摘要：建筑构件裂缝一直是工程建设业界内具有一定普遍性的技术问题，文章结合工程实例，对工程中框架-核心筒结构出现的裂缝进行了鉴定分析，提出了控制裂缝的对策建议，旨在为结构裂缝的修复、加固提供客观的依据，供同类型工程参考。
关键词：建筑构件；框架-核心筒结；裂缝控制
框架-核心筒的抗侧力构件的承受力和抗震性比较好，是目前国内外高层以及超高层建筑中使用的主要结构形式。然而，在实际施工中，建筑框架核心筒结构出现裂缝是一个普遍现象，它的出现会影响结构的耐久性和钢筋的锈蚀。因而，如何控制和减少构件裂缝的形成，成为施工过程中一个关键的难题。
1.工程实例
1.1工程概况
某工程为地下二层、地上二十三层现浇钢筋砼框架－核心筒结构商业办公楼，采用变厚度平板式筏形基础，基础持力层为强风化泥岩，建筑面积约为24000m2，约于2015年12月开工，2016年7月封顶，尚未竣工验收。于封顶不久，施工单位发现二层～二十三层部分梁、板存在开裂现象。标准层结构平面布置示意图详见图1。
1.2裂缝鉴定、分析思路
根据工程具体情况，采用以下思路进行鉴定、分析：
1.3现场调查、检测
⑴裂缝分布及形态调查：
二层～二十三层多数与柱相连的框架梁及外围楼板出现裂缝，裂缝数量及宽度在楼层分布上未见明显变化。框架梁裂缝主要出现在梁端及梁跨中部位。梁端裂缝为梁侧或梁底多条平行斜向裂缝，裂缝形态呈现剪扭裂缝特征（梭形，中间宽、两端窄），所检裂缝最大宽度实测值为0.06mm～0.94mm。梁跨中裂缝为梁侧跨中下部多条竖向裂缝，多数裂缝在梁底贯通，梁侧裂缝形态呈现受弯裂缝特征（倒V形，上端窄、下端宽），所检裂缝最大宽度实测值为0.08mm～0.30mm。
图1鉴定、分析思路
楼板裂缝出现在楼板角部或板面支座平行于框架梁处。楼板角部裂缝基本出现在楼板靠边跨梁处的角部，与板边近似呈45度，板面裂缝宽度均大于板底或板面出现裂缝、板底未见明显裂缝，裂缝形态呈现梭形（中间宽、两端窄），所检裂缝最大宽度实测值为0.06mm～1.22mm。板面支座平行于框架梁处裂缝基本出现在楼板靠中跨梁处的板面，靠近梁边且基本与框架梁平行，沿板面通长开裂，所检裂缝最大宽度实测值为0.10mm～0.96mm。典型楼板裂缝分布示意图及典型梁裂缝展开图详见图2、图3。
⑵施工质量抽样检测
所检框架梁现龄期砼强度推定值均达到相应设计强度等级，所检框架梁主筋根数与角筋直径、受扭腰筋根数均符合设计要求，所检框架梁箍筋加密区长度及平均间距、板底钢筋平均间距基本符合设计及规范允许偏差要求，但所检多数板面支座负筋平均间距及保护层厚度不满足设计及规范允许偏差要求。
图2典型楼板板面裂缝分布示意图（单位：mm）
说明：1.L表示裂缝长度，B表示裂缝最大宽度
2.板角裂缝形态呈现枣核形（中间大、两端小），板底裂缝宽度均较板面裂缝宽度小
3.部分板角裂缝未连续，分两段量测；标记○的梁表示梁上已砌墙，板面裂缝未能量测，标记√的板角表示未见明显裂缝
⒋二层～二十三层结构布置基本相同
图3典型梁裂缝展开图（单位：mm）
说明：1.梁端裂缝形态呈现枣核形（中间大、两端小）
2.梁跨中裂缝形态呈现倒V形（上端小、下端大）
3.虚线表示梁端加腋位置
1.4设计质量复核
采用中国建筑科学研究院编制的“结构三维分析与设计软件SATWE”计算软件，对设计情况下的梁、板承载能力及裂缝控制进行复核验算，计算结果表明，设计情况下，梁、板承载能力及裂缝均满足规范要求。
1.5基于施工情况的数值模拟
根据委托方提供的“混凝土拆模申请表”及当地建设工程质量安全监督检测站提供的“混凝土抗压强度检验报告”，二层～二十三层梁、板的拆模时间均在同条件养护试件的检验日期之前，且部分楼层梁、板试件的混凝土抗压强度代表值达不到设计的混凝土强度等级，不满足规范规定的底模及其支架拆除的时限及混凝土强度的要求。二层～二十三层梁、板施工时连续模板支架一般仅保留一层，不满足规范规定的高层建筑施工模版支架拆除的要求。
采用“Midas/Gen”软件，模拟计算施工阶段的梁、板内力及变形。数值模拟中，梁、柱采用梁单元，板采用板单元，剪力墙采用墙单元，梁、板砼强度等级按较设计值低2个强度等级取值，楼面均布恒载按结构层自重按设计考虑，楼面均布活载考虑施工活载及通过脚手架传递来的上层梁、板混凝土自重，其余计算参数与设计相同，计算结果详见图4～图6。
图4板单元内力标准视图
（作用在X轴垂直平面内，绕Y轴方向弯矩，包括变形显示）
图5板单元内力标准视图
（作用在Y轴垂直平面内，绕X轴方向弯矩，包括变形显示）
图6梁单元内力标准视图
（扭矩，包括变形显示）
有限元分析模拟结果可知，开裂板的支座负弯矩超过设计抗弯承载力，且板单元的变形与所检板裂缝的分布、形态相对应（楼板角部或板面支座平行于框架梁处）。开裂梁的跨中弯矩超过设计抗弯承载力，端部扭矩超过设计抗扭承载力，且梁单元变形与所检梁裂缝的分布、形态相对应（梁单元变形与梁跨中受弯裂缝形态相对应）。
1.6现有梁、板裂缝成因分析
⑴根据委托方提供的“沉降观测简报”，沉降观测结果表明，本工程所测各点的沉降量均较小，所测框架柱未发现大量沉降、严重不均匀沉降等异常情况。现场裂缝调查、检测结果表明，室内、外地面未见明显不均匀沉陷、开裂，梁、板裂缝未表现出明显不均匀沉降裂缝的特征，故所检梁、板裂缝不应为建筑物不均匀沉降裂缝。
⑵根据裂缝形态、位置并结合检测数据分析，现有梁裂缝为弯矩－扭矩－剪力作用下的受力裂缝，板裂缝为弯矩作用下的受力裂缝。
⑶根据委托方提供的“裂缝简介”，四层～二十三层建筑物四角的楼板下挠较为严重，且所测挠度值均已超过规范规定的l/300的限值要求。
⑷结合基于施工情况的数值模拟结果，现有梁、板裂缝主要由于混凝土强度不足（模板拆除过早）与施工荷载过大（模板支架拆除过早）而造成梁受弯－受扭－受剪承载力、板受弯承载力不足所致，板面支座负筋平均间距及保护层厚度不满足设计及规范允许偏差要求，也对裂缝的发生产生一定的影响。1.7现有梁、板裂缝对主体结构的安全影响评价与处理建议
⑴参考规范的规定，现有梁出现受弯－受扭－受剪裂缝，已对主体结构构件安全性造成明显影响。现有部分楼板裂缝宽度超过不适于继续承载的裂缝宽度限值0.70mm要求，已对主体结构构件安全造成明显影响。
⑵建议对挠度超限的楼板进行回顶、加固，对开裂的梁及裂缝宽度超限的楼板采取加固措施，以保证结构的安全性。对裂缝宽度未超限的楼板进行修复，以保证结构的耐久性能。
2.建议及要点
通过裂缝工程鉴定分析的实例，本文提出以下建议及要点：
⑴掌握裂缝的分布规律：掌握裂缝在构件上的位置、形态及结构平、立面上的分布规律是裂缝原因分析的基础，也可以通过分布规律初步判断裂缝产生的原因，制定相应的检测方案；
⑵采用排除法，适当排除裂缝产生的其他可能原因，降低干扰，形成可见裂缝的原因错综复杂，从技术角度大体有以下几个方面：设计不妥、砼材料缺陷、施工质量或工艺问题、使用－维护不当、受到环境侵蚀、偶然作用、相邻施工影响等，针对本工程，明显排除后面五个方面影响，原因指向设计、材料、施工三个方面，再通过检测、计算分析等方法，排除设计、材料的问题，最终锁定施工方面问题；
⑶尽可能多的收集施工内业资料非常必要。针对施工阶段发现的裂缝调查，因为相关单位担心一些责任问题，通过向其口头了解的信息可能并不准确，这时候尽可能多地查阅施工内业资料、了解相关的施工情况就显得尤为重要，很可能为裂缝原因的分析、判断提供有利的佐证；
⑷本工程与核心筒相连的楼板角部未发现明显的裂缝，是因为设计时考虑了核心筒刚度较大的影响，已采取了增大板厚、加强钢筋配置的措施；
⑸在实际混凝土工程中，梁端的受剪－受扭裂缝一般比较少见，或者被当成单纯的剪切斜裂缝，现场检测时要特别注意梁端裂缝的形态及梁底是否有与梁侧平行的梭形裂缝，且此时梁底裂缝宽度一般较梁侧裂缝小；
⑹本工程对裂缝宽度的评定限值参照规范［4］的相关规定，板（一般构件）受力裂缝的限值为0.70mm，任何构件都不允许剪切裂缝，裂缝宽度超过限值或出现剪切裂缝的构件均评为不适于继续承载；
⑺对于不适于继续承载的裂缝应采取相应的加固措施，但有些情况下只对裂缝进行处理并不能解决问题，也应对其他问题采取处理措施，所谓“治标治本”或“双管齐下”，对于本工程，即建议对挠度超限的楼板进行回顶、加固，再对裂缝进行处理。
3.结束语
总之，在建筑施工中，构件的裂缝控制是确保建筑工程项目施工质量的关键环节。在施工过程中，应避免这些裂缝隐患，提高施工的安全性，保证施工质量。同时科研工作者也应该将精力放在控制裂缝上，研制出性能高、裂缝少，抗环境干扰的材料，以减少裂缝的出现。
参考文献：
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[3]温日威.钢筋混凝土结构裂缝控制[J].河南建材，2017（4）：319-320.
[4]夏卫国.现浇混凝土高层框架—核心筒结构楼盖体系的选择与分析研究[D].山东建筑大学，2015.
论文作者:吴华同
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/29
标签：裂缝论文; 楼板论文; 宽度论文; 框架论文; 结构论文; 构件论文; 形态论文; 《基层建设》2018年第8期论文;