钢筋砼结构构件裂缝的鉴定分析

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钢筋殓结构构件裂缝的鉴定分析在我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，对单个钢筋磴构件的鉴定，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丁•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-种定性的分析方法，没有定量计算的结果。为使房屋安全鉴定匸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，必要吋还须通过荷载试验,作出鉴定结论与处理意见。-查：查明单个钢筋栓结构构件裂缝的宽度、长度与深度。钢筋栓结构构件的裂缝，按其表面裂缝特征可分为三种形式：-是细小的表面裂缝，即缝宽很小（…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，意味着钢筋和栓之间握裹力丧失，钢筋栓构件的使用寿命就大打折扣。在十燥环境中，钢筋栓构件的横向裂缝会导致钢筋锈蚀的危险性较小，-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確构件内部，引起钢筋锈蚀、膨胀，导致碇保护层剥落，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。三判：即在房屋安全鉴定中，为弄明白钢筋碇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。-是判明结构性裂缝与非结构性裂缝。钢筋栓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。由于钢筋碇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，判断岀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。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，危险性也相当人，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。三是判明裂缝的发展与稳定。钢筋碇结构构件裂缝按其发展情况，通常分三种：第-种是稳定性裂缝，即裂缝的宽度、长度保持恒定不变;钢筋栓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。两分析：在房屋安全鉴定中，碰到钢筋轻结构构件的裂缝，也不要惊惶失措，通过…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來影响，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，往往是反映出结构匚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。影响结构变形的主耍因素，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。二是裂缝产生的原因分析。钢筋碗结构产生裂缝，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。钢筋栓结构构件的裂缝主要有以下几种原因：1、荷载裂缝。•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。钢筋碇结构是由碇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…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磴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，采用高强碗，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,当殓内外温差10°C时，冷缩值ec=ATa=0.01%,如温差为20〜30°C时，其冷缩值为0.02%〜0.03%,当大于径极限拉伸值时径就开裂。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,产牛毛细压力，使殓产&毛细收缩，磴的干缩值为0.04%〜0.06%,而磴的极限拉伸值只有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栓现浇超长、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。目前碗工程屮，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磴的收缩变形，有的甚至会降低確的耐久性。6、养护方法不、亿目前在栓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屮有收缩变形的栓要求。7、其他原因。有害物质浸入殓内部，导致钢筋锈蚀，使栓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。钢筋径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，在对钢筋磴结构构件的安全鉴定中，除了应用“一查、二判、两分析''的方法外，还应考虑结构的构造、碇碳化等因素。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，它需耍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。