转换层梁裂缝成因分析研究.doc

转换层梁裂缝成因分析研究陈铁军（永川质量监督站 重庆 400041）摘要：重庆某地区工程转换层梁在浇注三天后拆除侧向模板时，多处转换梁出现竖向或近似竖向贯穿裂缝，根据该工程的设计特点，结合现场实际情况，采用了相应的检测方法对该转换层梁的裂缝成因进行了探析，得出了转换层梁出现裂缝的原因，为今后类似的工程情况提供参考。关键词：薄壁 钢管 极限抗压 承载力 数值模拟1 前言重庆地区目前的高层比较多，下面采用大空间布置，建筑多设置为停车场、商场使用，上部又多为住宅，类似建筑多在三四层位置设置转换层，从而完成上部楼层到下部楼层结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变。转换层结构构件包含转换梁、转换桁架、转换板等。由于转换层位置不利于结构受力，目前多采用高强度混凝土、大体积混凝土浇注钢筋混凝土梁、柱等。浇注转换梁时有如下特点：1）结构构件的截面尺寸大、数量多、受力复杂；2）钢筋排布密集，穿插复杂；3）凝土强度高 ，浇筑量大；4）工荷载大，模板支撑系统要求高，由于转换层梁截面大，自重和其他施工荷载大，施工时模板承受巨大的水平和竖向荷载，模板支撑系统1。由于上述转换梁的施工特点，导致转换层梁的浇注质量很难得到控制，容易出现各种各样的工程问题。本文结合重庆某地区一高层建筑的工程实际情况，通过恰当的检测方法，针对转换梁开裂情况进行了检测分析，得出了转换层梁的裂缝成因，并给出了相应的处理措施，为今后类似的工程情况提供参考。2 工程背景重庆市某高层住宅总建筑面积约为41768.37平方米。该工程设计地下一层，主要作为车库使用，地上一二层主要作为商场使用，地上三二十九层主要作为住宅使用。该工程总建筑高度约为91.05m。该工程为框架剪力墙结构，其基础采用人工挖孔桩基础，设计桩直径主要为1600mm、1800mm、1000mm等。该工程桩基混凝土设计强度为C30。基础上设置有地梁，设计截面尺寸主要为300mm500mm、300mm550mm、500mm800mm等，地梁混凝土强度设计等级为C30C50。该工程上部结构为框架剪力墙结构，主要含有钢筋混凝土框架柱、框架梁、现浇板、剪力墙、填充墙等。该工程标高+9.600m处为转换层梁结构平面层。转换层梁截面尺寸主要为600mm1600mm、650mm2000mm、650mm1400mm等，转换层梁钢筋混凝土设计强度等级为C50。该工程一、二层以及转换层以上二十六层钢筋混凝土梁强度设计等级均为C30。该工程转换层梁在浇注三天之后拆除两侧和顶面模板时多处出现了贯穿的竖向或近似竖向贯穿裂缝，本文结合相关规范标准要求，对该工程转换层梁的开裂原因进行了现场检测鉴定。图1给出了该工程转换层梁的平面布置示意图。图1 转换层梁平面布置示意图3 检测方案为了确定该工程转换层大梁裂缝的性质以及产生的原因，并评定该工程转换层梁的混凝土强度等级，现场与施工单位、设计单位、监理单位进行协商，根据建筑结构检测技术标准GB/T50344-20042结构质量或性能的检测要求，并结合该工程的实际情况、委托方提供的资料和鉴定目的要求，对该工程转换层梁进行抽样检测，抽检数量为8根截面高度在800mm以上转换层梁。具体检测方案如下：1）、对该工程一二层、转换层梁进行全面检查，结合施工单位的检查结果，重点检测抽取的8根转换梁的裂缝宽度及分布情况；2）、结合施工图纸对该工程抽取的8 根转换梁截面尺寸进行测量；3）、利用钢筋探测仪对该工程抽取的8 根转换梁配筋情况进行了详细勘查；4）、采用取芯法抽检该工程抽取的8 根转换梁的混凝土强度等级。4 裂缝检查经现场调查，该工程结构转换层梁裂缝主要表现为：1）该裂缝主要出现了截面尺寸较大的转换梁处，经详细检查发现，当转换梁截面高度大于800mm时，转换梁均存在不同程度的裂缝；2）该裂缝均为竖向或近似竖向裂缝，且裂缝均为贯穿裂缝；3）裂缝出现的部位呈现不规则出现，但多数出现在距离两侧混凝土柱一定距离的地方和跨中截面处。转换梁的裂缝典型形态见图18所示，裂缝宽度详见表1所示。图1 （3-18）（3-20）/（3-J）轴线处梁图2 （3-20）（3-23）/（3-D）轴线处梁图3 （3-20）（3-23）/（3-S）轴线处梁图4 （3-18）/（3-R）（3-S）轴线处梁图5 （3-18）/（3-D）（3-J）轴线处梁图6 （3-18）/（3-J）（3-R）轴线处梁图7 （1-14）（1-19）/（1-M）轴线处梁图8 （1-14）（1-20）/（1-B）轴线处梁表1 转换层大梁裂缝延伸高度及宽度裂缝编号及性质裂缝宽度（mm）裂缝延伸高度（mm）（3-18）（3-20）/（3-J）轴线处梁10.100.1592020.100.1548030.100.15522（3-20）（3-23）/（3-D）轴线处梁10.100.20150020.100.3570030.180.21120340.350.401510（3-20）（3-23）/（3-S）轴线处梁10.200.351600（3-18）/（3-R）（3-S）轴线处梁10.150.201430（3-18）/（3-D）（3-J）轴线处梁10.100.2059620.150.20373（3-18）/（3-J）（3-R）轴线处梁10.150.20134520.150.20137030.100.1578940.100.20138050.100.15796（1-14）（1-19）/（1-M）轴线处梁10.100.15134220.050.1020030.050.10200（1-14）（1-20）/（1-B）轴线处梁10.350.45160020.100.15156630.050.10100040.150.2014415 截面和钢筋检测结果经对该工程转换层抽取的8根转换梁进行截面尺寸测量，转换梁截面尺寸满足设计要求；经使用H1LTI钢筋探测仪对上述钢筋混凝土转换层大梁进行局部抽样探测，并结合委托方提供的相关资料，确认上述钢筋混凝土转换层大梁的配筋数量、直径和保护层厚度等均满足设计要求。6 混凝土浇注质量及强度确认结果现场采用钻芯法3对上述8根转换梁每根选取3个点进行取芯抽样检测，现场抽取的芯样外观质量良好，结合对芯样的测试情况及结果可见：1）上述转换梁混凝土内部无缺陷，其密实度和均匀性良好；2）上述转换层大梁的钢筋混凝土强度等级整体评定为C50，达到转换层设计强度等级C50的要求。7 裂缝产生原因分析通过上面对该工程转换梁的检测分析，结合混凝土配合比、浇注施工情况等，对转换梁裂缝产生原因分析如下：1）经对该工程一二层、转换层混凝土构件进行全面的外观质量检查和调查，除转换层混凝土构件存在明显裂缝外，其余一二层钢筋混凝土构件未发现开裂现象。因此，从裂缝出现的部位上分析，该工程转换梁裂缝不是因地基基础不均匀沉降引起；2）根据对该工程抽取的8根转换梁的截面与钢筋检测结果以及混凝土强度检测结果，以及该轴线范围内转换层梁的受力特点和现承载状况分析，该工程抽取的8根转换梁裂缝不是因承载力不足引起；3）根据对该工程抽取的8根转换梁采用钻芯法抽取的芯样外观质量，结合对芯样的测试情况确认，该工程上述转换层梁混凝土内部无缺陷，其密实度和均匀性较好。因此，该工程抽取的8根转换梁裂缝不是因混凝土缺陷或密实度和均匀性差引起；4）从该工程一二层、转换层混凝土构件整体检查结果上看，混凝土表面均无龟裂现象，转换层梁裂缝形态为竖向或近似为竖向的裂缝，结合施工单位和监理单位提供的相关资料可见，该工程抽取的8根转换梁裂缝不是因混凝土养护差造成的，应是由于混凝土收缩原因引起的。8 结论及建议由于该工程主要转换层梁截面尺寸较大，且采用商品混凝土进行浇注，为了保证混凝土具备一定的初凝时间，混凝土的塌落度较大，导致混凝土浇注之后拆除模板时由于自身收缩原因产生了竖向或近似竖向贯穿裂缝，裂缝宽度均在0.5mm以下，根据民用建筑可靠性鉴定标准GB 50292-1999的相关规定4，主要混凝土受弯构件受力主筋处的弯曲和轴拉最大允许裂缝宽度为0.5mm，但不允许出现剪切裂缝。因此，对该转换层梁中部出现的垂直裂缝 ，可不需采取加固措施，仅作裂缝的封闭处理。参考文献：1 张陶、莫志容，高层建筑结构转换层施工初探J，广西工学院学报，2005,16（4）:6065.2建筑结构检测技术标准GB/T50344-2004M，中国建筑工业出版社出版，20043钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS03:88M，中国建筑工业出版社出版，20024民用建筑可靠性鉴定标准GB 50292-1999M，中国建筑工业出版社出版，1999Analysis of cracks tested in transfer floor beams of a buildingChen TiejunAbstract：According to a practical engineering example in Chongqing，the problems of crack are beams in the transfer floor. The influence of some factors on the cracks in transfer floor beams，including intensity grade of concrete, shrinkage of massive concrete and so on. Suggestions of s