"#’%%，#$%%，

较多，对结构可靠性影响较大，按正常使用及耐久性要求以及厂房的重要性，此类构件可评为2级。

’#允许裂缝

极少数梁、板上的裂缝主要是由混凝土收缩引起的（如龟裂等），其裂缝宽度较小，一般在"#$%%以下，属于允许裂缝，此类构件可评为3级。

五、加固处理方案

根据上述裂缝分析和裂缝对结构危害程度影响而作的综合评定及厂房现浇肋形梁板裂缝的实际开展情条宽度为(""%%的后浇带。该后浇带对抵抗施工期间的不均匀沉降能起到一定作用，但由于厂房场地有"多%的回填土层，

在荷载作用下，地基的不均匀沉降不可能在很短的时间内完成，加上独立基础，因而引起梁板开裂也就成为必然。厂房裂缝检测也表明，帷幕外开裂比帷幕内严重，轴$!!#"区比轴"!#区严重，轴"!#和轴$!!#"靠近轴!&区（帷幕外）比靠近轴’裂缝开展严重。这些均说明了地基不均匀沉降引起开裂的规律。从现场找有关人员了解可知，厂房刚交付使用不久即发现裂缝，裂缝开展规律同上述分析。近年来裂缝开展已趋稳定，该厂房于!))*年建成使用，迄今已有近+年，可以推定地基不均匀沉降趋于稳定，不需要对地基基础再作处理，以达到节省资金，减少影响厂房正常使用等目的。

,#施工缺陷的影响

轴#!$区现浇肋形楼盖下的大梁，浇水养护困难，对屋面板浇水养护，对板下大梁养护作用不大，致使混凝土的收缩量加大，特别是早期收缩加大，造成收缩裂缝。

四、厂房梁板裂缝综合鉴定

!#影响结构安全可靠性的危险性裂缝由厂房的裂缝调查结果可知，轴$!!#"区绝大部分梁、板，轴"!#区大部分梁、板，轴#!$部分大梁均在跨中区存在贯穿性裂缝，且裂缝宽度较大，大多在#’%%以上，梁二侧竖向裂缝已超过梁高$／’以上，超过《混凝土结构设计规范》（-./!"—()）规定的限值。按照《危险房屋鉴定标准》（0/!’—(+）的规定，跨中存在贯穿性裂缝且裂缝宽度!""#’%%的梁、板属于危险构件，涉及的构件可评为1级。

$#影响结构正常使用及耐久性的不允许裂缝

某些梁板的裂缝宽度!虽然介于"#$!"#’%%之间，但裂缝条数较多，且裂缝的延伸长度已超过梁高的一半，这些裂缝也归入影响结构正常使用及耐久性的不允许裂缝一类。轴"!#，轴$!!#"的部分梁、板及轴#!$部分大梁的裂缝宽度虽小于规范限值

*$

况，提出如下加固处理方案：

（!）对"#",%%#!$"#’%%的允许裂缝，对粉刷层裂缝及墙体斜裂缝，仅需将粉刷层打掉，用密封胶作封闭处理，然后重新粉刷即可。

（$

）对影响结构正常使用及耐久性的不允许裂缝，必须进行化学灌浆处理，恢复结构整体性、耐久性。此外，还需在结构开裂部位粘钢板，以阻止裂缝发展，提高构件截面的承载力。

（’

）对影响结构安全可靠度的危险性裂缝（!""#’%%）

，必须先采用化学灌浆处理，恢复结构整体性，同时还必须采用粘钢板进行加固补强。外粘钢板加固时，对跨中竖向裂缝沿梁纵向在梁底或梁侧粘贴通长钢板（或梁跨的$／’长）；在支座负弯矩区段板底处沿梁侧粘贴纵向钢板，其长度大于!／’跨长；在梁支座斜裂缝部位和主次梁交界处次梁的两侧粘贴4形钢箍板；在梁侧出现垂直裂缝处，粘贴短钢板，其长度大于!$""%%；

对板跨中出现贯穿性裂缝，除化学灌浆外，还需粘贴钢板，其长度不小于板相应跨度的!／$。

参

考

文

献

!#混凝土结构设计规范（-./!"—()）5!)()5

$#

回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（/-/／6$’—)$）5!))$5’#钻芯法检测混凝土强度技术规程（0708"’—((）5!)((5*#赵国藩等5钢筋混凝土结构的裂缝控制5北京：海洋出版社，!))!5,#王铁梦5

工程结构裂缝控制5北京：中国建筑工业出版社，!))(5+#危险房屋鉴定标准（0/!’—(+）5!)(+5科研公报

混凝土薄壁筒体构件

混凝土薄壁筒体构件，系由筒管和筒底组成，筒管由

至少二层以上玻璃纤维布筒套叠而成，每层玻璃纤维布筒之间由一层硫铝盐酸或铁铝酸盐无机胶凝材料粘接，筒底亦是如此。筒管的管腔与管柱表面亦覆盖一层上述胶凝材料，筒底两侧底面也是如此。适用于作为永久性的芯模而用于高层建筑无梁空心楼板（楼盖）的混凝土现浇一次成型。主要技术性能指标：壁厚：’#"!’#,%%；吸水率：#

!+9；气干线密度：:;<／%；抗压荷载：%!","=／%，未破坏；浸水抗压荷载：%(""=／%，

未破坏；抗振捣试验：振动$%>?

，无裂纹、破损；钢筋锈蚀试验：对钢筋应无锈蚀作用。（主要完成单位湖南省立信建材实业有限公司等）

!"