框架结构承重构件的常见裂缝及加固处理

1、框架结构承重构件的常见裂缝及加固处理框架结构承重构件的常见裂缝及加固处理框架结构承重构件的常见裂缝及加固处理聂淑华，翟爱良，刘春伟山东农业大学水利土木工程学院，山东 泰安 271018)摘要： 在分析框架结构钢筋混凝土梁板裂缝的原因、性质和裂缝控 制原则的基础上， 有针对性地提出了框架结构主要承重构件裂缝控制 的具体构造措施及建议， 对加固设计、补强施工等方面做出一些总结， 为认识框架结构物裂缝及对安全隐患的裂缝的处理提供参考。关键词：裂缝；钢筋混凝土板；框架结构；框架梁中图分类号：TU745文献标识码： A文章编号： 1000-23242006)01-0079-04收稿日期： 2005-05

2、-25作者简介：聂淑华（ 1962- ），女，实验师，从事土木工程实验教学 及管理REINFORCINGAND FAMILIAR CRACKOF THE BEARINGMEMBER INFRAME STRUCTURENIE Shu-hua，ZHAI Ai-liang，LIU Chun-weiCollege of Water Conservancy and Civil Engineering， ShandongAgricultural University， Taian 271018，China)Abstract：By analyzing the reason that cause the co

3、ncrete crack、the character and the controlled crack principle of the reinforce concrete beam or plank in frame structure ，some idiographic measures and suggestions about controlled crack of the bearing member in frame structure were put forward ， and a summary about reinforce design and reinforce co

4、nstruction was made.It give a reference about the crack of frame structure and the hidden danger crack disposal.Key words：Crack， Reinforce concrete plank， Frame structure，Frame beam1概述框架结构是目前我国工业与民用建筑中应用最为广泛的结构形式,其中较大一部分建筑物设计时采用结构设计规范为T74规范，建成使用至今已多年，目前发现一些重要的承重构件如框架梁、 楼板等出现 裂缝，有的构件在构造方面不能满足结构抗震要求。

5、结构的破坏大多 是从裂缝的扩展开始的，所以人们对裂缝往往产生一种破坏前的恐惧 感。从固体强度理论的发展可以看到裂缝的扩展是结构物破坏的初始 阶段，结构的承载能力将受到一定的威胁， 且结构的持久强度也会降 低。为了保证建筑物的使用安全，应对开裂结构进行结构安全性检测 监定，搞清板及梁裂纹为非结构受力引起的裂缝， 还是承载力不足引 起的结构裂缝，结构楼板和框架梁裂缝宽度是否已超过正常使用允许 范围，影响到结构使用功能，通过采取适当的加固措施，消除结构存 在安全隐患。2裂缝的分布及原因分析经过现场勘测和近年来的工程实践，裂纹分布基本情况为:2. 1框架梁竖向裂缝竖向裂纹主要集中在屋面梁中，裂纹基本垂

6、直轴线且相互平行,裂纹宽度在梁中间部分大， 两端逐渐缩小且在梁底主筋位置上方和梁 顶主筋位置下方基本闭合，裂缝宽度一般为0.050.28mm。导致结构构件裂缝的主要原因是对于非结构受力引起的竖向裂 纹，主要是因为框架结构外露时间过长， 温差变化大引起的结构构件 收缩和膨胀，在其内部形成约束应力而产生裂缝，即模箍作用效应， 其机理是由于被约束体的变形受到约束体的约束作用， 形成约束应力 裂缝。在钢筋混凝土结构构件中， 钢筋对混凝土的收缩引起的约束应 力作用，但当裂缝形成时， 钢筋又起了约束裂缝形成和扩展的阴力作 用，同时框架梁外露的两侧面在高温条件下， 混凝土内部迅速发生变 形而模板包裹着的梁底

7、面而受温度变化影响较小，从而加速了大梁模作用”效应，使现浇框架梁板处在一个较大的约束变形体系中。2 2 框架梁斜向裂缝斜裂纹主要分布在梁端部和次梁作用处， 在梁底主筋位置上方和 梁顶主盘位置下方基本闭合，最大裂纹宽度为 0.28mm 。对于梁端部由于抗剪强度不够引起的斜裂纹， 主要是因为剪应力和收缩应力共同 作用下所产生的主控应力超过混凝土的抗拉强度所致。 通常是由于施 工过程中梁端部和集中荷载处梁体加密箍筋布置不满足设计要求， 箍 筋未按设计要求留设和混凝土强度等级达不到设计要求所造成的。2 3 现浇混凝土板裂缝2.3.1 板表面收缩裂缝 在楼板表面出分布不规则， 成龟裂形状的裂 缝，缝宽度

8、较小，一般为 0.05mm 0.2mm。这种裂缝为收缩裂缝,多发生在现浇板浇筑后的前期，约在混凝土浇筑成型终凝后2h至7d。其原因是：混凝土结硬过程的前期，产生大量水化热，强度增长快， 混凝土水灰比大及养护不良，快速失水，收缩变形过大。在支承板的四角处，如果板的边缘受到约束，则出现与板边呈45°的一系列平行裂缝 （见图 1），或在梁式板的中部出现一条贯通裂缝。这种裂缝宽度较小，属收缩裂缝而非受力裂缝，一般出现在现浇 板混凝土的后期。由于板收缩变形过大，而板角附近的梁、墙相对刚度大，约束了板的自由收缩，从而形成与板边成45°角的斜裂缝。图 1 支承板四角处裂缝Fig 1 Th

9、e crack of supporting plank quadrilateral预防上述裂缝的措施是控制好混凝土的水灰比， 掺加适量减水剂 降低单位用水量，以提高混凝土的密实性；加强保温保湿养护。上述 裂缝较细，一般不影响结构安全或正常使用，可不处理，也可用环氧 树脂或砂浆进行表面涂刷。2.3.2 沿板支座纵向裂缝 在混凝土板支座上表面出现沿支座长度 方向的纵向裂缝。原因是： 在混凝土浇捣过程中，板支座负钢筋数量 不足，各工种交叉作业，将负钢筋踩踏下沿而没有修复纠正，使板的负筋不能有效抵抗支座负弯矩的作用。另一种可能的原因是因周转材料不足 ,拆模过早没有按规定恢复局部支模，或因赶进度，在混凝

10、土早期强度还较低时， 过早上料堆砖， 进行下一道工序，使其产生过大变形，在跨中产生开裂的同时，在板 支座上表面还出现纵向裂缝。预防该裂缝的措施是： 加强混凝土的浇灌捣制工作， 严禁在现浇 混凝土过程中乱踩乱踏钢筋， 确保板支座负钢筋位置的准确性。 严格 控制现浇板的拆模时间， 在拆模之前应检验混凝土的抗压强度， 达到 规定标准后方可拆模。233沿埋设电线套管分布裂缝 在使用PVC管代替钢管埋设在其 中的现浇混凝土板底， 产生沿电线套管埋设方向的分布裂缝， 裂缝一 般较短且与管长度方向大体垂直， 缝间隔较为均匀。裂缝产生原因是：PVC管的存在削弱了板的有效截面；PVC管与混凝土的粘结效果较差且与

11、混凝土的温度线膨胀系数不一致。预防该裂缝的措施是：PVC管的位置设置在混凝土板底层钢筋网 之上，上部负钢筋之下，尽量平行于板支座的短边方向，禁止随意乱 放。施工时应沿PVC管位置上下埋设400mm宽钢筋网片，同时进行 混凝土补强处理，提高埋设管附近混凝土的抗拉强度。24 梁板构件的结构裂缝由于设计、施工或使用的原因， 如楼板厚度减少导致抗弯承载力 不足，引起板底裂缝，框架梁由于纵筋或腹筋配置不当，抗弯、抗剪 承载力不足而造成的跨中附近竖向裂缝或支座附近的斜向裂缝。除了框架结构承重构件的这些常见裂缝外， 由于某些地区的抗震 设防烈度提高和国家有关规范修改， 可能会使部分构件在构造方面不 满足结构

12、搞震要求， 如框架梁梁端箍筋配置不满足现行规范最小配箍 率要求，部分框架柱轴压比超过现行规范规定等。 也会使框架结构在 安全性、使用性和耐久性能方面存在一定问题， 只要这些问题并未对 结构整体安全构成破坏性影响， 则具有可修复性。 可通过合理的加固 措施加以解决。3 框加结构的加固设计3 1 多种加固方案的选择比较我国混凝土结构加固较常使用的方法较多， 目前主要有普通混凝 土加大截面加固、 粘钢结构加固和粘贴碳素纤维加固三种方案， 现对 常见三种加固方案比较如下表。表 1 三种加固方案比较表Table 1 Three kinds of reinforcing project compariso

13、n比较内容Comparative加固方案Reinforcement designs粘贴碳素纤维Gluing carbolic fibre普通混凝土加大截面Enlarging section of normal concrete粘钢结构加固Structure rein forcement by gluing steel工程造价 较高约600元/m2 低约 400元 /m2较高约500元/m2施工难度 对混凝土基面处理要求较高，施工难度大 施工难度低 施工难度较高工期 施工工期短 施工工期长 施工工期短施工环境施工现场属于干作业，环境干净施工现场属于湿作业，环境脏乱施工工期属于干作业，环境较为干净

14、施工场地 施工占地面积很小 施工占地面积大 施工占地面积大对设备运行影响 对设备运行影响较小 对设备运行影响较大 对设备运行影响较大对外部环境影响 对外部环境几乎无影响 对外部环境影响很大 对外部环境影响很大从上述对比可以看出， 碳素纤维加固方法除在工程造价和施工难 度方面高于其它二种加固方法外， 在施工工期、施工环境、施工占地、 对设备运行影响和对外部环境影响等方面都具有绝对的优势。 但实际 工程自身特点、 使用条件及环境各不相同， 方案的选取应综合考虑经 济因素、环境因素等影响后确定。3 2 加固设计3.2.1 框架柱加固处理 粘贴碳素纤维： 如部分框架柱轴压比超过现 行规范规定 ,可根据

15、碳纤维布有关试验结果，框架柱经碳纤维布缠绕加固后，增加柱混凝土侧向约束， 有效提高构件在地震荷载作用下的变形性能。通常对框架加固设计采用粘贴 23层碳素纤维布（满布）。普通混凝土加大截面： 根据现场实际情况和施工条件， 采取在原柱的 四周加包 80 100mm 厚、混凝土强度等级为 C25C35 的钢筋混凝 土，以增强该区域内框架柱承载能力。3.2.2 框架梁加固处理 梁支座附近斜裂纹的处理， 对于梁上支座附 近和集中荷载作用处的斜裂纹， 如果是因为梁体抗剪承载力不足引起 构件抗剪承载力降低， 加固设计主要是解决如何提高构件抗剪承载力 的问题，可采取结构胶粘巾钢板剪力箍的方法进行处理， 钢板表

16、面抹1 : 3水泥浆20厚。如框架主梁端部箍筋配置情况不能满足现行规范最小配箍率要 求，加固设计时也可采用梁端粘贴 U 型碳纤维布提高构件抗剪能力。3.2.3 框架楼板加固 如果楼板由于楼板厚度减少导致跨中抗弯承 载力不足，加固设计时可采用板底粘贴碳纤维布提高楼板的抗弯承载 力。对由于温度收缩、碳化等原因引起的楼板非结构垂直裂纹的处理，般对结构的承载力无影响， 加固可仅采用结构胶灌注剂加压注入裂缝，进行封闭处理。33 加固施工技术要求3.3.1 粘贴碳纤维加固施工 混凝土层表层现剥落、 蜂窝、腐蚀等劣 化现象的部位应予以凿除， 对于较大面积的劣质层在凿除后应用聚合 物水泥砂浆进行修复。 裂缝部

17、分如有必要应首先进行封闭处理。 用混 凝土角磨机、砂纸等工具去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，柱面的混凝土要打磨平整， 尤其是表面的凸起部位要磨平， 转有粘贴处 要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R10mm）。用吹风机将混凝土表面 清理干净并保持干燥。用滚筒刷均匀涂抹；于混凝土表面，等胶固化 后（固化时间视现场气温而定， 以指触干燥为准 ），再进行下一步施工。混凝土表面凹陷部位要填平，模板接头等出现高度差的部位应填补， 尽量减少高度差。转角的处理也应修补为光滑的圆弧，半径不小于10m m。按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度一般应在 3m 之内。调配、搅拌粘贴树脂，然后均匀涂抹

18、于所要 粘贴的部位，在混凝土：搭接、拐角等部位要多涂抹一些。粘贴碳纤 维布，用特制的滚子反复沿纤维的方向滚压，去除气泡，外使粘贴树 脂充分浸透碳纤维布。最后在碳纤维布的表面均匀涂抹粘贴树脂。3.3.2 粘贴钢板法加固施工 因原柱混凝土保护层表面强度一般较 低，故应凿混凝土保护层， 新旧混凝土结合部位的表面应凿毛，并沿 柱高方向每隔500mm的间距凿出1520mm的凹糟，形成剪力键, 新增柱纵向钢筋与原柱纵向钢筋用直径不小于 20mm 的钢筋焊接牢 固，间距与剪力键间距相同。为了加强新老混凝土的粘结，除按前面 所述的混凝土柱子表面做些处理， 即凿成凹槽、清除松动石子等措施， 以增大新旧混凝土咬合力，还可在混凝土中加入8%10%的UEA明 矾石膨胀剂，以补偿收缩、 加大新旧混凝土之间的摩擦力。柱的加固 顺序自下而上。3.3.3 普通混凝土加大截面法加固施工 粘钢加固一般应按以下工 艺过程进行：混凝土和钢板表面打磨、去尘处理T胶粘剂配制T涂胶粘剂T粘 贴T固定、加压T固化T卸压、检验粘贴钢板前先用钢丝刷除去表面松浮物， 用砂轮机打平后用吹风 机吹净灰尘， 然后用脱脂棉蘸酒精洗净表面。 钢板表面先用砂轮机打 磨一遍，再用砂布手磨一下，直至出现金属光泽，然后用脱脂棉蘸酒精拭干净。JGN胶粘剂为甲、乙两组份，使用时配比为A:B=1:4,用天平称出后立