框架剪力墻結(jié)構(gòu)樓板裂縫

PAGE6PAGE5框架剪力墻結(jié)構(gòu)樓板裂縫分析【摘要】本文針對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)樓板產(chǎn)生的裂縫，考慮相關(guān)荷載作用，采用有限元方法進(jìn)行分析，得出裂縫成因，并為今后防止和減少類似裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展從設(shè)計(jì)方面的結(jié)構(gòu)構(gòu)件布局、配筋形式等方面提供理論借鑒?！娟P(guān)鍵詞】框架剪力墻結(jié)構(gòu)裂縫溫度荷載結(jié)構(gòu)布局配筋形式有限元【Abstract】Thepaperaimsatthecrackofframe-shearwallstructurefloor.Iteducesthecauseofthefloorcrackbyfiniteelementanalysisconsideringcorrelationloads.andusesforreferenceforavoidingandreducingthesimilarcrackproducinganddevelopingbyconsideringstructurelayou、reinforcingsteelbarformindesign.【Keywords】frame-shearwallstructurecracktemperatureloadstructurelayoutreinforcingsteelbarformfiniteelement引言近幾年來(lái)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定工作中接觸了不少不同結(jié)構(gòu)形式的建筑物產(chǎn)生的各種各樣的裂縫，有的是結(jié)構(gòu)裂縫，將影響結(jié)構(gòu)的安全性，有的是非結(jié)構(gòu)裂縫，雖然不直接影響結(jié)構(gòu)安全，但影響使用性與耐久性，更多的情況是影響業(yè)主的使用心理，因而如果我們能正真分析這些裂縫產(chǎn)生的原因，并從擬建建筑開(kāi)始，從設(shè)計(jì)方面包括結(jié)構(gòu)布局、構(gòu)件位置、配筋方式等方面就開(kāi)始注重結(jié)構(gòu)裂縫有可能產(chǎn)生的部位并針對(duì)其從設(shè)計(jì)方案開(kāi)始做相應(yīng)的調(diào)整，以及施工中注意嚴(yán)格按照技術(shù)要求把關(guān)，將使這些建筑物的裂縫的產(chǎn)生以及發(fā)展大大減少。本文僅討論了框架剪力墻結(jié)構(gòu)中樓板較為嚴(yán)重的裂縫形式，并將在以后的文章中陸續(xù)討論其它結(jié)構(gòu)形式的建筑裂縫。實(shí)例分析（一）工程概況某工程綜合實(shí)驗(yàn)樓，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架－剪力墻，其中地下部分一層，地上部分為12層。該建筑于1988年完成設(shè)計(jì)，約上世紀(jì)90年代初期建造完畢。建筑平面近似呈“Z”形，總長(zhǎng)75.6米，總寬37米，總高45.6米，建筑面積約為17300平方米。結(jié)構(gòu)平面簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖標(biāo)準(zhǔn)層裂縫分布示意圖，其中在縱軸L和M之間設(shè)置凈距為100mm的變形縫縫將該建筑分為兩部分。該綜合實(shí)驗(yàn)樓基礎(chǔ)采用天然基礎(chǔ)，地基承載力為150kPa。該建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，其重要性系數(shù)γ=1.0，該建筑位于地震烈度區(qū)劃圖的8度區(qū)，框架抗震等級(jí)為二級(jí)，剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)。該建筑一直正常使用至今，現(xiàn)在業(yè)主進(jìn)行重新裝修時(shí)，發(fā)現(xiàn)幾乎每層?xùn)|西側(cè)樓板上部都有明顯的近45o斜裂縫（地板裝修為木地板加地毯，使用期間無(wú)法發(fā)現(xiàn)），個(gè)別細(xì)微裂縫延伸至鋼筋混凝土剪力墻上。（二）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該建筑近似呈“Z”形，但總體東西向較長(zhǎng)，南北向較短，為鋼筋混凝土框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置見(jiàn)下圖標(biāo)準(zhǔn)層裂縫分布示意圖，從圖中可以看出，該結(jié)構(gòu)圖一框架分布在中間部位，剪力墻則位于“Z”形結(jié)構(gòu)兩南北段的東西兩側(cè)端部。中間設(shè)置變形縫。該建筑地下一層為箱形基礎(chǔ)形成的地下室，層高4米；地上部分共12層，最大柱網(wǎng)為7.2米×7.2米，框架柱截面尺寸多數(shù)為600mm×600mm、框架梁截面尺寸多數(shù)為300mm×700mm，剪力墻厚度四層及以下為300mm、四層以上為250mm。鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)三層及以下為C30、三層以上為C25。填充墻分別為磚和加氣混凝土砌塊兩種形式，并均有拉結(jié)筋與框架柱連接。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，裂縫主要出現(xiàn)在以下部位（詳見(jiàn)上圖標(biāo)準(zhǔn)層裂縫分布示意圖）：2～3軸的E～H之間與J～K之間西端的樓板面，裂縫形式為西北角與西南角沿大約45o斜線形式，縫寬最大達(dá)到2mm，范圍約占半個(gè)柱距，從一層至十二層基本均有，個(gè)別樓板裂縫延伸至鋼筋混凝土剪力墻，但墻上裂縫較細(xì)微，縫寬最大約0.3mm；6～8軸的E～H之間東端的樓板面，裂縫形式為東南角沿大約45o斜線形式，縫寬與范圍與上述1基本相同；8～1/10軸的J～K之間西端的樓板面，裂縫形式為東南角沿大約45o斜線形式，縫寬與范圍與上述1基本相同；17～20軸的E～H之間與J～K之間西端的樓板面，裂縫形式為東北角與東南角沿大約45o斜線形式，縫寬與范圍與上述1基本相同；另外在一些層的5～6軸、13～15軸、15～17軸之間的樓板面有南北走向的裂縫，裂寬最大達(dá)到2mm。綜合上述裂縫，有如下特點(diǎn)：較嚴(yán)重的裂縫均分布在建筑物西北、西南和東北、東南約沿45o方向的鋼筋混凝土樓板面，而此處正是結(jié)構(gòu)大片剪力墻所在部位，裂寬最大達(dá)2mm，并且有少數(shù)裂縫延伸至剪力墻，但剪力墻裂寬較小，在0.3mm以下；其余裂縫分布基本均在東西兩端沿南北走向的板面。（三）裂縫產(chǎn)生原因分析根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，得知較嚴(yán)重裂縫均分布在建筑物的各段東西外圍角部約沿45o方向的板面。下面分別從結(jié)構(gòu)布置與樓板承載力有限元分析方面對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。從結(jié)構(gòu)竣工圖可以看出，該框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的框架位于結(jié)構(gòu)中部，大片剪力墻分別在建筑物外圍的各個(gè)角部，也正是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得知的裂縫較嚴(yán)重的部位。對(duì)于框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，也正是由于大片剪力墻分布于建筑的外圍，溫度荷載不容忽視。下面采用計(jì)算程序SAP2000取標(biāo)準(zhǔn)層建模對(duì)樓板進(jìn)行包括溫度荷載作用下的靜力有限元分析。主要考慮的荷載為：自重恒載（3.5kN/m2）、活荷5.0kN/m2）、溫度荷載：考慮50攝氏度的溫度變化（北方地區(qū)）等。樓板內(nèi)力分析結(jié)果見(jiàn)圖二為溫度荷載作用下樓板面的應(yīng)力,由圖中可以看出，考慮溫度荷載變化后樓板面的應(yīng)力分布，在該建筑物角部板面混凝土沿45度方向拉應(yīng)力較大，因而，在多數(shù)層的角部會(huì)出現(xiàn)45度斜裂縫；另外由圖二看圖二溫度荷載作用下板面應(yīng)力圖（一）出，與中間板面的東西向拉應(yīng)力也較大，因而該處板面會(huì)有南北走向通長(zhǎng)的裂縫?，F(xiàn)在多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行類似常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮溫度荷載的作用，但從以上實(shí)例分析類似大片剪力墻分布在建筑外圍時(shí)溫度荷載不容忽視。其實(shí)從以上分析中可知，如果該結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)計(jì)布局加以調(diào)整，把大片剪力墻設(shè)置在建筑的中間部位，這些溫度裂縫將明顯減少（左圖三即把剪力墻調(diào)整到建筑中部位置得出的溫度荷載下的板面應(yīng)力圖，圖中可看出板面應(yīng)力分布比較均勻，無(wú)太大拉應(yīng)力區(qū)域）；另外，如果即使結(jié)構(gòu)布局不變，在設(shè)計(jì)樓板配筋時(shí)，在這些樓板角部的板面適當(dāng)設(shè)置角筋、其它圖三溫度荷載作用下板面應(yīng)力圖（二）板面設(shè)置負(fù)筋，以承擔(dān)溫度荷載在板面產(chǎn)生的拉應(yīng)力，也能有效地防止和減少溫度變化產(chǎn)生的裂縫。三結(jié)論以上分析得知，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到大片剪力墻的位置，盡量不要分布在建筑外圍，以減少溫度裂縫，如果有特殊原因必須放置在外圍，應(yīng)在樓板以及與其相連的剪力墻中適當(dāng)增加配筋，以抵御溫度荷載引起的裂縫。其實(shí)即使是磚混結(jié)構(gòu)、純剪力墻結(jié)構(gòu)等也應(yīng)該考慮溫度荷載的影響，防止和減少類似裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，防患于未然，減少不必要的糾紛和人力、財(cái)力的浪費(fèi)。參考文獻(xiàn)[1]李惠強(qiáng)，建筑結(jié)構(gòu)診斷鑒定與加固修復(fù)，華中科技大學(xué)