钢筋混凝土构件的安全定性分析初探.doc

钢筋混凝土构件的安全定性分析初探【摘要】结合实际工作经验，介绍了一种对钢筋混凝土构件安全质量作简便、直观，快速定性分析的鉴定方法，指出对钢筋混凝土结构构件出现裂缝和变形的主要原因应从结构受力性质和稳定性等方面做出进行综合分析，必须立足实际科学判断。【关键词】钢筋混凝土构件；安全鉴定；定性分析【中图分类号】TU311.2 【文献标识码】B 【文献编号】1007-9467(2005)01-0034-02 房屋安全鉴定是一项技术与政策相结合、局部和整体相结合、必须考虑诸多因素的技术工作，在现代建筑中，对房屋安全质量的鉴定，必然会涉及钢筋混凝土构件的质量分析，对房屋钢筋混凝土构件进行鉴定，自然离不开对其强度、刚度、抗裂性等进行定量测算，必要时还应通过荷载试验。笔者在工作中摸索出了一种对钢筋混凝土构件安全质量作简便、直观、快速定性分析、鉴定方法，可以比较及时而准确地发现钢筋混凝土结构构件各种质量问题，尤其对钢筋混凝土结构构件出现裂缝、变形的主要原因做出切合实际的判断，分析其是设计上错误、原材料性能缺陷，还是施工质量低劣、环境条件变化、使用不当、地基不均匀沉陷等原因所造成，并根据裂缝成因和特征，判断结构受力工作情况，评定结构的安全性、适用性和耐久性。在此基础上，再对可疑结构构件进行定量测算，最后做出科学的鉴定意见。这不仅可以在房屋安全鉴定中起到事半功倍的作用，提高办事效率，而且对如何鉴定裂缝、分析裂缝、控制裂缝也有一定的指导作用。1 对钢筋混凝土结构构件裂缝分析1.1 结构性分析 钢筋混凝土结构产生裂缝的原因很多，对结构的影响差异也很大，只有弄清结构受力状态和裂缝对结构影响的基础上，才能对结构构件进行定性。结构性裂缝多由于结构应力达到限值，造成承载力不足引起的，是结构破坏开始的特征，或是结构强度不足的征兆，是比较危险的，必须进一步对裂缝进行分析。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。例如2002年7月某单位兴建的一间小型停车场框架梁出现不同程度的裂缝，该单位申请我们作出鉴定，根据现场查勘，发现该停车场跨度为15m，属单层框架结构，竣工后一年钢筋混凝土结构框架梁即出现多处裂缝，裂缝大都出现在梁的上半部，裂缝上宽下窄，中间宽两边细，最大裂缝宽度为0.28mm，通过对设计及施工情况的检查，设计无误，为施工原因，经过综合分析，我们当即判明为温度裂缝，属非结构性裂缝。只要消除温差影响，用压力灌浆修补裂缝即可。1.2受力性质分析 建筑力学理论知识和实践经验告诉我们，结构性裂缝根据受力性质和破坏形式进一步区分为两种：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，是结构破坏的征兆，属于这类性质裂缝的有受压构件裂缝（包括中心受压、小偏心受压和大偏心受压的压区）、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局压裂缝等。脆性破坏裂缝是危险的，应予以足够重视，必须采取加固措施和其它安全措施。塑性破坏特点是事先有明显的变形和裂缝预兆，人们可以及时采取措施予以补救，危险性相对稍小。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。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。例如我县某国有企业厂房，是四层二跨框架结构，跨度5m及7m，建于1997年11月，2002年2月企业改制时出卖给一民营企业，民营企业将其改作仓库，使用不久，部分梁出现裂缝，要求鉴定。通过现场查勘，初步发现梁的裂缝均出现在梁的两端，约为43.20的斜裂缝，且混凝土的质量较差，后经过对部分梁的混凝土取芯试压，最低强度等级约C12，平均强度等级为C15，图纸设计混凝土强度等级为C20，二者相差较大，由于荷载增大及混凝土强度低，后又反复测算，定为梁处于超筋状态，属脆性破坏裂缝，应予立即加固。1.3裂缝的宽度、长度、深度估算 钢筋混凝土结构构件的裂缝按其表征可分三种：一是表面细小裂缝，即缝宽很小，长度短而浅；二是中等裂缝，其宽度在0.2mm左右，长度局限在受拉区，裂缝已深入结构一定深度；三是贯穿性裂缝，缝宽超过0.3mm，长度伸到受压区，裂缝已贯穿整个截面或部分截面。结构性裂缝不仅表征结构受力状况，还会影响结构的耐久性。裂缝宽度愈大，钢筋愈容易锈蚀，意味着钢筋和混凝土之间握裹力已完全破坏，使用寿命已近终结。一般室内结构，横向裂缝导致钢筋锈蚀的危险性较小，裂缝以不影响美观要求为度，而在潮湿环境中，裂缝会引起钢筋锈蚀，裂缝宽度应小于0.2mm，但纵向缝易引起钢筋锈蚀，并导致保护层剥落，影响结构的耐久性，应予处理。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。例如受弯构件正截面梁底出现裂缝，裂缝长度向受压区发展，并到达或超过中和轴，是比较危险的若缝长较短，局部在受拉区；一般危险性较小。裂缝深度也是表征之一，通常表面裂缝多是非结构性裂缝，贯穿性裂缝多是结构性裂缝，容易使钢筋锈蚀，危险性较大，应查明原因，根据危险性，采取必要的加固措施。1.4稳定性能判断 钢筋混凝土结构构件裂缝按其扩展性质，通常分三种： 一是稳定裂缝，即裂缝的宽度、长度保持恒定不变；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；第三种是发展裂缝，裂缝的宽度和长度随着时间增长而增长。钢筋混凝土结构在各种荷载作用下，一般在受拉区允许在裂缝出现下工作，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。但裂缝随时间不断扩展，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。裂缝稳定的结构，裂缝会不会再扩展，还要看所处环境是否稳定，环境变化，旧的裂缝可能还会扩展，也还会出现新的裂缝，应结合具体条件加以分析。2001年9月笔者参加我县一个乡中小学危房检查时，发现一所中心小学3层框架结构的教学楼部分屋顶大梁出现裂缝，笔者与其他技术人员一道，对设计、施工资料的进行反复检查，均未发现大的问题，该教学楼已竣工4年，过去一没有出现任何裂缝。现场勘查表明：地坪土体隆起严重，屋顶大梁的裂缝仅出现在梁端两侧，为斜细裂缝，据调查，距这所小学300m远处，乡政府兴修7楼办公楼最近正在打桩，教学楼全身属浅基础，初步分析认为由于打桩挤土引起基础移动，致使上部结构局部应力重分布产生裂缝，可以对裂缝进行继续观察。打桩结束后，我们又观察了四个月，裂缝没有继续发展。于是判断虽然屋顶大梁出现裂缝，但裂缝是稳定的，对结构影响不大，且宽度不大，符合规范要求，并无多大危险，属安全构件，该教学楼尚不属于危房。实践表明，这种判断是正确的，到现在为止，裂缝没有继续发展。2 对钢筋混凝土结构构件变形的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影响，将导致结构变形和变位，变形不但对美观和使用方面有影响，而且对结构受力和稳定也有影响。较大变形往往改变了结构的受力条件，增大受力的偏心距在构件断面、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，甚至倒塌。结构变形的测定项目应针对可疑迹象，根据测定的要求、目的加以选择，但最大的挠度和位移必需检测。变形的量测应与裂缝量测结合起来，结构过度的变形，可产生对应的裂缝，过大的裂缝又可扩大结构的变形。因此，结构变形情况如何，往往是反映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。另一方面还需看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，即是异常的现象，应引起注意，通常意味着结构可能破坏，应立即采取措施确保房屋安全。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。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，也能影响结构的强度。因此进行安全鉴定时，还应和裂缝、结构构件稳定等结合考虑。 应该承认，对钢筋混凝土构件的安全鉴定还应考虑构造、混凝土碳化等因素。本文所提及的仅仅是一项局部的定性分析，也是一种个人认识，其中还有许多问题有待深入探讨和研究。 【参考文献】 【1】胡晓波，陈志源；混凝土外加剂研究和应用现状及存在的几个问题【J】混凝土，2001，(12)：87. 【2】傅纯，潘利群关于乡镇小型建筑安全质量鉴定的体会【J】新建筑，2002，(11)：44. 【3】杨果林现代加筋土技术应用与研究进展【J】力学与实践，2003，(1)：107.