唐家云

(四川省建筑科學研究院，四川成都 610081)

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某高層商住樓轉換梁裂縫的原因分析與處理

唐家云

(四川省建筑科學研究院，四川成都 610081)

【摘要】近年來，轉換層在高層建筑中的應用愈加廣泛。受混凝土強度高、截面尺寸大、受力復雜等因素影響，轉換梁構件易出現(xiàn)各種各樣的問題。文章通過實際工程案例，介紹了某高層商住樓轉換梁裂縫檢測鑒定的方法和步驟，并對轉換梁的承載力進行驗算。綜合以上結果，對裂縫產生的原因進行分析并給出相應的處理措施，可供處理同類工程加固提供一定借鑒。

【關鍵詞】轉換梁;檢測;裂縫;處理

隨著我國經(jīng)濟的日益增長，現(xiàn)代高層建筑對功能多樣、綜合性強等的要求愈加普遍。通常在同一座建筑中，下部樓層采用大空間結構形式以滿足停車場和商場需要，上部樓層則作為辦公用房或住宅使用。為了適應建筑功能的變化，類似建筑多在結構轉換的樓層設置轉換層，使得上部樓層部分豎向構件通過水平轉換結構傳遞到下部豎向構件，從而完成上部樓層到下部樓層結構型式轉變的改變。梁式轉換層作為目前應用最為廣泛的轉換層結構形式，是將上部剪力墻支撐在轉換梁上，再由轉換柱來支撐轉換梁的結構受力體系，具有傳力直接明確、受力性能好等優(yōu)點，但同時其也因混凝土強度高、截面尺寸大、數(shù)量多、受力復雜等缺點，從而導致轉換梁容易出現(xiàn)各種各樣的工程問題。本文結合某高層商住樓轉換梁開裂問題的工程實例，通過現(xiàn)場檢測和承載力驗算，分析了轉換梁裂縫產生的原因并提出相應的處理措施，為今后類似的工程情況提供參考。

1工程概況

某商住樓設計為部分框支剪力墻結構，建筑面積約為21 226 m2，地面以上31層，地下2層。其中，地上1～2層為商場，3層及其以上均為住宅，地下1～2層為停車庫?；A形式為筏板+獨立基礎加抗水板；墻體材料為加氣混凝土砌塊；柱梁板等均為現(xiàn)澆混凝土，其中，第3層即轉換層梁板混凝土強度等級為C 60。該建筑業(yè)已封頂，在安裝管道設備施工過程中，相關單位發(fā)現(xiàn)轉換層軸轉換梁出現(xiàn)多道肉眼可見的豎向及斜向裂縫。為確保結構構件的安全性和正常使用性，需對該轉換梁裂縫原因進行專項檢測鑒定并提出相應的處理措施。該轉換梁跨度為7.5 m，設計截面尺寸為1 100 mm×2 300 mm，其跨高比為7.5/2.3=3.3<5，為深受彎構件，且在跨中主次梁交接處支撐上部剪力墻。該轉換梁基本情況見圖1所示。

圖1　軸轉換梁平面

2現(xiàn)場檢測情況

2.1裂縫檢測

該轉換梁裂縫主要表現(xiàn)為貫穿截面的豎向裂縫和斜向裂縫兩類：豎向裂縫在梁跨度范圍內均有分布，裂縫中間寬兩端窄并開展至梁底，最大裂縫寬度約為0.93 mm；斜向裂縫主要分布于梁支座和次梁位置兩側，且在次梁位置兩側呈八字形開展，裂縫中間寬兩端窄呈梭形-棗核狀，最大裂縫寬度約為0.70 mm。該轉換梁裂縫情況見圖2所示。

圖2　轉換梁裂縫示意

2.2混凝土強度檢測

現(xiàn)場采用鉆芯法[1]對該轉換梁的混凝土抗壓強度進行檢測，檢測結果見表1。根據(jù)CECS 03∶2007《鉆芯法檢測混凝土強度技術規(guī)程》第3.2.5條可知，該轉換梁混凝土抗壓強度推定值為52.6 MPa，不滿足設計強度等級C 60的要求。現(xiàn)場對芯樣試件外觀質量檢查表明，芯樣試件表面出現(xiàn)大量孔洞且粗骨料含量很少或沒有粗骨料。

表1　單個芯樣混凝土抗壓強度匯總

2.3截面尺寸及鋼筋配置檢測

現(xiàn)場采用鋼筋位置探測儀、鋼卷尺對該轉換梁的截面尺寸和配筋情況進行檢測，并局部鑿除混凝土保護層進行驗證。結果表明，該轉換梁的截面尺寸、縱向鋼筋直徑和數(shù)量、腰筋直徑、箍筋直徑和間距均滿足設計要求，但該轉換梁的次梁兩側附加橫向鋼筋的布置寬度和數(shù)量配置偏少，同時水平腰筋間距偏大，不滿足設計及相關設計規(guī)范[2-3]的要求。

2.4鋼筋保護層厚度檢測

現(xiàn)場對該轉換梁的鋼筋保護層厚度進行檢測，結果表明，該轉換梁鋼筋保護層厚度分布在9～25 mm之間，部分鋼筋的保護層厚度偏薄，不滿足規(guī)范最小鋼筋保護層厚度要求。

3裂縫原因分析

3.1承載力驗算

3.2裂縫原因分析

根據(jù)對施工資料的調查、現(xiàn)場檢查檢測以及該轉換梁承載力驗算結果，對該轉換梁裂縫原因分析如下：

(1)該轉換梁縱向受力鋼筋配置偏少，次梁兩側附加橫向鋼筋的配置長度和數(shù)量偏少以及混凝土強度偏低，導致該構件抗彎承載力及主次梁交界處抗剪承載力不足，是該轉換梁產生裂縫的主要原因。

(2)尺寸效應。該轉換梁截面尺寸較大，腰筋配筋偏少易使得在該轉換梁腹板范圍內產生垂直于梁軸線的收縮裂縫，同時梁截面高度的增加也會一定程度上導致斜截面強度的降低[4]，因此，沒有充分考慮尺寸效應也是該轉換層大梁斜裂縫和豎向裂縫產生的原因之一。

(3)該轉換梁混凝土體積較大，在混凝土硬化過程中，大量水化熱聚集在混凝土內部導致構件內部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，使得構件截面內外產生非線性的溫度差，從而在混凝土表面產生一定的拉應力，加劇了裂縫的開展。

4處理措施

通過對該轉換梁裂縫原因分析可知，該轉換梁裂縫主要為承載力不足引起的受力裂縫，且裂縫寬度超過規(guī)范限值，已經(jīng)對該轉換梁的安全性產生了影響，需立即對其進行加固處理?？紤]到該轉換梁在跨中主次梁交接處上托剪力墻的受力復雜性以及其自身存在的混凝土強度偏低以及設計縱向鋼筋偏少等問題，依據(jù)GB 50367-2013《混凝土結構加固設計規(guī)范》[5]，建議在該構件主次梁交接處增設鋼筋混凝土柱，增設的柱下端支承于基礎上；對該轉換梁裂縫進行灌漿處理，再采用增大截面法的加固方式對其進行加固，具體加固方案見圖3所示。

圖3　加固示意

5結束語

實際工程中常見的裂縫，尤其在轉換梁等大體積混凝土結構出現(xiàn)的裂縫，絕大部分都屬于非荷載性質引起的溫度-收縮裂縫[6]，而荷載作用引起的受力裂縫只占很小的比例，本文中采用的案例即為其中的典型。在該工程項目中，施工單位依據(jù)本文中提出的加固方法對該轉換梁進行加固處理，迄今為止，該工程已投入使用，未出現(xiàn)裂縫擴展現(xiàn)象。

參考文獻

[1]中國建設科學研究院.CECS 03∶2007 鉆芯法檢測混凝土強度技術規(guī)程[S].北京：中國計劃出版社，2007.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB 50010-2010 混凝土結構設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.JGJ 3-2010 高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]Walravena J，Lehwalter N. Size Effects in Short Beams Loaded in Shear[J], ACI Structural Journal,Proceedings.1994(8-9).

[5]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB 50367-2013 混凝土結構加固設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[6]徐有鄰，顧祥林.混凝土結構工程裂縫的判斷與處理[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015:11.

【文獻標志碼】B

【中圖分類號】TU312+.3

[作者簡介]唐家云(1987～)，男，碩士，研究方向為結構鑒定及加固。

[定稿日期]2015-01-20