某綜合市場屋面梁裂縫原因分析及加固措施

文｜福建金鼎建筑發展有限公司 羅基芳

導致結構出現裂縫的原因較多，均是受到多種因素的共同作用，如外界溫度、結構內部應力、地面沉降等。針對不同類型問題制定相應的技術措施，不僅可以提高裂縫處理效果，而且對于延長屋面梁使用壽命也有著積極地意義。

1 鋼筋混凝土樓面裂縫概述

1.1 鋼筋混凝土裂縫的分類

在鋼筋混凝土裂縫分類之中，主要涉及到以下幾方面內容：第一，荷載過高時，容易導致裂縫問題出現；第二，當混凝土結構受到嚴重的外力作用時，同樣會引發裂縫問題；第三，混凝土結構同時受到變形作用或者是荷載作用時，容易超過混凝土自身所承受的極限值，進而導致裂縫問題；第四，由于結構自身的慣性力作用，導致內部結構出現裂縫問題。由上述內容可知，造成裂縫病害的原因較多，但不是所有裂縫都涉及這些原因，因此在實際應用中，也需要根據具體的問題進行具體分析，為后續治理提供數據參考。

表2 基于裂縫寬度的修補方法

1.2 出現裂縫的危害

混凝土后期裂縫問題的出現，所呈現出的破壞度較小，為無害裂縫。如果是有害裂縫，將引發下列問題：第一，結構既定承壓能力受到影響，開始沿著下降的趨勢發展；第二，混凝土抗滲能力下降，裂縫深度到達受力鋼筋位置時，會造成結構內部鋼筋材料出現腐蝕的情況，進而縮減了建筑結構的使用壽命；第三，建筑物的整體性受到影響，很容易出現局部變形的情況。

城鄉學生運動素質指標比較（表3）調查顯示，除握力外，城市和農村男生50m跑、立定跳遠、耐力跑、肌力、坐位體前屈差異均有統計學意義（P＜0.01），除肌力外，城市和農村女生的50m跑、立定跳遠、耐力跑、肌力、坐位體前屈差異均有統計學意義（P＜0.01）。

1.3 對于裂縫是否有害的判斷

圖1 綜合市場屋面層結構布置平面圖

結合以往的施工管理經驗，當混凝土開始出現裂縫之后，裂縫是否有害，需要通過多項指標對其進行評價，如裂縫的寬度、裂縫深度、裂縫所在位置等。在出現裂縫后，也需要根據表1 中的內容，來確定是否需要進行修補。

1.4 裂縫的修補方法

開展修補工作時，需要在滿足修復基礎強度要求的基礎上，提升結構裝飾的美觀性，具體的選擇過程可以參照表2 內容進行選擇。

2 裂縫加固設計

在對裂縫加固設計時，首要做的是明確規定加固時所應用的原則，以保證在實際操作中做到“牢固可靠、簡便耐久、經濟適用”。就鋼筋混凝土的屋面梁的裂縫加固來說，我們應了解裂縫廣泛分布于哪些地方及其裂縫所呈現出來的性狀，然后運用上文提到理論的對裂縫進行分析，并據此找出屋面梁出現裂縫的真正原因。據《混凝土結構設計規范》(GB 50010-2010)、《建筑結構荷載規范》（GB 50009-2012）等規范要求，以確保屋面梁裂縫加固后滿足規范的各項要求，然后進行加固設計，根據已定原則實施加固設計。下面以某綜合市場屋面梁裂縫工程實踐，詳細闡述了裂縫出現的原因及加固設計的方法及措施。

3 工程實例分析

3.1 工程概況

某工程項目位于福建某山區縣內，該地夏、秋季日照溫度變化劇烈，且晝夜溫差較大。層數為共五層，其屋面結構布置情況如圖1 所示。該工程的主體結構為五層鋼筋混凝土框架，其中將一至二層屬“大底盤”結構作為綜合市場三至五層為兩個單體辦公樓。工程竣工后不久，由業主未經相關部門同意，私自將三層處的“大底盤”屋面架空隔熱層拆除，改造成了露天的涼茶座，在投入使用后不久，屋面梁出現了不同程度的裂縫病害。現對裂縫病害原因進行分析，制定相應的加固措施，以起到提高屋面梁結構強度的作用。

圖2 大梁裂縫示意圖

表3 各點實測溫度表(C)

圖4 各點拉應力數值

圖5 框架梁原設計配筋情況

圖6 改變用途前框架梁裂縫寬度驗算情況

圖7 改變用途后框架梁裂縫寬度驗算情況

3.2 裂縫產生原因分析

3.2.1 裂縫現狀

本工程中一、二層樓面梁未見到裂縫，而屋面梁出現很多裂縫。在軸縱向屋面梁均有不同程度的裂縫，而橫向梁均未出現裂縫或僅細小裂縫。屋面縱向框架梁裂縫大部分為貫穿梁兩側的裂縫，所以大多在梁的兩側對稱出現。裂縫寬度均為鏟除抹灰層后測讀而得。通過多天觀測，每天上午縫窄，有的縫還不易發現，而到了下午天氣較熱的時候，裂縫就非常明顯，我們利用刻度放大鏡所測得的裂縫寬度就是這個時段的裂縫寬度。裂縫寬度主要在0.2mm 至0.5mm 之間，僅在個別主梁跨中梁底位置偶有寬度達到0.9mm且由下而上逐漸變窄的裂縫，詳見圖2，裂縫已達到必須修補標準。根據現場檢查結果，本工程中出現的裂縫大致可分為以下3類: 一是溫度裂縫，二是收縮裂縫，三是結構裂縫。

3.2.2 溫差影響

混凝土自身具備明顯的熱脹冷縮特性，當外部溫度出現變化之后，混凝土容易出現變形情況，如果該項變化受到了約束，容易引發結構內力，如果該種力遠大于混凝土抗拉強度，便會引發裂縫問題，隨著季節的交替變化，裂縫問題也會越來越明顯。

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（1）考慮到溫差對屋面梁結構強度的影響性，需要對屋面鋪設材料參數進行分析。在本工程中屋面防水卷材鋪設厚度為4mm，施工設計者利用金屬膜的反光作用來取代保溫隔溫層，起到結構保溫的作用。而且屋面上的厚度又較薄，沒有按規定最薄處厚度進行設計，降低了屋面的保溫隔熱效果。另外，屋面防水層出現了局部空鼓現象，配備的SBS 配料也出現了老化變質，部分鋁箔層已經出現了剝落，失去了原有的反光作用。隨機選擇測量點進行溫度測試，結果如表3 所示，根據測試結果可以發現，梁面溫度與梁底溫度之間的平均溫差超過了16.5℃。溫差過大導致的直接后果便會結構拉應力的快速提升，在超出混凝土抗拉伸強度后，便會出現裂縫病害的問題。

（2）除了對屋面鋪設材料分析外，針對上述原因也需對引起屋面大梁內產生相應拉應力來分析。由于混凝土的導熱系數相對較小，而屋面沒有任何保溫措施，板厚又僅為90mm,梁結構受到劇烈日照溫度變化的作用，在梁的上下部分產生了相當大的溫差。假定其全截面為均勻變形，溫度沿梁高方向(y 方向)為直線變化的，先采用簡支梁變形應力的“等效荷載法”求得梁的撓度y（x）：

圖8 原設計用途下屋面層主梁擾度圖（mm）

圖9 疊合梁粘鋼加固示意圖

根據表4中不同班級在三種不同聽力測試題型下的成績表現，所有原始數據重新進行獨立樣本T檢驗和配對樣本T檢驗，目的是找出成績之間是否存在顯著差異，見表5。

EI 為梁的抗彎剛度，

我們在現場實測到屋面板(即梁面)相對于框架梁下部溫差最高時達到19°C，我們試取軸框架梁的-段進行拉應力估算(考慮到其兩端約束等情況對其溫差變形影響的差異，對計算結果取折減系數0.5)，所得結果如圖4 所示。

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事實上，多跨框架梁在支座處是受到近似于全約束(嵌固約束)，為了使梁能恢復到直梁的原位狀態，我們可以用上式所求的等效荷載施加于梁的上面，求得多跨連續框架梁各橫截面處的正彎矩M（x）等直梁的在純彎曲時，橫截面上任點的正應力計算公式為：

式中： 為橫截面上的彎矩，

計算結果表明，受到劇烈的日照溫度作用，產生的拉應力值大于C20 混凝土的抗拉強度ftk值(C20 混凝土的ftk=1.54N/mm)。綜上，本工程屋面梁出現裂縫，溫差是主要原因之一。

y 為所求應力點到中性軸的距離。

a 為混凝土的線性膨脹系數，

I 為橫截面對中性軸的慣性矩，

L 為梁的跨度，h 為梁截面高度。

3.2.3 撓度驗算

如圖7所示，36號化合物10，25和75 mg·L-1處理細胞24 h后，隨濃度增加，FI紅/FI綠較正常對照組顯著下降（P＜0.05，P＜0.01），提示 MMP 降低。與CCCP組相比，36號化合物75 mg·L-1組Bcap-37細胞MMP顯著降低（P＜0.05）。

本工程交付后，未經原設計單位允許的情況下改變使用用途。將不上人屋面設置為露天納涼茶座不久后，屋面梁即出現不同程度裂縫。我們按現實情況上人屋面取活荷載值2.0KN/m2，來對軸框架梁進行裂縫寬度驗算(利用PKPM 系列結構計算軟件TAT-8)。原設計梁的配筋情況如圖5所示。相應于無隔熱層非上人屋面的情況下的裂縫計算寬度如圖6 所示。原結構設計配筋量能幾本滿足規范要求，但從實際用途看如圖7 所示，改變用途后框架梁裂縫寬度已經超過了規范規定的允許值。

苞片圍繞在許許多多的小花周圍，形成了一個小溫室，在抵御寒風的同時還能讓一部分陽光照射進來，“花瓣溫室”中的溫度和濕度都要比外界環境高，在這樣舒適的環境中，種子才可以健康地發育生長。

另外，為了能了解原結構情況，我們利用PKPM 系列結構計算軟件TAT-8 對原屋面框架主梁進行撓度計算，其數值如圖8所示。可見，原設計人員在選擇屋面框架主梁的截面尺寸時偏小，不能滿足其剛度要求，引起縱向框架主梁的撓度值超過了規范所要求的控制限值(Lo/250)，可以斷定，在未改變原用途的情況下，原框架主梁就很有可能出現了由于剛度不足引起的裂縫。

通過圓的引入，幫助學生創設了探究情境，學生在教師的引導之下，進行獨立思考和合作探究，從而對橢圓的相關基礎概念有了一定的認識.激發學生興趣的同時提升了學生自主探究的信心.

3.2.4 混凝土收縮及養護不當的影響

混凝土澆筑完成后4h-15h 后，水泥水化作用最劇烈，水分急劇蒸發，加速了混凝土的凝結和干縮，從而引起混凝土收縮。混凝土收縮受橫縱側梁的雙向約束，這些約束作用使之產生相應的拉應力。其計算表達式為：

式中，

Cx——水平阻力系數，Cx 值取1.0N/mm3；

β——經驗系數，

護患溝通組患者的滿意度(96.00%)顯著高于常規導診組患者(78.00%),數據對比差異存在統計學意義(X 2=7.1618,P=0.0074<0.05)。數據內容如表2所示。說明護患溝通在一定程度上增強了門診患者對導診服務的滿意程度。

我家寶寶30周早產，出生體重1.3kg，一出生就被送進了新生兒病房監護。聽家人說寶寶一直住在暖箱里，現在也沒有什么特殊的治療，就是要在暖箱里養著，不知道什么時候可以出暖箱呢？住在那種小盒子里，沒有媽媽的懷抱溫暖，寶寶會不會害怕？一直吃不到母乳會不會影響寶寶的健康？

E——混凝土彈性模量；

L——板的長度；——板表面相對收縮變形，t 值取30 天；

X——最大剪應力位置。

影響收縮的因素有環境相對溫度、構件截面尺寸、養護方法、粉煤灰摻量和混凝土強度等級等。這些因素都有各自的影響系數，在非標準條件下，應將這些影響系數綜合考慮。本工程地處山區縣城，夏季溫高達40℃左右，本工程屋面恰在7、8月份施工，是該地區氣溫最高季節。經過了解，屋面混凝土澆搗完成并初凝后，施工現場人員在進行澆水養護時，僅用較少的水量對屋面板進行噴灑，未到下層來對屋面大梁的側模、底模進行(向上)噴水養護，致使混凝土表面水分過快蒸發，加快了混凝土收縮。本工程屋面梁在梁兩側出錯現較多龜裂，是由于養護不當導致混凝土收縮引起的。

3.3 裂縫處理和加固措施

為控制裂縫的發展，根據現行規范對其進行加固處理，以提高建筑物的耐久性。本次采用改性環氧樹脂液壓力灌漿，將膠水注入混凝土裂縫內部，使裂縫兩側的混凝土粘合成整體。環氧樹脂屬于是高分子化合物，操作完成后，主體強度和韌度將會得到大幅提升，抗腐蝕能力也進一步加強，賦予其更好的穩定性特點。另外，環氧樹脂與混凝土結構接觸時，能夠呈現出較強的黏結性和不溶于水等特點，能夠滿足混凝土結構裂縫的堵漏要求。

3.3.1 結構裂縫處理

對結構裂縫的加固處理，寬度較小、深度較淺的結構裂縫，可以利用注漿法或表面處理法。以注漿法為例，利用風機將裂縫內雜質吹出之后，借助壓力設備（氣壓控制在0.2MPa 到0.3MPa）向裂縫中注入拌和好的泥漿或改性環氧樹脂液，借此達到結構補強的作用。對于寬度較大、深度較大的結構裂縫，需要對其進行開鑿，深度和寬度略大于原結構參數，在清理基底表面后，向其中填充拌和好的泥漿，將結構重新粘合成一個整體，從而提高結構的整體強度。

“你們餓嗎？宇晴師父的黃梁驛里，應該還有剩下的驢肉、饅頭和黃粱酒，味道不錯的，雖然是涼的！我去替你們弄一點過來吧！”吳耕說。

3.3.2 梁底擴大截面加固

1882年，為增強航運，佛州開始疏通基西米河與克魯灑河。1904年，新任州長的第一件事便是“排干沼澤地”。為了管理和實施該項工程，州議會于l907年成立了 “大沼澤地排水局”。1905—1927年，從奧基喬比湖到大西洋海岸，修建了6條河道用于排水、航運。1926、1928年接連幾次颶風在該地區造成巨大災難，使人們的關注焦點從排水轉移到了防洪。

根據計算結果，在加固設計中時經多方案比較，決定采用梁底擴大截面法，如圖9 所示，即梁底增厚150mm，梁底加配3 根φ18 的縱向鋼筋，縱向鋼筋兩端植入原框架柱中。梁底的箍筋與原梁箍筋焊接。具體的施工要求是在舊混凝土的搭接面上打毛洗凈，并涂刷混凝土界面劑，增加的混凝土部分應振搗密實，使新舊砼整體結合，從而起到提升結構強度的作用。

3.3.3 提高梁的抗剪強度

根據現場調查，次梁支座吊筋未伸至主梁的底部，屋面大梁作為次梁支座抗剪不足，決定采用U 形鋼條粘鋼，如圖6 所示。大梁支座加做梁托，以提高支座處抗剪能力和節點聯結效果，如圖7 所示。

家長是孩子的啟蒙老師，是孩子的第一任教育者。溫馨的家庭氛圍和良好的家庭文化將對留守兒童產生巨大的影響。但是父母長期在外，導致家長角色弱化，父母與孩子產生隔閡，兒童應有的心靈歸屬缺失。

4 結束語

通過對實例分析，找出屋面梁裂縫出現的原因，同時制定出針對性措施對結構進行加固，并起到了很好的應用效果。在此過程中得到很多經驗教訓，主要小結如下：（1）不允許私自調整結構的設計功能，這樣會改變結構內部荷載，增加屋面梁裂縫出現幾率。（2）選擇恰當地施工時間展開混凝土澆筑（如傍晚或清晨溫度較低的時候），同時還需要做好混凝土早期的養護工作，做好保溫、保濕工作，提高混凝土的成型質量。（3）做好設計驗算工作，結合驗算結果調整設計方案內容，以提高設計方案的適用性。