基于混凝土結構墻體的裂縫原因及變形分析

王強勁

（鄂州職業大學 建筑工程學院，湖北 鄂州 436000）

隨著科學技術的迅速發展和人民生活水平的不斷提高，我國進行了大規模的基礎建設，已建造了大量的民用和工業建筑。由于建筑物建造年代、使用年限、遭受不同自然災害等因素的影響，許多建筑物的安全性有待評定；特別是一些已完工或正在建設中的建筑由于各種待鑒定因素的影響，建筑物已產生了不同程度的損傷，為此必須進行建筑物安全分析鑒定。但在房屋安全鑒定中，需要對整幢房屋的結構構件進行安全鑒定，首先通過現場踏勘進行外觀檢查，可能會發現鋼筋混凝土結構構件各種質量問題，其中裂縫是最常見的現象之一。裂縫出現都是事出有因，有設計上錯誤、原材料性能缺陷、施工質量低劣、環境條件的變化、使用不當、地基不均勻沉陷等等，而建筑物的破壞往往始于裂縫。因此，如何鑒定裂縫、分析裂縫、控制裂縫，是安全鑒定工作的重要內容之一。根據裂縫成因和特征，判斷結構受力工作狀況，評定結構的安全性、適用性和耐久性。此種鑒定方法具有簡便、直觀、快速等優點，在房屋安全鑒定中運用很廣，但其缺點在于它只是一種定性的分析方法，而不能定量地分析結構的安全性。為此必要時還應通過荷載試驗，對可疑結構構件應進行強度、剛度、抗裂性驗算，然后作出安全鑒定意見。

1 鋼筋混凝土結構構件裂縫分析

判明是結構性裂縫還是非結構性裂縫：鋼筋混凝土結構產生裂縫的原因很多，對結構的影響差異也很大，只有弄清結構受力狀態和裂縫對結構影響的基礎上，才能對結構構件進行定性。結構性裂縫多是由于結構應力達到限值，造成承載力不足引起的，是結構破壞開始的特征或是結構強度不足的征兆，是比較危險的，必須進一步對裂縫進行分析。非結構性裂縫往往是自身應力形成的，如溫度裂縫、收縮裂縫，對結構承載力的影響不大，可根據結構耐久性、抗滲、抗震、使用等方面要求采取修補措施。

例如某學校活動房，跨度12m，單層框架結構，1999年12月竣工，根據現建設方發現框架梁出現不同程度的裂縫，委托安全鑒定。現場調查情況，框架梁裂縫普遍存在，裂縫的特點：大都出現在梁的上半部，裂縫上寬下窄，中間寬兩邊細，最大裂縫寬度為0.35mm。通過對設計資料及施工內業的檢查，設計無誤，為施工原因。經過綜合分析，判明為溫度裂縫，屬非結構性裂縫，不影響結構承載能力，但影響結構耐久性，應采取措施消除溫差影響，再用壓力灌漿修補裂縫即可。

（1）判明結構性裂縫的受力性質：結構性裂縫，根據受力性質和破壞形式進一步區分為兩種：一種是脆性破壞，另一種是塑性破壞。脆性破壞的特點是事先沒有明顯的預兆而突然發生，一旦出現裂縫，對結構強度影響很大，是結構破壞的征兆，屬于這類性質裂縫的有受壓構件裂縫（包括中心受壓、小偏心受壓和大偏心受壓的壓區）、受彎構件的受壓區裂縫、斜截面裂縫、沖切面裂縫以及后張預應力構件端部局壓裂縫等。脆性破壞裂縫是危險的，應予以足夠重視，必須采取加固措施和其它安全措施。塑性破壞的特點是事先有明顯的變形和裂縫預兆，人們可以及時采取措施予以補救，危險性相對稍小。屬于這類破壞的受力構件的裂縫有：受拉構件正載面裂縫、受彎構件和大偏心受壓構件正載面受拉區裂縫等。此種裂縫是否影響結構的安全，應根據裂縫的位置、長度、深度以及發展情況而定。如果裂縫已趨于穩定，且最大裂縫寬度未超過規范規定的容許值，則屬于允許出現的裂縫，可不必加固。例如某辦公樓，四層二跨框架結構，跨度5m及7m，建于1994年，2000年6月將此房改作制衣車間，使用不久，部分梁出現裂縫，委托進行安全分析。經現場調查，發現梁的裂縫均出現在梁的兩端，為約45°的斜裂縫，且混凝土的質量較差。采用取芯法對其強度進行檢測，其強度等級僅為 C12，而設計強度等級為 C20，二者相差較大，通過驗算，梁處于超筋狀態，屬脆性破壞裂縫，應予立即加固。先采用壓力灌漿對裂縫進行加固處理，然后采用加大截面方法對其進行加固處理，確保其安全使用。

（2）查明裂縫的寬度、長度、深度：鋼筋混凝土結構構件的裂縫按其表征可分三種：一是表面細小裂縫，即縫寬很小，長度短而淺；二是中等裂縫，其寬度在0.2mm左右，長度局限在受拉區，裂縫已深入結構一定深度；三是貫穿性裂縫，縫寬超過0.3mm，長度伸到受壓區，裂縫已貫穿整個截面或部分截面。結構性裂縫不僅表征結構受力狀況，還會影響結構的耐久性。裂縫寬度愈大，鋼筋愈容易銹蝕，意味著鋼筋和混凝土之間握裹力已完全破壞，使用壽命已近終結。一般室內結構，橫向裂縫導致鋼筋銹蝕的危險性較小，裂縫以不影響美觀要求為度。而在潮濕環境中，裂縫會引起鋼筋銹蝕，裂縫寬度應小于0.2mm，但縱向縫易引起鋼筋銹蝕，并導致保護層剝落，影響結構的耐久性，應予處理。當裂縫長度較長，深度較深，嚴重影響構件的整體性，往往是破壞征兆。例如受彎構件正截面梁底出現裂縫，裂縫長度向受壓區發展，并到達或超過中和軸，是比較危險的，若縫長較短，局部在受拉區，一般危險性較小。裂縫深度也是表征之一，通常表面裂縫多是非結構性裂縫，貫穿性裂縫多是結構性裂縫，容易使鋼筋銹蝕，危險性較大，應查明原因，根據危險性，采取必要的加固措施。

（3）判明裂縫是發展的還是穩定的：鋼筋混凝土結構構件裂縫按其長度保持恒定不擴展性質通常分三種：一是，穩定裂縫，即裂縫的寬度、變；二是，活動性裂縫，該裂縫的寬度和長度隨著受荷狀態和周圍溫度、濕度變化而變化；三是，發展裂縫，裂縫的寬度和長度隨著時間增長而增長。鋼筋混凝土結構在各種荷載作用下，一般在受拉區允許在裂縫出現下工作，也就是說裂縫是不可避免的，只要裂縫是穩定的，其寬度不大，符合規范要求，并無多大危險，屬安全構件。但裂縫隨時間不斷擴展，說明鋼筋應力可能接近或達到極限，對承載力有嚴重的影響，危險性較大，應及時采取措施。

2 鋼筋混凝土結構構件變形的分析

結構在長期使用中，由于荷載、溫度、濕度以及地基沉陷等影響，將導致結構變形和變位。變形不但對美觀和使用方面有影響，且對結構受力和穩定也有影響。較大變形往往改變了結構的受力條件，增大受力的偏心距，在構件斷面、連接節點中產生新的附加應力，從而降低構件的承載能力，引起構件開裂，甚至倒塌。結構變形的測定項目應針對可疑跡象，根據測定的要求、目的加以選擇，但最大的撓度和位移必須檢測。變形的量測應與裂縫量測結合起來，結構過度的變形，可產生對應的裂縫，過大的裂縫又可擴大結構的變形。因此，結構變形情況如何，往往是反映出結構工作是否正常的重要標志，是結構構件安全鑒定的重要內容。另一方面還需看變形是穩定的還是發展的，變形發展很慢或基本穩定是正常的，若變形發展很快，變形速度逐漸增大或突然增大，即是異常的現象，應引起注意，通常意味著結構可能破壞，應立即采取措施確保建筑安全。結構過度變形是結構剛度不足或穩定性不足的標志，它并不直接反映結構的強度。影響結構變形的主要因素，如斷面尺寸、跨度、荷載、支座形式、材料質量等，也影響到結構的強度。因此進行安全鑒定時，還應和裂縫、結構構件穩定等結合考慮。

3 結語

鋼筋混凝土構件的安全鑒定還應考慮構造、混凝土碳化等因素。房屋安全鑒定是一項技術與政策相結合、局部和整體相結合、必須考慮諸多因素的技術工作，文中所提及的僅僅是一項局部的分析，只是個人學習和平時工作中的點滴體會，其中還有許多問題有待深入探討和研究。