房屋框架梁裂縫加固設(shè)計(jì)探析

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摘要：混凝土抗壓強(qiáng)度不足、低溫環(huán)境施工等因素影響，房屋建筑框架梁很容易出現(xiàn)裂縫問題，而為了明確裂縫的形成原因及危害，必須圍繞框架梁裂縫開展檢測(cè)鑒定，基于此，本文簡(jiǎn)單介紹了房屋框架梁裂縫檢測(cè)鑒定與加固設(shè)計(jì)的基本方法，并結(jié)合上海地區(qū)某工程實(shí)例，詳細(xì)論述了檢測(cè)鑒定與加固設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，希望由此能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：房屋框架梁；裂縫；檢測(cè)鑒定；加固設(shè)計(jì)

房屋框架梁裂縫的檢測(cè)鑒定能夠明確裂縫的起因、屬性、類別，裂縫所處位置、所處環(huán)境、發(fā)展程度也能夠得到直觀揭示，近年來相關(guān)研究大量涌現(xiàn)也能夠證明這一認(rèn)知，而為了保證框架梁裂縫檢測(cè)鑒定能夠?yàn)榧庸淘O(shè)計(jì)工作的開展提供更有力支持，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1檢測(cè)鑒定與加固設(shè)計(jì)的基本路徑

1.1檢測(cè)鑒定檢測(cè)鑒定得出的結(jié)論能夠?yàn)榱芽p的修補(bǔ)提供支持，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、檢測(cè)以及分析，可以明確判斷出裂縫的類別、屬性以及起因，同時(shí)，還應(yīng)該在綜合考慮裂縫所處的環(huán)境、位置以及發(fā)展程度等情況的基礎(chǔ)上，鑒定出裂縫可能帶來的危害，才能選擇出針對(duì)性較強(qiáng)的修補(bǔ)方法。具體檢測(cè)過程需嚴(yán)格遵循《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50784-2013）進(jìn)行檢測(cè)，主要檢測(cè)內(nèi)容包括梁外觀、裂縫情況檢查，以及受力鋼筋保護(hù)層厚度、梁底受力鋼筋配置情況、梁混凝土截面尺寸與抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，由此即可分析裂縫出現(xiàn)的原因。在具體檢測(cè)過程中，混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)一般應(yīng)用回彈儀，梁鋼筋保護(hù)層厚度和配置情況檢測(cè)則運(yùn)用鋼筋位置測(cè)定儀，裂縫的寬度和長(zhǎng)度檢測(cè)運(yùn)用鋼卷尺和裂縫測(cè)寬儀，梁的截面尺寸檢測(cè)應(yīng)用非金屬板厚檢測(cè)儀和鋼卷尺[1]。1.2加固設(shè)計(jì)混凝土實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵方式就是盡可能延長(zhǎng)其使用壽命，而開裂問題則會(huì)在較大程度上縮短混凝土的使用壽命。即使房屋框架梁的裂縫并不大，但只要存在裂縫，就會(huì)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件氣密性降低，不但會(huì)導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，降低結(jié)構(gòu)耐久性，還會(huì)給建筑物美觀度帶來不良影響，甚至在某種程度上還會(huì)讓人因擔(dān)心安全性而產(chǎn)生一種心理負(fù)擔(dān)與精神壓力。因此，必須及時(shí)加固修補(bǔ)房屋框架梁中出現(xiàn)的裂縫。基于房屋框架梁裂縫檢測(cè)鑒定結(jié)果開展的加固設(shè)計(jì)需遵循一定原則，即經(jīng)濟(jì)性、耐久性、適用性、安全性，且保證加固過程盡可能不影響其他結(jié)構(gòu)配件，同時(shí)不能夠?qū)κ覂?nèi)空間使用造成影響。常用的加固材料有修補(bǔ)膠液、碳纖維布，其中修補(bǔ)膠液需具備低黏度、滲透性較優(yōu)秀特點(diǎn)，碳纖維布則需要具備較高強(qiáng)度并應(yīng)用專用膠[2]。

2實(shí)例分析

2.1工程概況。為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，本文選擇了位于上海地區(qū)的商住綜合樓地上6層建筑作為研究對(duì)象，建筑面積為8700m2，采用柱下鋼筋混凝土交叉條形基礎(chǔ)，同時(shí)采用壓密注漿加固處理方式進(jìn)行地質(zhì)狀況較差的場(chǎng)地地基土處理，處理后的復(fù)合地基承載力為180kPa。工程除底層框架外，二層及以上框架的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均為C25，底層為C30。工程為底框結(jié)構(gòu)，①~③軸為一層，③~⑧軸為六層，二層以上采用M5混合砂漿、MUO粘土實(shí)心磚砌筑，底層磚砌剪力墻采用M5混合砂漿、MU10粘土實(shí)心磚砌筑，除采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的二層樓面及屋面外，其他部位采用預(yù)應(yīng)力多孔板結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防等級(jí)為6。壓密注漿加固主要負(fù)責(zé)進(jìn)行場(chǎng)地的雜填土和部分深度的淤泥質(zhì)粉土展開，并在②～③軸間靠近③軸約600mm處設(shè)置了后澆帶，施工完成后發(fā)現(xiàn)底層局部框架梁板出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。2.2裂縫分布及原因調(diào)查。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)裂縫主要存在于底層軸間框架梁和填充墻體上（底層②~③），其中框架梁裂縫呈豎向。②軸框架梁、③軸框架梁端梁端頭處裂縫最大寬度分別為0.80mm、2.50mm，裂縫均上寬下窄且沿粱兩側(cè)面貫穿。②③軸間填充墻體存在斜裂縫，裂縫呈③軸方向，最大裂縫寬度為4.00mm。為明確裂縫成因，現(xiàn)場(chǎng)采用回彈法對(duì)底層開裂的5根梁開展了強(qiáng)度檢測(cè)，回彈值修正通過鉆取一個(gè)混凝土占樣實(shí)現(xiàn)，最終得出了表1所示的建筑構(gòu)件混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果匯總。其中，鉆取的梁3混凝土芯樣強(qiáng)度換算為37.2MPa，而結(jié)合構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度推定值不難發(fā)現(xiàn)，5根梁均達(dá)到設(shè)計(jì)要求（C30）。結(jié)合施工期間沉降觀測(cè)資料，可發(fā)現(xiàn)研究對(duì)象房屋建筑在施工期間的各觀測(cè)點(diǎn)基礎(chǔ)沉降較為均勻，最大、最小沉降分別為19.0mm、17.5mm。但在筆者的實(shí)際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，測(cè)量用儀器及沉降點(diǎn)埋設(shè)存在測(cè)量精度不足問題，因此檢測(cè)人員采用二級(jí)精度要求開展了連續(xù)三個(gè)月的沉降觀測(cè)，觀測(cè)圍繞軸底層框架柱現(xiàn)場(chǎng)重新埋設(shè)的沉降觀測(cè)點(diǎn)展開，共觀測(cè)9次。結(jié)合觀測(cè)結(jié)果，可確定②軸與③軸基礎(chǔ)之間存在5.5mm的差異沉降量，且觀測(cè)期間沉降速率為0.043mm/d，可見房屋建筑的沉降未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[3]。2.3裂縫成因分析。結(jié)合上述檢測(cè)結(jié)果，可開展以下裂縫成因分析：（1）結(jié)合表1、表2，可確定出現(xiàn)裂縫的混凝土梁在鋼筋配置、截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等方面均符合設(shè)計(jì)要求。（2）結(jié)合框架梁裂縫形態(tài)，可初步確定裂縫源于相鄰基礎(chǔ)不均勻沉降，這是由于沉降較大柱相連處梁頂裂縫小于梁底裂縫，而與沉降較小柱相連處梁底裂縫小于梁頂裂縫，這是由于基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)框架梁支座處的影響較為直接所致。結(jié)合裂縫走向進(jìn)行分析不難發(fā)現(xiàn)，③軸基礎(chǔ)沉降量大于②軸基礎(chǔ)屬于裂縫產(chǎn)生的源頭，梁兩端因由此產(chǎn)生的附加彎矩出現(xiàn)豎向裂縫。（3）結(jié)合沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，可確定②軸與③軸基礎(chǔ)之間存在較大的差異沉降，55mm的差異沉降量與裂縫的產(chǎn)生存在直接關(guān)聯(lián)。（4）結(jié)合調(diào)研資料進(jìn)行分析不難發(fā)現(xiàn)，雖然工程采用了壓密注漿法對(duì)地基進(jìn)行了加固處理，但由于場(chǎng)地仍存在較厚的淤泥質(zhì)粉土，這就使得壓密注漿法未能完成改變較差的地質(zhì)條件。此外，后澆帶的設(shè)置雖然在思路上正確，但由于軟土地基沉降穩(wěn)定期較長(zhǎng)，施工階段完成的后澆帶澆筑無法真正解決基礎(chǔ)差異沉降問題，這也最終導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生。2.4裂縫檢測(cè)鑒定結(jié)果。結(jié)合上述檢測(cè)與分析，可得出以下房屋框架梁裂縫檢測(cè)結(jié)果：（1）底層②③軸間基礎(chǔ)差異沉降為裂縫產(chǎn)生的主要原因。（2）應(yīng)及時(shí)進(jìn)行有效的支撐卸荷，并觀測(cè)房屋裂縫變化情況和基礎(chǔ)沉降情況，發(fā)現(xiàn)異常后需及時(shí)上報(bào)。（3）沉降穩(wěn)定后，需進(jìn)行可靠的加固補(bǔ)強(qiáng)處理開裂構(gòu)件，且處理過程不宜考慮原配置鋼筋的抗力作用，這是由于裂縫的開展寬度較大。綜上所述，雖然該工程房屋框架梁中的裂縫不會(huì)給結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全帶來不良影響，但卻會(huì)降低構(gòu)件的耐久性與使用性，因此，必須及時(shí)修復(fù)出現(xiàn)的裂縫，以此來為工程質(zhì)量與結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性提供有力保障。2.5裂縫加固處理。在經(jīng)過一年多的觀測(cè)后，房屋裂縫變化、基礎(chǔ)沉降均趨于穩(wěn)定，由此原設(shè)計(jì)單位提供了加固設(shè)計(jì)方案，并委托專業(yè)施工團(tuán)隊(duì)開展了加固施工，具體方案與施工如下：（1）加固設(shè)計(jì)方案。采用低粘度環(huán)氧樹脂進(jìn)行裂縫的處理，為保證灌縫密實(shí)，采用壓力灌漿方法；框架梁加固采用JGN建筑結(jié)構(gòu)粘合劑、鋼板穿心錨桿、螺栓，梁底采用的長(zhǎng)鋼板厚8mm，梁端側(cè)面采用的長(zhǎng)鋼板厚10mm，為保證粘貼質(zhì)量，采用加壓固定方式；采用雙面6雙向@150冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行填充墻加固，分層壓實(shí)抹平采用1:3水泥砂漿。（2）加固施工。裂縫處理流程可概括為：“騎縫粘貼灌漿嘴→使用環(huán)氧膠泥封閉灌漿嘴間裂縫→試氣至完全封閉→漿液配置→壓力灌漿→漿液固化→封口”，梁底、梁柱端粘鋼采用甲:乙=4:1配合比的結(jié)構(gòu)膠。（3）加固效果。經(jīng)過近3年的跟蹤回訪調(diào)查，可確定加固處理后的房屋未出現(xiàn)明顯變形和裂縫，加固效果良好。2.6粘貼碳纖維布的施工工藝。具體的粘貼工藝流程可概括為：“準(zhǔn)備→混凝土表面清理→表面修復(fù)處理→配置粘貼樹脂→涂刷→碳纖維布粘貼→固化→驗(yàn)收→表面防護(hù)”。在混凝土表面清理過程中，應(yīng)該將表面上的浮漿與油污徹底清除，并通過打磨的方式讓其成為堅(jiān)實(shí)基層，還應(yīng)該嚴(yán)格依照具體要求對(duì)缺陷部位進(jìn)行相應(yīng)修復(fù)處理，然后把表面的粉塵清理干凈。在粘貼樹脂配置階段，應(yīng)該以結(jié)構(gòu)膠說明書為依據(jù)，嚴(yán)格按照其中的科學(xué)配比進(jìn)行配制，并經(jīng)過均勻攪拌之后再將其投入使用。每次的配膠量應(yīng)該適量，最好是在40到50分鐘內(nèi)就可以用完。其中，應(yīng)該通過對(duì)低速攪拌機(jī)的利用來完成充分?jǐn)嚢瑁@一操作完成后的膠液必須是沒有氣泡并且色澤均勻的。在將膠液灌入盛膠的容器之后，還要通過相應(yīng)措施的實(shí)施來避免各種雜質(zhì)混入其中，如灰塵、油以及水等。在炭纖維布粘貼階段，必須保證炭纖維布尺寸的準(zhǔn)確性，并且不能對(duì)其進(jìn)行折疊，如果炭纖維布原件存在折痕，那么應(yīng)該把帶有折痕的炭纖維布裁去。相較于設(shè)計(jì)位置，實(shí)際粘貼位置的長(zhǎng)度負(fù)偏差應(yīng)該在15毫米之下，而中心線的偏差則應(yīng)該控制在10毫米范圍內(nèi)。在驗(yàn)收階段，可以通過錘擊法來檢驗(yàn)混凝土和碳纖維布間的粘接質(zhì)量。通常情況下，在總的粘接面積中，有效粘接面積只有占據(jù)95%以上的比例，才能使二者的正拉結(jié)粘接強(qiáng)度與要求相符。最后，在表面防護(hù)工作中，應(yīng)該將聚合物砂漿涂刷在構(gòu)件表面，以此來對(duì)其進(jìn)行有效防護(hù)，同時(shí)，構(gòu)件防護(hù)必須滿足耐火等級(jí)與相關(guān)規(guī)范提出的要求。

綜上所述，房屋框架梁裂縫的檢測(cè)鑒定與加固設(shè)計(jì)聯(lián)系緊密，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的上海地區(qū)工程實(shí)例、裂縫加固處理內(nèi)容，則提供了可行性較高的房屋框架梁裂縫的檢測(cè)鑒定與加固設(shè)計(jì)路徑，而為了更好保障房屋安全，各類裂縫特點(diǎn)的明確、冬季施工環(huán)境影響、粘鋼過程中各方面清理均需要得到重點(diǎn)關(guān)注。

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作者:程浩 單位:上海市巖土工程檢測(cè)中心