转换层以下结构构件大量开裂现象分析

林志昆，谢 孝，罗 文，陈 进

(中国人民解放军后勤工程学院军事建筑工程系，重庆401311)

建筑构件开裂是影响建筑耐久性的重要原因，同时也会带来严重的安全隐患和经济损失。本文分析的建筑为高层住宅，建筑面积为32 656.19 m2，共38层，在施工过程中出现转换层以下的钢筋混凝土梁、板开裂现象，且数量较大，通过对该建筑进行检测分析，所得结论对该类高层住宅施工有较强的指导意义。

1 工程概况

图1 －4层结构平面

图2 转换层结构平面

某工程下部4层为商业用房，结构形式为框架剪力墙结构，－0.400 m标高层为转换层(－2.800～0.400 m);采用梁板式转换层，转换层混凝土梁板设计C55，其余所有混凝土梁板均使用C30，混凝土墙、柱设计强度等级:－4层～4层使用C55，5～8层使用C50，9层以上每4层混凝土强度降低一个等级，降至C30后均使用C30。该工程的梁采用HRB400型钢筋，板使用冷轧带肋钢筋。转换层以上为短肢剪力墙框架结构，混凝土墙体厚度200 mm。

2 建筑物损伤情况

从现场统计的裂缝形式及数量来看，裂缝多数为竖向分布，少数斜向分布，从－4层～－1层均有分布，梁板式转换层未出现明显异常情况。

表1 裂缝数量统计

图3所示梁底部及侧面分布有多达14条以上裂缝，位于－1层，裂缝多为垂直状态，少数为斜向裂缝，裂缝最大宽度在0.2 mm以下。多数裂缝基本与箍筋重合，梁底部裂缝较多，相对较细，侧面裂缝一般对称出现，在梁侧中下部相对较宽。

图4所示梁底部及侧面分布有多达10条以上裂缝，位于－2层，裂缝为垂直状态，裂缝最大宽度在0.15 mm以下，基本与箍筋重合，且与板裂缝连续。

图5所示梁侧面分布有多达9条以上裂缝，位于－3层，裂缝多为垂直状态，裂缝最大宽度约0.2 mm，裂缝基本与箍筋重合，裂缝在梁两侧对称出现，在梁侧中部相对较宽。

图6所示为板裂缝，位于－4层，这种裂缝主要分布在钢筋混凝土柱周边的板上，裂缝形式没有明显规律，既有角部裂缝，也有板中部裂缝，既有斜向裂缝，也有平行板边裂缝，单块板一般只有1条裂缝，裂缝较长，约1～3 m，该类裂缝多有水渍，部分有漏水现象，为贯穿性裂缝，裂缝宽度在0.1～0.3 mm之间。

图3 －1层梁裂缝示意

图4 －2层梁裂缝示意

图5 －3层梁裂缝示意

图6 －4层柱边板裂缝

从分布区域来看，该建筑转换层以下裂缝梁既有框架主梁，也有楼盖次梁和剪力墙连梁，裂缝特征基本一致，即梁上裂缝多呈垂直状态，裂缝多且细(宽度多0.15 mm以下)，裂缝位于梁侧中下部居多，约一半贯穿梁底部，梁跨中部分布较多且密集，基本与梁箍筋重合，裂缝既出现在箍筋保护层偏薄的区域，也出现在箍筋保护层正常的区域，即出现在梁纵筋保护层较大的区域，也出现在纵筋保护层正常的区域。

3 分析

3.1 梁垂直裂缝形成原因

由于转换层浇筑混凝土体量大，施工荷载较大，故该工程转换层浇筑时，下部支撑经过专门设计，采用密集钢管架支撑(满堂脚手架)，立杆使用木枋垫，支撑从地下室地面做起，设计方案中下部楼盖均不考虑受力。

在转换层浇筑时，此时转换层以下楼层的满堂脚手架形成了多层模板支撑体系，随现浇结构混凝土强度的增长，多层模板支撑体系通过支撑不断向结构传递内力，在支撑体系与主体结构之间发生内力交替，使楼板结构逐渐承担上部荷载，而模板支撑体系逐步退出工作。

但由于施工过层中木枋垫因承受较大的荷载产生了变形，变形通过多层模板支撑体系的荷载传递致使养护期的混凝土梁、柱及板所组成的临时承载系统承受了较大荷载，使得上部楼盖梁成为拉弯受力构件，当拉应力超过混凝土极限抗力能力时，混凝土梁产生裂缝现象[7、8]。

同时该工程设计使用HRB400钢筋作为梁的主筋，该类钢筋虽节约钢材，但在同样的荷载作用下，其变形较大，这可能会导致在施工荷载作用下梁进入带裂缝工作状态，或者在墙柱与楼盖梁板混凝土强度等级差距大的情况下(即梁有拉应力情况下)更易开裂。

3.2 混凝土墙、筒体附近区域梁板裂缝形成原因

根据设计图纸要求，在转换层以下楼层中，墙柱与楼盖梁板混凝土强度等级差距大(墙柱C55、C50，梁板C30)，由于高强混凝土水泥用量大多在450～600 kg/m3，是普通混凝土的1.5～2倍，在混凝土生成过程中由于水泥水化而引起的体积收缩即自缩就大于普通混凝土，出现收缩裂缝的机率也大于普通混凝土，同时由于钢筋混凝土柱截面尺寸较大，筒体体量较大，强度等级高，水泥用量大，水化热大，收缩较大，直接导致与柱或、筒体相连的梁和板承受较大拉应力，筒体的收缩易导致梁、板出现裂缝[6]。

4 结论

该高层住宅的墙、柱与楼盖梁板之间混凝土强度等级差距较大，梁内存在因墙、柱混凝土收缩产生的拉应力，同时施工过程中因为多层模板支撑体系存在薄弱层令梁又承受了较大荷载，因此在内外因共同作用下产生了较大范围的构件开裂现象。

针对以上分析及结论，建议在施工过程中做到:

浇筑时间尽量安排在夜间，最大限度地降低混凝土的初凝温度。白天施工时，可在沙、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时，在水平及垂直泵管上加盖草袋，并喷冷水[6]，同时为避免因木枋垫变形而产生的立杆下沉，多层模板支撑体系的立杆的下端应支撑在楼面铺设的通长木板上设置的钢垫块上[9]。

[1]GB/T50344－2004建筑结构检测技术标准[S]

[2]GB 50204－2002混凝土结构工程施工质量验收规范[S]

[3]GB 50007－2002建筑地基基础设计规范[S]

[4]JGJ/T8－1997建筑变形测量规程[S]

[5]GB 50021－2001岩土工程勘查规范[S]

[6]李磊，程云杉.高层混凝土结构中几个主要受力部位的裂缝分析及控制[J]. 河南大学学报，2002，32(1):80－42

[7]林璋璋，杨俊杰.多层模板支撑体系受力的实测分析[J].施工技术，2005，34(3):20－23

[8]林璋璋.多层模板支撑体系的时空分析[D].杭州:浙江工业大学，2005

[9]李永贵.高层建筑钢筋混凝土梁式转换层施工技术研究[D].长沙:湖南大学土木工程学院，2006