混凝土屋架裂缝产生的原因及解决对策

摘要：混凝土屋架裂缝是一个很普遍的技术问题，工程的破坏与倒塌大多是从小裂缝的扩展开始的。通过对混凝土屋架裂缝开展的调查、试验、研究，得知混凝土材料裂缝的出现是其内部结构发展的结果，文章对混凝土屋架裂缝产生的原因及其解决对策进行了一些分析。

关键词：混凝土屋架；裂缝；原因；解决对策

0 前言

随着国民经济的快速发展和基本建设规模不断扩大，混凝土屋架在建设工程中的应用日益广泛。在工业与民用建筑中，屋架是房屋的重要结构构件之一，建筑工程的施工单位在近十年来生产了各种类型的钢筋混凝土屋架，并遇到了各类型的裂缝事故。有的经采取措施后防止了裂缝的产生；有的经处理后仍在工程上使用，未再发现问题；有的经处理后降级使用；损坏严重者则报废处理。根据多年的工程实践经验，对其产生的原因及解决对策做一简要分析。

1混凝土屋架裂缝的产生原因

1.1弦杆横向裂缝

屋架平卧重叠浇灌生产，在养护期间，弦杆上表面曾出现大量垂直于杆件的细微裂缝，缝宽在0.1 mm左右。产生原因主要是养护不好，表面失水过快，表层湿度，温度收缩受到下部混凝土或胎模的约束而引起开裂。屋架制作时，隔离剂涂刷不好，也会引起这种裂缝。如某厂生产车间的18 m折线形屋架，端部第二个支墩处底模漏涂隔离剂，结果该处粘结，起模时上弦被拉裂，裂缝宽度达2 mm。对细裂缝一般不做处理。裂缝宽度在0.1 mm左右的用环氧树脂浆液涂刷封闭，粘模断裂的在上弦第一节间用钢套箍加固。

1.2端部纵向裂缝

预应力屋架张拉时，有时在端部出现纵向裂缝，缝宽0.05 mm~0.1 mm。原因是在放张后，出现与预应力方向垂直的拉应力引起的。消除措施是在屋架端部适当加构造箍钢筋，提高抗裂性。处理时，采用环氧树脂浆液封闭处理。

1.3下弦纵向裂缝

产生原因是制作时拔管过快或过晚，冬季施工孔道灌浆时，如保温不好，孔道内灰浆受冻也会引起下弦纵向开裂。处理时对一般裂缝采用环氧树脂表面封闭；对裂缝比较严重且伴有混凝土坍陷的，应凿去局部混凝土，用高标号细石混凝土捣实修补。

1.4腹杆端部裂缝

这种裂缝是屋架在起模、运输，拼装过程中受外力作用而引起的。如某车间24 m预应力屋架块体拼装时支撑不牢，屋架倾斜将腹杆压裂。处理时，裂缝用环氧树脂处理后改用于伸缩缝处。

1.5上、下弦斜向裂缝

在屋架制作过程中，由于地基局部下沉或隔离层失效与底模粘结，脱模时受扭，或运输中受碰冲、振动，或堆放时倾斜等原因，使屋架上、下弦出现斜向裂缝。

2 防止混凝土屋架裂缝产生的原因

2.1控制下弦裂缝

下弦是一个拉杆(如考虑下弦自重产生的弯曲影响，就是弯曲受拉杆件，不过其弯曲应力很小)，它虽然是一个钢筋混凝土杆件，但受力主要是靠纵向钢筋，混凝土的设计受拉强度很低(300号混凝土为17.5公斤力/厘米)，施工时制作混凝土屋架下弦对纵向钢筋的要求是很严格的。

1.下弦钢筋宜选用螺纹钢筋，因为螺纹钢与混凝土的握裹力好，在下弦受拉时，对防止出现裂缝及控制裂缝宽度都有好处。

2.现在下弦钢筋一般都是采用Ⅱ级钢[1]，设计受拉强度Rg=3400公斤力/厘米2。如因材料供应问题而改用Ⅲ级钢时，所以不得采用Ⅲ级钢的设计受拉强度(Rg=3800公斤力/厘米2)，只能用Ⅱ级钢的设计受拉强度。因为钢筋混凝土受拉杆件的钢筋受拉强度用高了，在屋面使用荷载下，屋架下弦杆混凝土就伸长变形，容易出现裂缝，其裂缝开展往往易超过规范所规定的最大裂缝宽度允许值。

3.如屋架下弦杆钢筋直径规格不全，需要进行钢筋直径代换时，宜选择小直径钢筋。因为钢筋直径小了，根数可多一些，这样钢筋与混凝土的接触面大，有利于增加混凝土与钢筋的握裹力，对防止出现裂缝及控制裂缝宽度都有利，屋架在屋面使用荷载下一旦出现裂缝，裂缝往往都是细而密。

4.如屋架下弦纵向钢筋长度不够，需要对焊连接时，应先进行钢筋对焊，随后对钢筋进行冷拉，这样可对钢筋对焊接头进行一次受拉考验。

5.对于下弦纵向钢筋，建议均进行冷拉处理(但不得用其冷拉后的钢筋强度)。因冷拉对钢筋亦是进行一次调直处理，这样对防止下弦出现裂缝及控制裂缝扩展都有好处。同时钢筋由于冷拉而伸长，亦可附带得到一些经济效益。

2.2保证上弦混凝土质量

屋架上弦一般是属于小偏心受压杆件，主要由上弦混凝土来抵抗弯压应力，

因此保证上弦混凝土的施工质量具有特殊的重要意义。某工程由于上弦混凝土施工质量不好，混凝土标号达不到设计要求，曾作破坏试验，结果下弦钢筋还未达到流限，上弦即提前脆断破坏。所以在施工浇灌混凝土时，对于上弦一定要认真施工:

1.要确保混凝土的设计标号，严格控制水灰比。

2.混凝土须振捣密实，并做好养护。

3.箍筋的绑扎与弯钩，必须符合施工规范要求。对于受压杆件及小偏心受压杆件，箍筋施工质量对混凝土受压承载能力起着重要的作用。

2.3节点施工

节点是几根杆件的汇合点，在这些杆件中，有拉杆，有压杆，所以节点中的应力是比较复杂的。按规定受压腹杆的纵向受力钢筋伸入上、下弦节点内的锚固长度不得小于20d(d为钢筋直径)[2]；受拉腹杆的纵向受力钢筋，按规定伸人上弦节点内的锚固长度不得小于30d，伸人下弦节点内的锚固长度不小于35d，且宜伸到下弦下排钢筋处。为了满足各杆件纵向受力钢筋的锚固长度，伸入节点内的钢筋往往是互相交叉的。加上节点内的箍筋较密，所以绑扎钢筋和浇灌节点混凝土时，都需要精心施工以保证质量。

2.4扶直、吊装屋架时应该注意的问题[3-5]

在扶直屋架时要防止受扭；吊装时要防止屋架上弦出现较大的拉应力和下弦出现较大的压应力。因为屋架设计时上弦受压，下弦受拉，所以在施工吊装时，一定要按照设计吊点进行吊装。发现有疑问或要求改变吊点位置时，应事先与原设计人商量，取得同意后再改变吊点位置。改变吊点位置(往屋架跨中移动，这样吊索可以短一些，吊索的高度可以小一些)会造成屋架上弦杆出现拉应力，下弦杆由于受压而失稳并向侧向(平面外)挠曲，促使上弦开裂(出现多条裂缝，裂缝上宽下细，从上弦杆的上缘开始往下发展)，因此屋架在吊装时，其受力状态应接近于屋架堆放时的受力情况[6]。

处理措施:

1)上下弦已斜向断裂破碎的，报废不用；

2)裂缝严重，但尚未破碎、裂透的，将裂缝部位钢筋保护层打去，外包钢丝网一层，如钢筋扭曲伸长已达到流限，则加焊短受力钢筋及箍筋(或钢丝网)，重灌一层厚3.5 cm的细石混凝土，并加强养护；

3)一般下弦横向、斜向裂缝用环氧树脂玻璃布封闭，在每孔内加1根预应力钢丝加强；

4)封闭后用于伸缩缝处(或端跨)。经处理后使用数年，未发现问题。

对于混凝土屋架裂缝事故的处理还存在一些要进一步解决的问题，首先是要重视处理前的鉴定工作，弄清楚产生裂缝的原因，裂缝损伤的程度以及要求达到的目的。通过查看资料[8]，分析和计算以及现场测试，做出综合评定，必须严格控制屋架的成型质量、严格控制混凝土的施工质量和屋架吊装的质量控制。在混凝土屋架裂缝事故处理中，应引起重视的问题较多，这些问题将有待于进行更深入的研究，并在实际工作中加以应用。

参考文献:

[1]钟善桐.钢管混凝土结构[M].哈尔滨:黑龙江科技出版社，2009.

[2]袁国干.配筋混凝土结构设计原理[M].上海:同济大学出版社，2011.

[3]卓尚木.钢筋混凝土结构事故分析与加固[M].北京:中国建筑工业出版社,2008

[4]周国均,牛青山,陈凤英.混凝土工程裂缝调查及补强加固技术规程[M].北京:地震出版社,2011.