鋼筋混凝土屋面井字梁裂縫的分析與處理1

　　1 工程概況

　　某幼兒園1995年8月開工，于1996年12月竣工交付使用，建筑面積1643m2，為一幢3層框架及部分磚混結(jié)構(gòu)建筑。鋼筋混凝土梁式樁基，三層局部樓面及屋面為井字梁結(jié)構(gòu)。于1999 年3月發(fā)現(xiàn)①～⑤軸、A～D軸間井字梁兩側(cè)屋面板底以下部位出現(xiàn)多道肉眼可見(jiàn)的垂直裂縫( 圖1和圖2)。在清除表面粉刷層后發(fā)現(xiàn)裂縫沿構(gòu)件截面高度呈上寬下窄狀，寬度約0.5～1mm ，多為表面裂縫，基本未貫穿梁底，且大都分布在跨中區(qū)域，在LB梁上的分布多于LA1及LA2梁，同時(shí)井字梁的周邊梁與其下砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯的錯(cuò)位.

　　2 裂縫原因分析

　　(1)該樓共設(shè)8個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。根據(jù)基礎(chǔ)沉降觀測(cè)結(jié)果，由于為樁基礎(chǔ)，沉降量均較小，最大 沉降量10.4mm，最小沉降量9.3mm，最大差異沉降僅1.1mm，故可排除基礎(chǔ)沉降量過(guò)大引起梁體裂縫的可能。

　　(2)對(duì)梁體進(jìn)行回彈測(cè)得混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C20，符合原設(shè)計(jì)要求，故可排除梁身混凝土強(qiáng) 度等級(jí)不足引起梁體開裂的可能。

　　(3)該井字梁結(jié)構(gòu)系夏季施工，原定屋面做法為剛性防水層上用1∶10水泥珍珠巖找坡，再做 架空層隔熱，而后考慮鋁白色SBS具有反光、防漏的雙重作用，而改用鋁白色塑膜面SBS防水卷材 替代架空層。通過(guò)實(shí)地檢查發(fā)現(xiàn)，該防水材料已老化變質(zhì)，其上鋁白色也已退盡。寧波地區(qū)冬季最低室外溫度在-5℃左右，室內(nèi)溫度可達(dá)到10℃，夏季室外溫度可達(dá)到38℃左右，在陽(yáng)光直射處則可達(dá)到45℃以上，室內(nèi)溫度為30℃左右。該井字梁層面上雖做有珍珠巖找坡層， 但厚度較薄，且其上SBS已失去原有的反光作用，故該層面保溫性較差，梁體的室內(nèi)外溫差無(wú)論冬夏季至少在10℃以上。

　　3 設(shè)計(jì)計(jì)算的復(fù)核

　　現(xiàn)以LB梁為例進(jìn)行裂縫寬度復(fù)核。該構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)應(yīng)為三級(jí)，最大裂縫允許寬度為0 .3mm。復(fù)核工作分兩部分進(jìn)行。

　　(1)按受彎構(gòu)件驗(yàn)算梁體裂縫寬度，其最不利情況應(yīng)是荷載效應(yīng)與溫度效應(yīng)產(chǎn)生的彎矩疊加 。 因該梁是夏季施工的，冬季則產(chǎn)生收縮變形，梁頂與梁底的溫差使梁頂收縮大于梁底，因此 ，冬季溫度效應(yīng)產(chǎn)生的跨中彎矩與荷載效應(yīng)產(chǎn)生的跨中彎矩是同號(hào)的，即冬季二者的影響是疊加的。

　　經(jīng)計(jì)算得屋面綜合荷載q=7.58kN/m2，區(qū)格的長(zhǎng)a和寬b(圖1)分別為3.4m和3m，則荷載效應(yīng)產(chǎn)生的彎矩

　　Ml=0.34qa2b=0.34×7.58 ×3.42×3=4kN?m

　　而由構(gòu)件上下表面溫差產(chǎn)生的溫度彎矩Mt：

　　Mt=EIαΔt/h=Ebh2αΔt/1 2=2.55×104×250×700×700×10^-5×10/12=26000000N?mm=26kN?m

　　其中E為C20混凝土彈性模量取2.55×104N/mm2;α為C20混凝土線膨脹系數(shù)，取1×1 0^-5，I為構(gòu)件截面慣性矩，矩形時(shí)為bh^3/12，(b為構(gòu)件寬250mm，h為構(gòu)件高度700mm,圖2);Δt為構(gòu)件上、下表面溫差，取為10℃。

　　因而M=Ml+Mt=89.4+26=115.4k N?m

　　按《混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ 10-89)》受彎構(gòu)件公式算得最大裂縫寬度Wmax=0.215mm<0.3mm。

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