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建筑地下室剪力墙裂缝的防治措施分析沈何斌

发表时间：2020/5/20 来源：《基层建设》2019年第34期作者：沈何斌

[导读] 摘要：地下室混凝土剪力墙裂缝已成为建筑施工中的常见现象。本文结合工程实例，对某地下室剪力墙裂缝产生的原因进行了分析，并提出了相应的预防措施。

        杭州金源建设项目管理有限公司
        摘要：地下室混凝土剪力墙裂缝已成为建筑施工中的常见现象。本文结合工程实例，对某地下室剪力墙裂缝产生的原因进行了分析，并提出了相应的预防措施。以期有效治理剪力墙裂缝，保证工程质量。
        关键词：剪力墙；裂缝；收缩应力；温度应力；防治方法
        近几年，城市的发展越来越快，农村人口大量迁入城市，居民的居住压力越来越大，为实现城市土地的利用率，中高层和高层建筑不断涌现。中高层建筑和高层建筑的地下室会承受整个建筑物的负荷，另外，受水文地质环境的影响，地下室的剪力墙极易开裂。裂缝的出现威胁着整个建筑物的安全，影响着人们的生命和财产安全。因此，有效地预防地下室剪力墙的裂缝产生以及裂缝产生后的修复极其重要。本文以某高层建筑为例，探讨引发地下室墙体裂缝的原因并提出建议。
        一、建筑概况及裂缝分析
        1.建筑概况
        某高层建筑总高度 100 米，该工程一共三十五层，其中，地上有三十四层，地下配有地下室，地下室面积约为 2200m2，底板标高 5.5m，顶板标高为-0.7~1.3m，剪力墙厚度为 0.3m，宽度为 3.3~8.3m，底板厚度为0.4m，顶板厚度为 0.25m，，抗渗等级为 P8，采用强度为 C50。地下室的平面形状不规则，设计比较复杂。采用上述材料进行地下室工程的施工，在剪力墙浇筑完成后拆模时发现一些问题。在接下来的时间里地下室的墙体都出现了有规律的裂缝，皆为垂直裂缝，尤其是与柱子交接处裂缝更为严重，均匀分布着未贯穿的细裂缝，裂缝的宽度约为 0.25~0.45mm，也有个别宽裂缝大约为 0.7~1.1mm。裂缝形态为中间宽两边窄，内外上下贯通。不久，观察发现局部墙体跨中也出现了细裂缝，仅从地下室边墙构件表面没有发现龟裂和局部裂纹。
        2.裂缝分析
        下表 1 和表 2 为地下室剪力墙裂缝分布情况。

        由以上两表可见，墙体宽度越大，墙体裂缝的条数越多，占所有裂缝的百分之八十以上，后经检测发现裂缝多呈对称分布，内墙开裂明显比外墙开裂严重，设置预留后浇带或者暗柱的墙体裂缝数量较少且开裂宽度很小。
        3.剪力墙开裂原因
        为探究地下室墙体开裂原因，研究人员进行了混凝土温度场计算、混凝土温度收缩应力计算以及有限元数值模拟分析等研究，找到如下几个原因。
        3.1 局部约束影响
        通常来说，建筑结构验算是以整体建立模型，需要使地下室剪力墙耐久性和抗渗性等满足要求。剪力墙的凝结硬化过程受模板约束，容易对混凝土剪力墙造成压力。硬化后，混凝土会有一定的收缩，拆模后，剪力墙没有约束处于自由状态，上部约束力是顶板给予的且上部约束力并没有完全处在整个建筑物约束下，竖向的约束力是墙体两边的柱子给予的。约束力不足以支撑剪力墙的重力，因此，会产生裂缝。
        3.2 柱与墙变截面影响
        浇筑建筑物地下室的剪力墙混凝土时，底板的刚度很大，受其约束，早期混凝土承受压应力，浇筑后待混凝土温度下降，收缩后产生拉应力。待模板装置拆卸后，边界条件会约束混凝土结构的变形，构件产生刚度差异，变形不规律。观察裂缝的分布，柱子间距大及剪力墙和柱子的接触处裂缝占据比例大，这是墙柱变截面收缩应力集中造成的。
        3.3 外力作用影响
        外力作用包括结构设计不合理、施工方法不恰当以及外部约束等，这会影响建筑物的安全和使用功能。通常表现在几个方面：一是基础工程建设不合理，地基产生不均匀沉降，剪力墙受到影响出现裂缝。这种裂缝一般是斜裂缝，贯穿墙体；二是后浇带设计不符合规范，没有按照建筑规范在一定的间隔范围内设置、后浇带配筋不合适、后浇带宽度不足或过大。三是建筑结构设计不合理，造成地下基础上刚度不均匀分布，基础变形不均匀；四是外部约束，例如，场地面积太小，转角处剪力墙和围护结构距离太近，没有办法安装模板，以致采用围护结构做模板。剪力墙的混凝土的收缩会受围护结构的约束，一旦剪力墙的约束力大于混凝土的极限拉应力，墙体就会开裂；五是工期紧张，土方未按照要求回填或者过早填埋，这也是造成开裂的原因之一。
        二、地下室剪力墙开裂预防以及修补措施
        1.预防地下室剪力墙开裂的措施
        造成高层建筑地下室剪力墙开裂的原因有很多，这极大的影响了建筑物的安全和使用性能，要想更好的防护，需要采取一系列的措施，具体如下可见。
        1.1 加强建筑原材料质量检测
        建筑原材料的选用要符合规范要求，尤其是混凝土材料。建设高层建筑地下室要选用收缩小、水化热低的水泥。工程上通常利用水泥的后期强度设计混凝土的用量，这样可以减少水泥使用，节约材料。骨料应该选用级配好、线膨胀系数小及弹性模量低的骨料，粗细骨料用量也应满足要求。另外，还需要根据具体工程特点掺加抗裂纤维等成分，可以有效地提高混凝土的抗裂性。
        1.2 加强建筑施工质量要求
        地下室的施工不同于地上建筑，尤其是夏季施工时，气候炎热，需要加强监测泵送混凝土的坍落度，坍落度要符合规范要求，通常控制在 140至 160mm 的范围内。工程实施前要做好部署工作，提前与搅拌站联系好，需要注意运输过程中坍落度的损失情况，调整好拌合水的用量，禁止直接向混凝土运输车中加水。泵送管需要采用湿麻袋等覆盖，泵送地点要安设遮阳设施降低混凝土入模时的温度，需要控制在 30 摄氏度以下。地下室的外墙要进行分层浇筑，每层厚度为 500mm。另外，混凝土的振捣工作还需加强，振捣时间应在 20~30s 之间范围内，防止漏振和过振，分层混凝土要二次振捣，即进行上层振捣时，振动棒插进下层混凝土 50mm 左右处，可以使上下层混凝土紧密结合在一起，防止出现施工冷缝。
        1.3 外加剂和矿物掺合料的使用
        在混凝土中加入一定量的粉煤灰，可以改善混凝土的和易性，减少水泥的使用，同时减少混凝土的收缩值，降低混凝土墙体的开裂等。还有一些其他的掺合料和外加剂，使用时一定具体分析，合理用量。
        1.4 合理配置剪力墙的钢筋
        剪力墙的钢筋配置是否合理会极大地影响墙体的强度，钢筋的间距不能过大，要起到约束混凝土裂缝开裂的作用。泵送混凝土施工的墙体容易形成纵向裂缝，要想保证墙体的配筋率不改变，可以选择直径小的钢筋按照小间距配置，这样可以增加构件抵抗变形的能力。
        2.裂缝的处理措施
        某些工程的地下室剪力墙裂缝已经产生，这就需要我们具体分析原因，针对工程情况进行修复。处理的方式很多，例如，常见的温度裂缝是混凝土内外温差过大造成的，可以采用灌浆法处理，具体操作如下：首先，将混凝土裂缝按照走向凿开，形成 V 形槽，宽度大约在 60~80mm 之间；随后，把浆嘴对准裂缝，浆嘴可以按照 500mm 一个间距两面交错安置。埋设好采用堵漏灵密封，最后用膨胀的水泥砂浆抹平。养护满 7d，待密封处混凝土强度达到要求在进行压水检测，若无漏水现象，则证明修补工作进行顺利，否则还需要重新修补。
        三、结束语
        综上所述，高层建筑地下室剪力墙极易出现裂缝，主要原因为局部约束、墙柱变截面影响、外力作用、混凝土材料选择积极不合理的施工操作等。本文以具体的工程分析裂缝，论述了几种预防和处理裂缝的方法，希望地下室剪力墙开裂问题可以解决。
        参考文献
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        [3]吴文彬.某工程剪力墙裂缝分析处理[J].福建建设科技，2018（05）：49-51.