鋼筋砼屋面梁溫度裂縫的分析與處理

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1、鋼筋砼屋面梁溫度裂縫的分析與處理容立榮（江門市江海規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院）摘要：本文著重探討在本實(shí)例中，鋼筋砼屋面梁溫度裂縫產(chǎn)生的原因，并具體予以分析與處理，希望能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)及施工人員提供一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，引起大家在生產(chǎn)中對(duì)溫度裂縫的重視。關(guān)鍵詞：鋼筋砼屋面梁、裂縫、梁體的室內(nèi)外溫差、裂縫寬度。一、工程概況某綜合樓建筑面積1500m2，為鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)建筑，基礎(chǔ)為錘擊沉管灌注樁基礎(chǔ)。工程于1999年1月開工，1999年6月完成框架并開始做室內(nèi)砌體及粉刷。2000年1月發(fā)現(xiàn)~軸天面橫向框架梁及次梁在支座處梁面及梁兩側(cè)出現(xiàn)垂直裂縫。裂縫寬度在0.2~0.5mm。裂縫位置和情況如

2、圖1、圖2所示。選擇幾條較寬的裂縫，在清除表面批蕩層后，發(fā)現(xiàn)裂縫沿梁截面高度呈上寬下窄狀。為表面裂縫,基本未貫穿梁底。二、設(shè)計(jì)的驗(yàn)算復(fù)核現(xiàn)以開裂的橫向框架梁進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。夏季，橫向框架梁梁面與梁底的溫差為20°C，梁頂受熱變形大于梁底。此時(shí)，溫度效應(yīng)產(chǎn)生的彎矩與屋面荷截效應(yīng)產(chǎn)生的彎矩在梁支座處同向，為不利組合。查閱設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，該處梁支座的彎矩（恒載+活載）標(biāo)準(zhǔn)值為Mk=-27.085kN·m。設(shè)定兩端嵌固計(jì)，由梁上、下表面溫差造成的梁支座彎矩：Mt=-аttoEI/h=1×10-5×20×2.55×104×200×6003/(12×600)=-30.6k

3、N·m其中аt為砼線膨脹系數(shù)，取1×10-5/oC；E為砼彈性模量，C20取2.55×104N/mm2；to=t1-t2，其中t1為梁底溫度，t2為梁頂溫度，to取20oC；矩形梁慣性矩為I=bh3/12，其中b為梁寬200mm，h為梁高度600mm。梁支座彎矩Ms=Mk+Mt=27.08+30.6=57.68kN·m為尊重歷史現(xiàn)實(shí)，裂縫開展仍采用原設(shè)計(jì)當(dāng)時(shí)的執(zhí)行規(guī)范，即GBJ10-89規(guī)范的公式計(jì)算。使用階段的鋼筋應(yīng)力бss=Ms/0.87hoAs=57。68×106/(0.87×565×308)=381N/mm2配筋率ρte=As/0.5bh=308/0.

4、5×200×600=0.0051砼抗拉ftk=1.5N/mm2，鋼筋不均勻系數(shù)ψ=1.1-0.65ftk/ρteбss=1.1-0.65×1.5/0.0051×381=0.598裂縫寬度wmax=2.1ψбss(2.7c+0.1d/ρte)ν/Es=2.1×0.598×381×(2.7×25+0.1×14/0.0051)×0.7/(2.0×105)=0.573mm其中Es為Ⅱ級(jí)鋼筋彈性模量,取2×105；c為鋼筋砼保護(hù)層厚度，取25mm；ν為縱向鋼筋表面特征系數(shù)，Ⅱ級(jí)鋼筋取ν=0.7。三、裂縫產(chǎn)生的原因分析及處理措施1、根據(jù)天面砼試件資料及對(duì)天面砼梁進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)回

5、彈，砼強(qiáng)度等級(jí)均超過C20,符合設(shè)計(jì)要求，故可排除因梁身砼強(qiáng)度等級(jí)不足而引起梁開裂的可能。2、該工程采用錘擊沉管砼灌注樁基礎(chǔ)，復(fù)打法施工，質(zhì)監(jiān)部門對(duì)50%的樁做了小應(yīng)變檢測(cè)，并未發(fā)現(xiàn)斷樁，樁成形大致良好。查閱測(cè)沉記錄，該樓共設(shè)9個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，最大沉降量是7mm，最小沉降量為3mm，最大沉降差為4mm，整體沉降均勻。故亦可排除由于樁基礎(chǔ)沉降過大而引起梁開裂的可能。3、研究施工單位實(shí)際操作，當(dāng)時(shí)由于資金問題，工程在完成頂層粉刷，天面未鋪隔熱磚的情況下暫停了下來。屋面僅做了水泥砂漿找平。江門地處亞熱帶地區(qū)，夏季氣候炎熱。筆者曾用溫度計(jì)測(cè)量樓面陽光直射處，溫度可達(dá)50

6、°C以上，而室內(nèi)梁底溫度則為30°C左右。因屋面僅有一層2cm厚的水泥砂漿，故屋面的隔熱性很差，梁體的室內(nèi)外溫差在炎熱的夏日中午至少在20°C以上。4、根據(jù)該綜合樓的結(jié)構(gòu)施工圖，當(dāng)時(shí)按六度四級(jí)抗震設(shè)計(jì)，出現(xiàn)裂縫的橫向框架梁截面為20×60，支座鋼筋為2Ф14。由以上計(jì)算可知，本工程橫向屋面梁產(chǎn)生溫度裂縫的原因是在長(zhǎng)時(shí)間未鋪隔熱磚的情況下，梁頂、梁底溫差造成溫度彎矩與梁支座處由荷載引起的彎矩同向疊加。而設(shè)計(jì)時(shí)，未有考慮溫差作用，鋼筋配置不足，從而產(chǎn)生裂縫。發(fā)現(xiàn)裂縫后，為了觀察裂縫的發(fā)展趨向，設(shè)計(jì)讓施工單位對(duì)裂縫用石膏和紅油作上標(biāo)記，并立即鋪上架空隔熱磚，經(jīng)過三個(gè)

7、月觀測(cè)，裂縫末有發(fā)展，已趨于穩(wěn)定。鑒于裂縫寬度較小，其處理方法為：鑿去裂縫兩側(cè)各5cm寬的批蕩層及找平層，用水沖洗裂縫，再刷摻有107膠的水泥漿，最后用1：2水泥砂漿抹平鑿出的凹槽。再經(jīng)過一年的跟蹤觀測(cè)，無發(fā)現(xiàn)新裂縫產(chǎn)生，故此認(rèn)為以上分析及處理是正確的。四、結(jié)束語砼結(jié)構(gòu)一般不計(jì)算由于溫度、收縮產(chǎn)生的內(nèi)力。溫度應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響是很復(fù)雜的問題，并非憑計(jì)算就能完全解決的，一方面建筑物溫度場(chǎng)分布和收縮參數(shù)等都很難準(zhǔn)確地決定；另一方面砼又不是彈性材料，它既有塑性變形，還有徐變和應(yīng)力松弛，實(shí)際的內(nèi)力要遠(yuǎn)小于按彈性結(jié)構(gòu)的計(jì)算值。因此鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)的溫度收縮問題，由構(gòu)造措施來

8、解決。實(shí)際上在設(shè)計(jì)中也沒有都進(jìn)行溫度應(yīng)