某建筑结构开裂原因分析

发表时间:2021/6/15   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:王世槐1 方延强2
[导读] 摘要:某建筑物在施工期间出现变形与开裂现象,现场对出现裂缝的构件进行了检测,确定了引起开裂的原因,并给出了相应的鉴定结论。
        1.四川省林业和草原调查规划院  四川成都  610081;2.广西建通工程质量检测有限公司  广西南宁  530200
        摘要:某建筑物在施工期间出现变形与开裂现象,现场对出现裂缝的构件进行了检测,确定了引起开裂的原因,并给出了相应的鉴定结论。不均匀堆载和填土新近是造成结构构建破坏主要客观原因,施工不规范,未按设计要求分层碾压是造成结构构建破坏主要主观原因。
        关键词:框架结构;破坏;检测;鉴定;分析
        Absrtact:During the construction of a building,the deformation and cracking phenomenon occur. The cracks are detected in the field,the causes of cracking are determined,and the corresponding identification conclusions are given. Uneven surcharge and fill are the main objective causes of structural construction damage,construction is not standard,and stratified compaction is the main subjective cause of structural construction damage.
        Keywords:Frame structure;Damage;Detection;Identify Analysis.
        混凝土结构的出现就伴随着裂缝,可以说,裂缝是与混凝土结构相伴相生、无法避免的。但对于一些其他外力引起的结构开裂甚至破坏,要引起足够的重视。
        对于引起混凝土结构开裂的原因,国内外已有众多学者已进行过大量有益的研究与探讨[1]~[2],本文通过对西南地区某在建工程混凝土开裂情况进行现场检测,分析引起开裂的原因,对现状结构的安全性给出相应的鉴定结论。
        1 工程概况
        1.1  工程简介
        工程为多层框架结构(主要为无梁楼盖),总建筑面积约2200m2。该工程(G)-(V)/(2)-(6)轴范围基础采用机械成孔灌注桩基础,桩基础持力层为中风化泥岩,中风化泥岩的天然单轴抗压强度标准值为6.4MPa,其地基承载力设计特征值为2.53MPa。
        该工程主体结构设计合理使用年限50年,结构安全等级为二级,结构重要性系数1.0;抗震设防烈度为6度;设计基本地震加速度0.05g;设计地震分组为第一组;抗震设防类别为标准设防类(丙类);基本风压值0.40kN/m2,地面粗糙度类别为C类。基顶~7.7m(绝对标高308.8m)层(G)-(V)/(2)-(6)轴范围现浇柱、梁、板及柱帽的混凝土设计强度等级均为C30。
        在对该结构挡墙外侧填土施工时,发现结构部分梁柱节点以及柱子出现不同程度的开裂现象。
        1.2  检测鉴定范围
        对该结构基顶~7.7m(绝对标高308.8m)层(G)-(V)/(2)-(6)轴范围已建部分(其中G-V/2-5轴为基顶至绝对标高308.8m标高,共两层;G-V/5-6轴为基顶至绝对标高306.7m~308.5m标高范围,共一层)结构安全性进行检测、鉴定。
        2 现场混凝土构件外观调查
        2.1  混凝土构件开裂状况调查
        现场对该项目发生破坏的范围内现浇柱、墙、梁、板外观进行检查,发现该范围的部分构件存在不同程度的开裂情况。
        具体检测情况如下:
        (1)负一层(基顶至305.0m~308.5m标高范围)现浇柱普遍存在开裂现象,裂缝主要分布在柱顶、柱底部位,U形水平裂缝,个别柱裂缝为L形水平裂缝,底部裂缝与顶部裂缝为反方向,部分现浇柱倾斜明显;
        (2)负一层、一层(基顶至308.8m标高范围)地下室外墙存在竖向、斜向裂缝以及不规则龟裂,部分裂缝呈现下大上小的特征;
        (3)负一层(305.0m~308.5m标高范围)部分现浇梁与现浇柱交接处底部存在开裂现象;
        (4)其余位置构件未发现明显开裂、破损及变形缺陷。
        现场通过检测,列出构件典型裂缝照片见图1~图2所示。
 
        图1 基顶6/N轴柱裂缝
 
        图2 负一层5/P轴梁柱节点裂缝
        2.2  混凝土柱倾斜状况调查
        现场采用全站仪对部分柱、墙垂直度进行检测。现场共检测89根柱,所抽测柱子倾斜值范围为40.2mm~186.7mm,远大于倾斜值允许值。现场柱倾斜情况如图3~图4所示。
        图4 基顶5/T轴柱倾斜照片
        3 现场混凝土构件专项检测
        3.1  混凝土构件(柱、墙、梁)强度
        现场采用回弹法对墙柱及梁混凝土抗压强度进行抽检,其中基顶~308.8m层墙、柱抽检10个构件,50个测区,305.0m~308.8m层梁抽检5个构件、50个测区。所抽测构件强度为30.1MPa~33.2 MPa,满足设计强度C30的要求。
        3.2  混凝土构件(柱、梁)截面尺寸与配筋
        (1)抽检柱受检面的尺寸满足设计及相关规范的要求,柱受检面的主筋数量与施工图相符,柱箍筋及墙钢筋间距满足设计及相关规范的要求;
        (2)抽检梁受检面尺寸满足设计及相关规范要求,梁底排主筋数量与设计相符,梁箍筋间距满足设计及相关规范要求。
        3.3  楼板钢筋间距、钢筋保护层厚度检测
        现场采用混凝土钢筋检测仪、钢卷尺抽样检测楼板钢筋间距及钢筋保护层厚度,检测数据表明,楼板板底钢筋间距满足要求。
        3.4  楼板厚度检测
        现场抽取6块楼板进行厚度检测,检测结果表明,楼板厚度满足要求。
        4 结构开裂原因分析
        根据目前结构出现的挠度和开裂情况,判定本次开裂是由于挡墙后填土造成的,因此现场应立刻停止挡墙后的填土。
        (1)抽检现浇墙、柱、梁、板的混凝土强度、截面尺寸、主要受力钢筋数量、钢筋间距等参数基本满足设计和相关规范要求。
        (2)现浇柱、墙、梁裂缝宽度在1.0mm~11.0mm之间,多数裂缝宽度远超规范允许值。
        (3)现场所抽测现浇柱的垂直度偏差,现浇柱垂直度偏差在40.2mm~186.7mm之间,均大于规范允许值。
        (4)已建部分墙、柱、梁的裂缝形态、分布位置及柱倾斜方向、垂直度偏差等检测结果进行综合分析,现浇构件开裂、倾斜由外荷载(水平推力)作用产生,裂缝宽度及现浇柱垂直度偏差均超出规范允许值,结构整体受损严重,应对其进行加固处理。
        5 鉴定结论
        该工程基顶~7.7m层(G)-(V)/(2)-(6)轴范围已建部分不满足安全使用要求。结构整体受损严重,应对其进行加固处理,确保后续工程安全。
        6 结语
        (1)根据裂缝的分布情况和裂缝的宽度,再结合混凝土柱垂直度检测结果,分析可得,引起结构破坏主要是受到了水平力或沉降作用。
        (2)现场对工程场地周边进行了调查,发现场地目前正在进行地下室墙厚填土施工,由于施工采用的填土不满足设计要求,且在填筑过程中未按设计要求进行分层碾压密实,导致了本次事故。
        (3)近年来,受场地不均匀堆载或填土引起的结构变形或倾倒的工程案例越来越多。通过本工程的检测、分析和鉴定,为其他类似工程的分析和鉴定提供有益的参考。
        参考文献:
        [1]刘亚泳,钟言鸣,梅仁杰. 某现浇混凝土楼板裂缝鉴定与原因分析[J]. 工程质量,2020,38(1):106-108.
        [2]周广强,盛乾,冯晓磊,邢建. 办公楼混凝土开裂原因分析及加固处理[J]. 建筑技术,2013,5(5):421-423.
 
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