结构裂损(缝)机理

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1、第3章结构裂损(缝)机理教学提示：结构裂缝是工程事故的先兆，拒绝一切重大事故，首先必须从拒绝结构裂缝开始。因此，首先必须关注结构裂缝现象，熟悉结构裂缝机理。教学要求：要求学生以侦察兵的态度去对待结构裂缝现象，用敏锐的眼光去盯住敌人、分析敌情、拒绝事故。结构裂缝问题看似简单，其实蕴含着相当复杂的机理，稍有忽视就可能造成惨重的工程事故。结构裂缝类别繁多，产生的原因也是多种多样的，要防止工程事故的发生，就要研究它。3.1结构裂缝与工程事故之间的关系3.1.1体温失常和结构裂缝人体的健康状态，大多从体温变化上反应出来。体温高低异常，一定是病的征兆。同样，工程结构是否在

2、正常情况之下运行？结构安全方面是否存在问题？就必须先从结构的变形和裂缝检查开始。结构存在裂缝，就是工程有问题，就是可能出现事故的预兆。因此，关注裂缝、研究裂缝，是一件十分重要的工作。3.1.2疾病诊断和裂缝检测疾病诊断，贵在及时。不能及时提前把疾病诊断出来，把病情控制、消除在其早期初发阶段，而是等病情爆发，治疗难度就大了，需要付出的代价就高了。有经验的医师能从一个“健壮如牛”的人的表面特征看出其是否已“病入膏肓”，还不需要作多少病理检测工作，凭摸脉搏、量体温、看舌苔、观气色就能知病情，作诊断。同样，有素养的工程师，也应该能从工程结构中那些尚在早期孕育阶段、被人

3、们所忽视的细小裂缝，预见到其发展趋势和安危状态，并及时采取措施，将事故隐患消除于萌芽状态。这就是研究结构裂缝机理的目的。如果对结构裂缝采取视而不见的态度，任其发展，则很可能在一夜之间，构成工程倒塌事故，造成人们生命财产的巨大损失。3.1.3结构裂缝与工程事故结构裂缝从其孕育阶段裸眼难辨的微裂现象开始，逐渐发育拓展，引起构件损伤、结构变形、体系失稳，最后发展到工程坍毁。从这一发生发展的全过程看，有其必然性，也有规律。但从时间上看，则差异很大。有些裂缝发展缓慢，可以经历多少年，而结构却能坚持不倒；而有些裂缝则发展迅猛，一夜之间，连锁反应，恶性循环，就可能发展成坍塌

4、·18·工程事故分析与工程安全事故。总之，结构裂缝机理涉及到很多物理力学因素和工程环境条件，是十分复杂的问题，很值得深入研究。3.2结构裂缝定义及其研究范围为了便于对结构裂缝进行研究，首先必须对结构裂缝的定义和计划研究的范围做出规定。3.2.1定义凡是工程结构都由具有一定材料强度的结构构件组成。所谓材料强度，实际上是指组成材料的分子结构(微观结构)之间具有足够的黏附力、咬合力和内聚力。由于某种外力或内力的破坏作用，导致结构材料分子之间的黏附力、咬合力和内聚力降低或消失，而使材料分子之间沿一定的界面线互相分离，这条分离线或分离界面即成为结构裂缝。对这种内在或外来

5、的作用力产生的原因、性质、及其后果进行全过程研究，就是对结构裂缝的研究。3.2.2范围由于结构类型和结构体系种类繁多，各种不同类型和体系的结构裂缝的性质和机理也截然不同。本书所指的结构裂缝，仅限于砖混结构裂缝和钢筋混凝土结构裂缝，尤其是以钢筋混凝土结构为主体来进行讨论，暂不涉及钢结构裂缝、塑纤结构裂缝和薄膜结构裂缝等新内容。3.3结构裂缝机理结构裂缝机理与以下多种表征着结构裂缝特性的要素密切相关。3.3.1裂缝部位随着裂缝所在建筑结构上部位的不同，其开裂机理的不同，产生的原因和后果也不同。因为不同的结构部位有其不同的受力(荷载)条件和不同的抵抗(承载力)能力。

6、因此也就有其不同的开裂机理、发展趋势和后果。根据部位不同，可以细分为以下几种不同裂缝。(1)基础裂缝。分布在独立基础上、条形基础上、筏板基础上或箱型基础上，多因地基沉降不均引起。以筏板上出现的贯通裂缝危险性为最大。(2)墙面裂缝。分砖墙裂缝、剪力墙裂缝、填充墙裂缝等不同情况。(3)柱身裂缝。分水平裂缝与纵长裂缝等情况，以纵长裂缝危险性为最大，而水平裂缝出现的几率较高。(4)梁身裂缝。分梁底面裂缝、梁侧面裂缝、梁端倾斜缝等几种情况，以梁端倾斜裂缝危险性为最大。梁底保护层裂缝较细微而密集，梁侧立面枣核型裂缝最显眼，容易引起关注。·18·第3章结构裂损(缝)机理·1

7、9·(5)节点裂缝。危险性极大，加固处理难度最大。但出现几率不高。(6)楼板裂缝。裂缝几率最高，直接影响使用功能，最为用户所关注，呼声最高。(7)屋面板裂缝。机理复杂，原因多样，涉及屋面防水功能，处理难度大。3.3.2裂缝产状裂缝产状的不同，也表征着裂缝原因、裂缝性质、裂缝机理的不同。裂缝产状可以分为以下几种不同类型，以便进行研究。(1)平行密集型。这种裂缝表明作用力大，而且稳定；力的传递直接而且均匀；构件质地均匀，抵抗力均衡。比如简支钢筋混凝土梁跨中梁底所见平行密集型裂缝(如图3.1所示)。又如压力机下混凝土试块上的密集型平行剪胀裂缝(如图3.2所示)。PP

8、(a)梁侧面(b)梁底面P图3.1梁底