建築論文-鋼筋混凝土構件的安全鑑定分析

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  摘要: 鋼筋混凝土構件的安全鑑定分析

關鍵詞: 構件 安全 鑑定

1 前言

建築論文-鋼筋混凝土構件的安全鑑定分析

房屋安全鑑定中,需要對整幢房屋的結構構件進行安全鑑定,首先通過現場踏勘進行外觀檢查,可能會發現鋼筋混凝土結構構件各種質量問題,其中裂縫是最常見的現象之一。裂縫出現都是事出有因,有設計上錯誤、原材料效能缺陷、施工質量低劣、環境條件的變化、使用不當、地基不均勻沉陷等等,而建築物的破壞往往始於裂縫。因此,如何鑑定裂縫、分析裂縫、控制裂縫,是安全鑑定工作的重要內容之一。根據裂縫成因和特徵,判斷結構受力工作狀況,評定結構的安全性、適用性和耐久性。此種鑑定方法具有簡便、直觀、快速等優點,在房屋安全鑑定中運用很廣。其缺點在於它只是一種定性的分析方法,而不能定量地分析結構的安全性。為此,對可疑結構構件應進行強度、剛度、抗裂性驗算,必要時還應通過荷載試驗,然後作出安全鑑定意見。

2 鋼筋混凝土結構構件裂縫分析

判明是結構性裂縫還是非結構性裂縫:鋼筋混凝土結構產生裂縫的原因很多,對結構的影響差異也很大,只有弄清結構受力狀態和裂縫對結構影響的基礎上,才能對結構構件進行定性。結構性裂縫多由於結構應力達到限值,造成承載力不足引起的,是結構破壞開始的特徵,或是結構強度不足的徵兆,是比較危險的,必須進一步對裂縫進行分析。非結構性裂縫往往是自身應力形成的,如溫度裂縫、收縮裂縫,對結構承載力的影響不大,可根據結構耐久性、抗滲、抗震、使用等方面要求採取修補措施。例如某校健身房,跨度12m,單層框架結構,1996年12月竣工,1997年8月甲方發現框架樑出現不同程度的裂縫,要求鑑定。根據現場查勘,框架樑裂縫普遍存在,裂縫的特點:大都出現在樑的上半部,裂縫上寬下窄,中間寬兩邊細,最大裂縫寬度為0.35mm,通過對設計及施工情況的檢查,設計無誤,為施工原因,經過綜合分析,判明為溫度裂縫,屬非結構性裂縫。只要消除溫差影響,用壓力灌漿修補裂縫即可。

(1) 判明結構性裂縫的受力性質:結構性裂縫,根據受力性質和破壞形式進一步區分為兩種:一種是脆性破壞,另一種是塑性破壞。脆性破壞的特點是事先沒有明顯的預兆而突然發生,一旦出現裂縫,對結構強度影響很大,是結構破壞的徵兆,屬於這類性質裂縫的有受壓構件裂縫(包括中心受壓、小偏心受壓和大偏心受壓的壓區)、受彎構件的受壓區裂縫、斜截面裂縫、衝切面裂縫,以及後張預應力構件端部局壓裂縫等。脆性破壞裂縫是危險的,應予以足夠重視,必須採取加固措施和其它安全措施。塑性破壞特點是事先有明顯的變形和裂縫預兆,人們可以及時採取措施予以補救,危險性相對稍小。屬於這類破壞的受力構件的裂縫有:受拉構件正載面裂縫,受彎構件和大偏心受壓構件正載面受拉區裂縫等。此種裂縫是否影響結構的安全,應根據裂縫的位置、長度、深度以及發展情況而定。如果裂縫已趨於穩定,且最大裂縫未超過規定的容許值,則屬於允許出現的裂縫,可不必加固。例如某辦公用房,四層二跨框架結構,跨度5m及7m,建於1990年,1998年6月出賣給某廠,廠方將此房用於製衣車間,使用不久,部分樑出現裂縫,要求鑑定。通過現場查勘,發現樑的裂縫均出現在樑的兩端,為約45°的斜裂縫,且混凝土的質量較差,後經過對部分樑的混凝土取芯試壓,最低強度等級約C12,平均強度等級為C15,圖紙設計混凝土強度等級為C20,二者相差較大,由於荷載增大及混凝土強度低,通過復算,樑處於超筋狀態,屬脆性破壞裂縫,應予立即加固。

(2)查明裂縫的寬度、長度、深度:鋼筋混凝土結構構件的裂縫按其表徵可分三種:一是表面細小裂縫,即縫寬很小,長度短而淺;二是中等裂縫,其寬度在0.2mm左右,長度侷限在受拉區,裂縫已深入結構一定深度;三是貫穿性裂縫,縫寬超過0.3mm,長度伸到受壓區,裂縫已貫穿整個截面或部分截面。結構性裂縫不僅表徵結構受力狀況,還會影響結構的耐久性。裂縫寬度愈大,鋼筋愈容易鏽蝕,意味著鋼筋和混凝土之間握裹力已完全破壞,使用壽命已近終結。一般室內結構,橫向裂縫導致鋼筋鏽蝕的危險性較小,裂縫以不影響美觀要求為度,而在潮溼環境中,裂縫會引起鋼筋鏽蝕,裂縫寬度應小於0.2mm,但縱向縫易引起鋼筋鏽蝕,並導致保護層剝落,影響結構的耐久性,應予處理。當裂縫長度較長,深度較深,嚴重影響構件的整體性,往往是破壞徵兆。例如受彎構件正截面樑底出現裂縫,裂縫長度向受壓區發展,併到達或超過中和軸,是比較危險的,若縫長較短,區域性在受拉區,一般危險性較小。裂縫深度也是表徵之一,通常表面裂縫多是非結構性裂縫,貫穿性裂縫多是結構性裂縫,容易使鋼筋鏽蝕,危險性較大,應查明原因,根據危險性,採取必要的加固措施。

(3)判明裂縫是發展的還是穩定的:鋼筋混凝土結構構件裂縫按其擴充套件性質,通常分三種:一是穩定裂縫,即裂縫的寬度、長度保持恆定不變;第二種是活動性裂縫,該裂縫的寬度和長度隨著受荷狀態和周圍溫度、溼度變化而變化;第三種是發展裂縫,裂縫的寬度和長度隨著時間增長而增長。鋼筋混凝土結構在各種荷載作用下,一般在受拉區允許在裂縫出現下工作,也就是說裂縫是不可避免的,只要裂縫是穩定的,其寬度不大,符合規範要求,並無多大危險,屬安全構件。但裂縫隨時間不斷擴充套件,說明鋼筋應力可能接近或達到流限,對承載力有嚴重的影響,危險性較大,應及時採取措施。裂縫穩定的結構,裂縫會不會再擴充套件,還要看所處環境是否穩定,環境變化,舊的裂縫可能還會擴充套件,也還會出現新的裂縫,應結合具體條件加以分析。例如某教學樓3層框架結構,淺基礎,因附近打樁,部分屋頂大梁出現裂縫,要求鑑定。通過對設計、施工資料的檢查,均無大的問題,且此教學樓已竣工多年,未發現任何裂縫。經過現場查勘,地坪土體隆起嚴重,屋頂大梁的.裂縫僅出現在樑端兩側,為斜細裂縫,初步意見應對裂縫進行繼續觀察。打樁結束後,經過三個月觀察,裂縫沒有繼續發展。分析認為由於打樁擠土引起基礎移動,致使上部結構區域性應力重分佈產生裂縫,對結構影響不大。

3 鋼筋混凝土結構構件變形的分析

結構在長期使用中,由於荷載、溫度、溼度以及地基沉陷等影響,將導致結構變形和變位,變形不但對美觀和使用方面有影響,且對結構受力和穩定也有影響。較大變形往往改變了結構的受力條件,增大受力的偏心距,在構件斷面、連線節點中產生新的附加應力,從而降低構件的承載能力,引起構件開裂,甚至倒塌。結構變形的測定專案應針對可疑跡象,根據測定的要求、目的加以選擇,但最大的撓度和位移必需檢測。變形的量測應與裂縫量測結合起來,結構過度的變形,可產生對應的裂縫,過大的裂縫又可擴大結構的變形。因此,結構變形情況如何,往往是反映出結構工作是否正常的重要標誌,是結構構件安全鑑定的重要內容。另一方面還需看變形是穩定的還是發展的,變形發展很慢或基本穩定是正常的,若變形發展很快,變形速度逐漸增大或突然增大,即是異常的現象,應引起注意,通常意味著結構可能破壞,應立即採取措施確保房屋安全。結構過度變形是結構剛度不足或穩定性不足的標誌,它並不直接反映結構的強度。影響結構變形的主要因素,如斷面尺寸、跨度、荷載、支座形式、材料質量等,也影響到結構的強度。因此進行安全鑑定時,還應和裂縫、結構構件穩定等結合考慮。

4 結語

鋼筋混凝土構件的安全鑑定還應考慮構造、混凝土碳化等因素。房屋安全鑑定是一項技術與政策相結合、區域性和整體相結合、必須考慮諸多因素的技術工作,本文所提及的僅僅是一項區域性的分析,只是個人學習和平時工作中點滴體會,其中還有許多問題有待深入探討和研究,竭望同行們批評指正。