主题 : 钢筋砼结构构件裂缝的鉴定分析
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楼主  发表于: 2010-05-13 08:52

钢筋砼结构构件裂缝的鉴定分析

多年的房屋安全鉴定工作中,深深体会到,房屋安全鉴定工作是一个系统工程,要对整栋房屋作出结构安全性鉴定,首先要对房屋的各个结构构件进行安全性鉴定分析,最后才能综合得出整栋房屋的安全性鉴定结论。然而,对单个钢筋砼构件的鉴定,又集中体现在各个构件裂缝的鉴定上,构件的破坏往往开始于裂缝,构件裂缝出现的原因很多,有设计上错误、原材料性能缺陷、施工质量低劣、环境条件的变化、使用不当、地基不均匀沉陷等等。那么如何鉴定裂缝、分析裂缝、控制裂缝,就成了房屋安全鉴定工作中的重要内容。目前,在房屋安全鉴定工作中最常用的方法是:根据裂缝成因和特征,结构受力的状况,综合评定结构的安全性、适用性和耐久性。这种传统的鉴定方法具有简便、直观、快速等优点,但它的缺点也是显而易见的,它只是一种定性的分析方法,没有定量计算的结果。为使房屋安全鉴定工作能从定性分析走向定量计算,结合鉴定工作的实际情况,总结得出:“一查、三判、两分析”的鉴定思路。鉴定中除对可疑结构构件进行强度、刚度、抗裂验算外,必要时还须通过荷载试验,作出鉴定结论与处理意见。
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沙发  发表于: 2010-05-13 08:52

一查:查明单个钢筋砼结构构件裂缝的宽度、长度与深度。
钢筋砼结构构件的裂缝,按其表面裂缝特征可分为三种形式:一是细小的表面裂缝,即缝宽很小(一般在0.1mm以下),长度短而浅;二是中等裂缝,其宽度在0.1~0.3mm之间,长度只局限于在受拉区,深度已进入构件的结构层;三是贯穿性裂缝,缝宽大于0.3mm,长度延伸到受压区,裂缝已贯穿整个截面或部分截面。随着时间的推移,裂缝宽度愈大,构件内钢筋愈容易锈蚀,意味着钢筋和砼之间握裹力丧失,钢筋砼构件的使用寿命就大打折扣。在干燥环境中,钢筋砼构件的横向裂缝会导致钢筋锈蚀的危险性较小,一般以不影响美观为宜,而在潮湿环境中,裂缝会引起钢筋锈蚀,其裂缝宽度应小于0.2mm,特别是纵向裂缝,潮湿气体会通过裂缝慢慢渗透进入砼构件内部,引起钢筋锈蚀、膨胀,导致砼保护层剥落,影响结构的耐久性,当裂缝长度较长,深度较深,严重影响构件的整体性时,往往是破坏征兆,应予以高度重视,必须进行加固处理。
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板凳  发表于: 2010-05-13 08:53

三判:即在房屋安全鉴定中,为弄明白钢筋砼构件的裂缝属于什么性质的裂缝?对结构构件受力的影响如何?以及有无发展趋势,需对裂缝作出三个判明。
一是判明结构性裂缝与非结构性裂缝。钢筋砼构件的裂缝通常分为结构性裂缝与非结构性裂缝两种。结构性裂缝不仅体现了构件的受力状态,还会影响到结构的耐久性,这种裂缝大多数是由于结构应力达到极限值,造成承载力不足引起的,是结构强度不够的特征,也是结构破坏开始的预兆,这种裂缝是比较危险的,必须进行分析处理。非结构性裂缝往往是自身应力形成的,如温度裂缝、收缩裂缝,对结构承载力的影响不大,可根据结构耐久性、抗渗、抗震、使用等方面要求采取修补措施。由于钢筋砼结构构件产生裂缝原因很多,对结构的影响差异也很大,只有弄清结构受力情况和裂缝对结构影响的基础上,判断出是结构性裂缝还是非结构性裂缝,才能对结构构件进行最终定性。
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地板  发表于: 2010-05-13 08:53

二是判明结构性裂缝的受力性质。结构性裂缝,根据破坏形式可分为两种:一种是脆性破坏,另一种是塑性破坏。脆性破坏的特点是事先没有明显的预兆而突然发生,一旦出现裂缝,对结构强度影响很大,危险性也相当大,应予以高度重视,一旦出现,必须立即采取加固或其他安全补救措施。例如中心受压构件裂缝、小偏心受压和大偏心受压构件的压区裂缝、受弯构件的受压区裂缝、斜截面裂缝、冲切面裂缝,以及后张预应力构件端部承压部位裂缝等。塑性破坏特点是事先有明显的变形和裂缝预兆,人们有足够的时间采取措施予以补救,危险性相对小,此种裂缝是否影响结构的安全,应根据裂缝的位置、长度、深度以及发展情况而定。如果裂缝已趋于稳定,且最大裂缝未超过规定的容许值,则属于允许出现的裂缝,可不必加固。属于这类破坏的受力构件的裂缝有:受拉构件正载面裂缝,受弯构件和大偏心受压构件正载面受拉区裂缝等。
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4楼  发表于: 2010-05-13 08:53

三是判明裂缝的发展与稳定。钢筋砼结构构件裂缝按其发展情况,通常分三种:第一种是稳定性裂缝,即裂缝的宽度、长度保持恒定不变;钢筋砼结构在各种荷载作用下,在受拉区允许带缝工作,也就是说裂缝是不可避免的,只要裂缝是稳定的,其宽度不大,符合规范要求,并无多大危险,属安全构件。第二种是活动性裂缝,该裂缝的宽度和长度随着受荷状态和周围温度、湿度变化而变化,随着时间的推移不断扩展,说明钢筋应力可能接近或达到极限,对承载力有严重的影响,危险性较大,应及时采取措施。第三种是发展性裂缝,裂缝的宽度和长度随着时间增长而增长。结构的裂缝会不会扩展,要看构件所处环境是否稳定,环境出现变化,旧的裂缝可能会扩展,而且还会出现新的裂缝,应结合具体情况加以判断。
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5楼  发表于: 2010-05-13 08:54

两分析:在房屋安全鉴定中,碰到钢筋砼结构构件的裂缝,也不要惊惶失措,通过一查和三判后,就得加以认真分析了,主要从以下两个方面进行分析。
一是结构构件的变形分析。结构在长期使用中,由于荷载、温度、湿度以及地基沉陷等各种因素的影响,将导致结构变形和变位,结构过度变形是结构刚度不足或稳定性不足的标志,它并不直接反映结构的强度,具体分析考虑以下两点。
1、结构构件变形不但对美观和使用带来影响,对结构受力和稳定也很不利。较大变形往往会改变结构的受力条件,增大偏心距,在构件断面、连接节点中产生新的附加应力,从而降低构件的承载能力,引起构件开裂,直至倒塌。在房屋安全鉴定中,结构变形的测定应作为一个检测项目正常开展起来,针对有可疑迹象的结构构件,应根据鉴定的要求、目的测定其最大的挠度、位移。变形量及裂缝的“三度(长度、宽度、深度)”,结构过度的变形,会产生对应的裂缝,过大的裂缝又反过来扩大结构的变形。因此,结构变形情况如何,往往是反映出结构工作是否正常的重要标志,是结构构件安全鉴定的重要内容之一。
2、要看结构构件变形是稳定的还是发展的,变形发展很慢或基本稳定是正常的,若变形发展很快,变形速度逐渐增大或突然增大,即是异常现象,通常意味着结构可能破坏,应立即采取措施确保房屋结构构件安全。影响结构变形的主要因素,如断面尺寸、跨度、荷载、支座形式、材料质量等,当然,这些因素也会影响到结构的强度。因此进行安全鉴定时,还应和裂缝、结构构件稳定等结合起来综合考虑。
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6楼  发表于: 2010-05-13 08:54

二是裂缝产生的原因分析。钢筋砼结构产生裂缝,常见于非预应力受弯、受拉等构件中,以及预应力构件的某些部位。对其各类的裂缝,必须先查明其产生的原因。才能对症下药,起到药到病除的效果。钢筋砼结构构件的裂缝主要有以下几种原因:
1、荷载裂缝。一般多出现在构件的受拉区域、受剪区域或振动严重等部位,在荷载作用下变形过大而产生的裂缝。产生的主要原因是结构设计、施工错误、承载能力不足等等。钢筋砼结构是由砼和钢筋共同承担极限状态的承载力,结构设计师需根据地基情况、静、动荷载、环境因素、结构耐久性等情况控制荷载裂缝。对结构荷载作用引起的裂缝问题,有两种情形:第一种情形是设计规范规定很灵活,没有验算裂缝的明确规定,任由设计人员自由处理。第二种情形则是设计规范有明确规定,对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制,如我国《混凝土结构设计规范》(GB50010 - 2002) ,设计师对结构裂缝控制考虑不周,是结构荷载裂缝发生过多的主要原因。
2、温度裂缝。由大气温度变化、周围环境的影响和大体积砼施工时产生的水化热等因素造成的,我们习惯上认为:“强度等级越高安全度越大,提高强度等级没坏处”。有时迁就施工方便,采用高强砼,这是一种误导,导致水泥标号增加,水泥用量增加,细骨料及粗骨料粒径偏小,砂率偏大等,使水化热及收缩量增加。研究表明, 水泥的水化热为165~250J / g ,当砼内外温差10 ℃时,冷缩值εc = ΔTα = 0.01 % ,如温差为20~30 ℃时,其冷缩值为0.02 %~0.03 % ,当大于砼极限拉伸值时砼就开裂。
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7楼  发表于: 2010-05-13 08:55

3、干缩裂缝。这类裂缝是由于材料缺陷引起的,水泥加水后变成水泥硬化体,毛细.孔隙中水慢慢逸出,产生毛细压力,使砼产生毛细收缩,砼的干缩值为0.04 %~0.06 % ,而砼的极限拉伸值只有0.01 %~0.02 % ,所以引起干缩裂缝。
4、构造裂缝。结构规模越大,结构形式越复杂,设计人员越喜欢采用钢筋砼现浇超长、超厚、超静定的结构形式,这种结构形式会导致结构约束应力不断增大,而往往结构设计中经常忽略较大约束应力要配构造钢筋的,忽略结构约束性质,不善于利用“抗与放”的设计原则,也缺乏相应的设计施工规范、规程,因而经常出现构造性裂缝。
5、外加剂的负面效应。目前砼工程中,使用外加剂及掺合料种类繁多,这些外加剂只有强度指标,缺乏对水化热及收缩变形影响的实验资料,有许多外加剂严重的增加了砼的收缩变形,有的甚至会降低砼的耐久性。
  6、养护方法不当。目前在砼施工中采用的养护方法,基本上是沿用过去简易的传统方法,这种方法已远不适应在较大温度环境中有收缩变形的砼要求。
7、其他原因。有害物质浸入砼内部,导致钢筋锈蚀,使砼产生的后期膨胀裂缝。现浇构件因地基或砌体产生过大不均匀沉降;模板刚度不足、支撑间距大、支撑松动、过早拆模等,均可能产生裂缝。
钢筋砼结构构件的裂缝影响因素很多,知识面较广,出现概率高,控制难度大,在对钢筋砼结构构件的安全鉴定中,除了应用“一查、三判、两分析”的方法外,还应考虑结构的构造、砼碳化等因素。因此,房屋安全鉴定是一项技术性与政策性相结合、局部性和整体性相结合、实践经验与规范标准相结合、必须综合考虑诸多因素的复杂性技术工作,它需要有更多的专家学者加以研究与发展的高科技课题,本文仅仅是鉴定过程中的点滴体会,还有待深入探讨和研究。