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鋼筋混凝土構件的安全鑒定分析
2009-09-28 
1 前言

  在房屋安全鑒定中,需要對整幢房屋的結(jié)構構件進行安全鑒定,首先通過現(xiàn)場踏勘進行外觀檢查,可能會發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土結(jié)構構件各種質(zhì)量問題,其中裂縫是最常見的現(xiàn)象之一。裂縫出現(xiàn)都是事出有因,有設計上錯誤、原材料性能缺陷、施工質(zhì)量低劣、環(huán)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(nèi)容之一。根據(jù)裂縫成因和特征,判斷結(jié)構受力工作狀況,評定結(jié)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(yōu)點,在房屋安全鑒定中運用很廣。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(jié)構的安全性。為此,對可疑結(jié)構構件應進行強度、剛度、抗裂性驗算,必要時還應通過荷載試驗,然后作出安全鑒定意見。

  2 鋼筋混凝土結(jié)構構件裂縫分析

  判明是結(jié)構性裂縫還是非結(jié)構性裂縫:鋼筋混凝土結(jié)構產(chǎn)生裂縫的原因很多,對結(jié)構的影響差異也很大,只有弄清結(jié)構受力狀態(tài)和裂縫對結(jié)構影響的基礎上,才能對結(jié)構構件進行定性。結(jié)構性裂縫多由于結(jié)構應力達到限值,造成承載力不足引起的,是結(jié)構破壞開始的特征,或是結(jié)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(jié)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(jié)構承載力的影響不大,可根據(jù)結(jié)構耐久性、抗?jié)B、抗震、使用等方面要求采取修補措施。例如某校健身房,跨度12m,單層框架結(jié)構,1996年12月竣工,1997年8月甲方發(fā)現(xiàn)框架梁出現(xiàn)不同程度的裂縫,要求鑒定。根據(jù)現(xiàn)場查勘,框架梁裂縫普遍存在,裂縫的特點:大都出現(xiàn)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,通過對設計及施工情況的檢查,設計無誤,為施工原因,經(jīng)過綜合分析,判明為溫度裂縫,屬非結(jié)構性裂縫。只要消除溫差影響,用壓力灌漿修補裂縫即可。

  (1) 判明結(jié)構性裂縫的受力性質(zhì):結(jié)構性裂縫,根據(jù)受力性質(zhì)和破壞形式進一步區(qū)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(fā)生,一旦出現(xiàn)裂縫,對結(jié)構強度影響很大,是結(jié)構破壞的征兆,屬于這類性質(zhì)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(qū))、受彎構件的受壓區(qū)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(qū)裂縫等。此種裂縫是否影響結(jié)構的安全,應根據(jù)裂縫的位置、長度、深度以及發(fā)展情況而定。如果裂縫已趨于穩(wěn)定,且最大裂縫未超過規(guī)定的容許值,則屬于允許出現(xiàn)的裂縫,可不必加固。例如某辦公用房,四層二跨框架結(jié)構,跨度5m及7m,建于1990年,1998年6月出賣給某廠,廠方將此房用于制衣車間,使用不久,部分梁出現(xiàn)裂縫,要求鑒定。通過現(xiàn)場查勘,發(fā)現(xiàn)梁的裂縫均出現(xiàn)在梁的兩端,為約45°的斜裂縫,且混凝土的質(zhì)量較差,后經(jīng)過對部分梁的混凝土取芯試壓,最低強度等級約C12,平均強度等級為C15,圖紙設計混凝土強度等級為C20,二者相差較大,由于荷載增大及混凝土強度低,通過復算,梁處于超筋狀態(tài),屬脆性破壞裂縫,應予立即加固。

  (2)查明裂縫的寬度、長度、深度:鋼筋混凝土結(jié)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(qū),裂縫已深入結(jié)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(qū),裂縫已貫穿整個截面或部分截面。結(jié)構性裂縫不僅表征結(jié)構受力狀況,還會影響結(jié)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(jié)。一般室內(nèi)結(jié)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(huán)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(jié)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(xiàn)裂縫,裂縫長度向受壓區(qū)發(fā)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(qū),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(jié)構性裂縫,貫穿性裂縫多是結(jié)構性裂縫,容易使鋼筋銹蝕,危險性較大,應查明原因,根據(jù)危險性,采取必要的加固措施。

  (3)判明裂縫是發(fā)展的還是穩(wěn)定的:鋼筋混凝土結(jié)構構件裂縫按其擴展性質(zhì),通常分三種:一是穩(wěn)定裂縫,即裂縫的寬度、長度保持恒定不變;第二種是活動性裂縫,該裂縫的寬度和長度隨著受荷狀態(tài)和周圍溫度、濕度變化而變化;第三種是發(fā)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(jié)構在各種荷載作用下,一般在受拉區(qū)允許在裂縫出現(xiàn)下工作,也就是說裂縫是不可避免的,只要裂縫是穩(wěn)定的,其寬度不大,符合規(guī)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流限,對承載力有嚴重的影響,危險性較大,應及時采取措施。裂縫穩(wěn)定的結(jié)構,裂縫會不會再擴展,還要看所處環(huán)境是否穩(wěn)定,環(huán)境變化,舊的裂縫可能還會擴展,也還會出現(xiàn)新的裂縫,應結(jié)合具體條件加以分析。例如某教學樓3層框架結(jié)構,淺基礎,因附近打樁,部分屋頂大梁出現(xiàn)裂縫,要求鑒定。通過對設計、施工資料的檢查,均無大的問題,且此教學樓已竣工多年,未發(fā)現(xiàn)任何裂縫。經(jīng)過現(xiàn)場查勘,地坪土體隆起嚴重,屋頂大梁的裂縫僅出現(xiàn)在梁端兩側(cè),為斜細裂縫,初步意見應對裂縫進行繼續(xù)觀察。打樁結(jié)束后,經(jīng)過三個月觀察,裂縫沒有繼續(xù)發(fā)展。分析認為由于打樁擠土引起基礎移動,致使上部結(jié)構局部應力重分布產(chǎn)生裂縫,對結(jié)構影響不大。

  3 鋼筋混凝土結(jié)構構件變形的分析

  結(jié)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(jié)構變形和變位,變形不但對美觀和使用方面有影響,且對結(jié)構受力和穩(wěn)定也有影響。較大變形往往改變了結(jié)構的受力條件,增大受力的偏心距,在構件斷面、連接節(jié)點中產(chǎn)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(jié)構變形的測定項目應針對可疑跡象,根據(jù)測定的要求、目的加以選擇,但最大的撓度和位移必需檢測。變形的量測應與裂縫量測結(jié)合起來,結(jié)構過度的變形,可產(chǎn)生對應的裂縫,過大的裂縫又可擴大結(jié)構的變形。因此,結(jié)構變形情況如何,往往是反映出結(jié)構工作是否正常的重要標志,是結(jié)構構件安全鑒定的重要內(nèi)容。另一方面還需看變形是穩(wěn)定的還是發(fā)展的,變形發(fā)展很慢或基本穩(wěn)定是正常的,若變形發(fā)展很快,變形速度逐漸增大或突然增大,即是異常的現(xiàn)象,應引起注意,通常意味著結(jié)構可能破壞,應立即采取措施確保房屋安全。結(jié)構過度變形是結(jié)構剛度不足或穩(wěn)定性不足的標志,它并不直接反映結(jié)構的強度。影響結(jié)構變形的主要因素,如斷面尺寸、跨度、荷載、支座 形式、材料質(zhì)量等,也影響到結(jié)構的強度。因此進行安全鑒定時,還應和裂縫、結(jié)構構件穩(wěn)定等結(jié)合考慮。

  4 結(jié)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(jié)合、局部和整體相結(jié)合、必須考慮諸多因素的技術工作,本文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點滴體會,其中還有許多問題有待深入探討和研究,竭望同行們批評指正。

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