剪力墻豎直裂縫分析

剪力墻豎直裂縫解析剪力墻豎直裂縫解析剪力墻豎直裂縫解析剪力墻豎直裂縫解析剪力墻豎直裂縫解析一、工程大要13#樓地下室長(zhǎng)62.75m，寬51m,層高3.95m。地下室柱間距為3.9m至6.3m，地下室外剪力墻厚300mm。構(gòu)造采用的是連續(xù)剪力墻，采用C40P6的商品砼。施工工藝上采用剪力墻、底板和頂板分開(kāi)澆筑，地下室外剪力墻砼澆筑量約200m3，混凝土于2010年11月二、地下室外剪力墻裂縫的特色和性質(zhì)外模于11月開(kāi)始拆模，于第三天切割止水螺栓頭的木工發(fā)現(xiàn)裂縫，我們就出現(xiàn)的裂縫的部位、長(zhǎng)度、寬度、裂縫的形式進(jìn)行觀察，經(jīng)過(guò)觀察：裂縫由上而下，走向與底板成垂直狀態(tài)，裂縫到頂板暗梁底至，終究板暗梁頂至，裂縫寬度在0.2mm左右，分布比較有規(guī)律，三條均分布在柱邊0.3~0.5m的位置，且是在4.8m與6.3m跨間的柱邊，而裂縫在較大跨一邊。解析：綜合目前對(duì)裂縫的研究現(xiàn)狀，鋼筋混凝土剪力墻的裂縫一般可分為表面不規(guī)則裂縫、貫穿性裂縫。表面不規(guī)則裂縫一般出現(xiàn)在混凝土澆注后不久，分布于墻體表面，此種裂縫既寬又密，但深度一般不大，多因養(yǎng)護(hù)不足而產(chǎn)生，對(duì)構(gòu)造構(gòu)件影響一般不大，且易于治理。豎向貫穿性裂縫一般發(fā)生在混凝土澆注后若干天后（一般拆模后不久），由下而上，走向與樓面湊近垂直，有的通至樓面板底但不穿過(guò)樓層，縫寬一般為0.1～0.3mm，個(gè)別可達(dá)0.4～0.5mm甚至更深，縫深一般較大，最深者可貫穿墻體。由此解析可知13#樓裂縫屬于豎向貫穿性裂縫。三、裂縫產(chǎn)生的原因解析一般情況下，工程中構(gòu)件裂縫產(chǎn)生的主要原因可分為兩大類：一是動(dòng)、靜荷載和其他各種外荷載引起的裂縫；二是由混凝土內(nèi)外溫差、縮短或地基不均勻沉降等變形荷載引起的裂縫。其他，設(shè)計(jì)體型和構(gòu)造部署也是產(chǎn)生裂縫的一個(gè)重要原因。解析：依照力學(xué)原理來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生裂縫的原因不同樣，所產(chǎn)生裂縫的分布、裂縫的形狀也不同樣。若由主應(yīng)力與次應(yīng)力的原因產(chǎn)生的裂縫大多與構(gòu)件的長(zhǎng)邊方向是呈45°分布，也就是工程、力學(xué)上常提起的45°斜裂縫。經(jīng)過(guò)我們拆掉外模后所觀察到的，還沒(méi)有施加外荷載時(shí)，已經(jīng)產(chǎn)生了初期裂縫，且裂縫幾乎垂直于底板，分布比較有規(guī)律，大多分布在柱邊的地址，這與大多數(shù)相似工程的地下室剪力墻產(chǎn)生的裂縫分布及形狀一致。所以，不難解析，該剪力墻裂縫的成因不是由應(yīng)力產(chǎn)生的，而是由變形變化引起的。綜上解析13#樓裂縫成因最有可能是：砼縮短裂縫；強(qiáng)拘束裂縫，建筑體形引起裂縫；表層素混凝土厚度的影響的裂縫。1、砼縮短的三種情況1.1、干縮。砼在制備過(guò)程中，水泥和摻合料與水拌合后體積膨脹，但在入模成型后，隨著砼水化作用的發(fā)生，砼中的部分水份被吸取部分水份被蒸發(fā)，體積有必然的減小。干縮量與水泥用量、水灰比的大小有關(guān)。水泥用量多、水灰比小的砼其縮短亦大。同時(shí)砼縮短量與天氣有關(guān)，夏季氣溫高，天氣干燥，砼中水份蒸發(fā)快，縮短也快。砼體積縮短，使砼產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)縮短快和縮短大時(shí)砼就會(huì)產(chǎn)生裂縫，干縮裂縫一般都是表面的，不規(guī)則和不連續(xù)的。干縮裂縫在施工中發(fā)生，也能在施工中辦理好。外界溫度的變化產(chǎn)生砼縮短。1.2、砼內(nèi)部溫度變化產(chǎn)生縮短裂縫。依照實(shí)質(zhì)測(cè)定，砼從攪拌機(jī)出斗就有水化熱產(chǎn)生，溫度由低到高，到砼成型今后第3-4天，水化熱到達(dá)巔峰，其溫度較自然溫度高升30-40℃，今后漸漸下降，半個(gè)月今后湊近自然界溫度。與地下室墻連體的部分框架柱，斷面邊長(zhǎng)都大于1m，屬大體積砼，水化熱高，表面裸露在空氣中，散熱快，內(nèi)部砼熱量發(fā)散不出來(lái)，內(nèi)外溫差大，若采用措施不當(dāng)，表面砼就會(huì)產(chǎn)生裂縫。對(duì)于框架柱與外墻連體的節(jié)間來(lái)講，大體積砼的框架柱可視為一個(gè)較大的熱源體，而與之連體的墻體薄，且與外界空氣接觸面較大，散熱快。當(dāng)框架柱砼內(nèi)大量發(fā)熱膨脹時(shí)，墻體已開(kāi)始降溫縮短，由于連接在一起的兩個(gè)構(gòu)件之間產(chǎn)生溫差，變形不同樣步協(xié)調(diào)，在柱子周邊和墻中間出現(xiàn)裂縫是吻合規(guī)律的。由此可知商品砼中水泥品種、水泥用量、骨料粗細(xì)及外加劑是致使裂縫的主要原因之一。自然由于剪力墻養(yǎng)護(hù)不足，墻體表面積大水分別失快，體積縮短大，而內(nèi)部濕度變化相對(duì)較小，體積縮短較小，表面縮短變形碰到內(nèi)部混凝土的拘束而產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起混凝土表面開(kāi)裂。墻體模板的拆掉時(shí)間過(guò)早，混凝土表面溫度急巨變化，產(chǎn)生較大的降溫縮短，表面碰到內(nèi)部混凝土的拘束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力（內(nèi)部混凝土溫度變化相對(duì)較小，受自拘束而產(chǎn)生壓應(yīng)力），而混凝土初期抗拉強(qiáng)度和彈性模量較低，所以出現(xiàn)墻體表面較淺范圍內(nèi)的裂縫。2、強(qiáng)拘束引起裂縫拘束是對(duì)構(gòu)造構(gòu)件活動(dòng)和變形的限制，拘束分為內(nèi)部拘束和外面拘束。①地下室屬連續(xù)超靜定構(gòu)造，它的內(nèi)部拘束主要有：砼墻內(nèi)配筋對(duì)砼縮短變形的拘束；墻體內(nèi)縮短變形小的部分對(duì)縮短變形大的部分的拘束；墻體內(nèi)暗柱、暗梁對(duì)墻板縮短變形的拘束；長(zhǎng)度大的砼墻，墻端與墻中縮短變形的相互拘束。②外面拘束主若是超靜定構(gòu)造的節(jié)余聯(lián)系，如墻體以下的基礎(chǔ)和底板，墻體頂上的樓板或梁，墻體兩端的附墻柱或電梯井筒等。當(dāng)墻體砼縮短變形產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，若外拘束很強(qiáng)，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不能夠造成拘束變形時(shí)，則墻體砼出現(xiàn)開(kāi)裂，特別是初期砼簡(jiǎn)單開(kāi)裂，由于砼初期抗拉強(qiáng)度較低。墻體的最大外拘束應(yīng)力一般都產(chǎn)生在外拘束的邊緣，即墻體與柱、筒體、基礎(chǔ)、底板、梁等交接處。但實(shí)質(zhì)裂縫其實(shí)不是在墻與拘束體的交接處，而是走開(kāi)0.3～0.5m，其原因是裂縫由拘束產(chǎn)生，反過(guò)來(lái)拘束又能推遲裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的擴(kuò)展，這就是人們常說(shuō)的“模箍作用”。3、建筑物的形體及構(gòu)造構(gòu)件斷面對(duì)墻體裂縫的影響。①墻、柱連體的影響。地下室墻與部分框架柱連體，框架柱斷面大，墻板厚度小，柱墻連接斷面變化大，不利于防范墻體裂縫，其原因除了柱墻砼水化熱產(chǎn)生溫差縮短變化和大柱子給墻板增加拘束造成墻體裂縫以外。②建筑物平面形狀的影響。經(jīng)觀察，凡矩形、方形、梯形等直線段比較的平面形狀，墻體產(chǎn)生裂縫的很多，而曲線、弧線和折線很多的建筑物墻體裂縫卻極少。由于直線是兩點(diǎn)的最短距離，直線墻縮短變形的內(nèi)拘束較大，直線方向無(wú)伸展的余地。而曲線、弧線、折線有必然的伸展余地，內(nèi)拘束力比直線墻小。③建筑物體形的影響。由于追求建筑藝術(shù)造型的雅觀，現(xiàn)代建筑造型越來(lái)越復(fù)雜，豎向高低參差，橫向凸出凹進(jìn)，大大增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，亦增加了結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的機(jī)遇。有些是使用功能的要求，如高層建筑多數(shù)在負(fù)一層樓設(shè)車庫(kù)，車道外墻與大樓地下室外墻訂交處如若辦理不好，亦較簡(jiǎn)單產(chǎn)生裂縫。為了達(dá)到在有限的土地上建較大面積的建筑物，所以經(jīng)常在一個(gè)裙房或一個(gè)地下室上建兩幢高層塔樓，由于荷重不同樣，地基和基礎(chǔ)壓縮的差異，在兩幢塔樓與裙房連聯(lián)系處的墻板和梁上都較簡(jiǎn)單產(chǎn)生裂縫。由2、3點(diǎn)的解析就不難得出13#樓外剪力墻裂縫部位、形式。4、表層素混凝土厚度的影響施工中，由于構(gòu)造方面的原因，混凝土表層厚度偏大，加上溫州的混凝土粗骨料的質(zhì)量不是很可觀（細(xì)砂及含泥量），致使混凝土開(kāi)裂，原因常有有以下幾種。(1)規(guī)范要求防水混凝土迎水面保護(hù)層為5cm，這樣厚的紊混凝土很難不開(kāi)裂。墻內(nèi)豎向鋼筋需穿進(jìn)地梁內(nèi)和梁頂暗梁內(nèi)，水平鋼筋需穿暗柱豎筋，由此會(huì)造成整片墻的鋼筋網(wǎng)片內(nèi)縮，墻外側(cè)紊混凝土厚度偏大，也會(huì)造成裂縫。綜合以上所述，產(chǎn)生墻體裂縫的原因很多，但砼內(nèi)部水化熱的變化所引起的墻體伸縮變形是產(chǎn)生裂縫的主要原因。墻體砼降溫出現(xiàn)溫差及砼縮短當(dāng)量溫差產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)水平拉應(yīng)力σx(y)高出砼抗拉強(qiáng)度時(shí)便會(huì)引起豎向裂縫。砼初期抗拉強(qiáng)度很低，所以這種現(xiàn)象會(huì)經(jīng)常發(fā)生。事實(shí)上，在豎直方向也有應(yīng)力σz的作用，但因墻體高度不大，溫度變形極小，且上部無(wú)拘束作用，又配有豎鋼筋抗拉，故不會(huì)出現(xiàn)水平裂縫。由于墻體兩端與框架柱連接，框架柱是一個(gè)較強(qiáng)的拘束體，當(dāng)水化熱降溫墻體縮短時(shí)，拘束了墻體沿水平方向的縮短變形，致使墻柱連接處及墻中出現(xiàn)裂縫。四、裂縫的預(yù)防和治理措施1）調(diào)整混凝土各組分。如采用高標(biāo)號(hào)水泥，減小水泥用量；盡量使用低水化熱的水泥；嚴(yán)格控制外加劑的品種及用量；砂宜采用中砂，保證石子級(jí)配良好，并嚴(yán)格控制砂石含泥量。2）拆模及養(yǎng)護(hù)。合適延長(zhǎng)剪力墻混凝土的拆模時(shí)間，并且拆模時(shí)不要馬上移走模板，而是先讓模板翻開(kāi)一條縫隙作澆水養(yǎng)護(hù)用，從而改進(jìn)混凝土的養(yǎng)護(hù)環(huán)境以達(dá)到控制墻體裂縫的目的。特別是預(yù)拌混凝土初期水化快，水化熱發(fā)展快，拌合物保水性強(qiáng)，泌水小，為此，施工過(guò)程中應(yīng)特別注意加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)的管理及防范措施的應(yīng)用。施工中當(dāng)混凝土密實(shí)后，應(yīng)盡可能早地覆蓋養(yǎng)護(hù)，及時(shí)噴水，合適延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，這樣，既能夠減少內(nèi)外面溫差，又能夠保證初期濕養(yǎng)護(hù)和后期養(yǎng)護(hù)的最正確收效。3）混凝土中摻加膨脹劑。微膨脹劑由于在必然程度上補(bǔ)償了縮短應(yīng)力，能有效減少混凝土縮短裂縫。4）剪力墻上增開(kāi)"構(gòu)造小洞"。這可能是最有效的方法，經(jīng)過(guò)開(kāi)洞把長(zhǎng)墻變成短墻，減少混凝土縮短變形的拘束，使混凝土縮短應(yīng)力獲取釋放，從而達(dá)到控制墻體裂縫的目的，但必需重新對(duì)構(gòu)造進(jìn)行計(jì)算，保證構(gòu)造的安全及正常的使用功能。5）留置后澆帶。即先澆注后澆帶兩側(cè)混凝土，約兩個(gè)月后當(dāng)混凝土縮短變形趨于穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)，再澆筑留縫部位，從而防范因縮短應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。6）在剪力墻中部設(shè)置暗梁（或設(shè)置頂部暗圈梁）。這樣貫穿性裂縫只能裂到梁底，而不至裂到樓面板底，可有效減小有害裂縫的長(zhǎng)度。7）調(diào)整水平鋼筋配筋方案。將剪力墻水平鋼筋置于豎向鋼筋外側(cè)，有效減小了混凝土保護(hù)層厚度，加強(qiáng)了剪力墻表層混凝土的抗裂性。8）增加抗縮短鋼筋。依照配筋細(xì)而密可抵抗縮短應(yīng)力的原則，合適增加水平鋼筋的配筋率、減小鋼筋直徑而減小配筋間距。其他在對(duì)剪力墻造成拘束的