钢筋混凝土框架梁裂缝分析与处理

钢筋混凝土框架梁裂缝分析与处理

张丽萍

1 工程概况

某高层综合住宅楼工程2004年11月开工，建筑面积25800m2，建筑层数：地下1层；地上26层，基础为人工挖孔桩，建筑结构为框架剪力墙结构，抗震等级为二级。该工程于2005年4月，发现二~四层?鬁轴线框架梁KL114（1）、KL115（1）梁拆模后，侧面出现多道可见的垂直裂缝，其裂缝位置在L103（1A）次梁支座处，在表面观查发现裂缝沿构件截面高度呈上宽下窄状，宽度约0.5mm~1mm，多为表面裂缝，基本未贯穿梁底，且大都分布在跨中区域。

2 裂缝原因分析

①该楼共设8个沉降观测点。根据基础沉降观测结果，由于为桩基础，沉降量均较小，最大沉降量4.4mm，最小沉降量4.1mm，最大差异沉降量仅0.3mm，故可排除基础沉降量过大引起梁体裂缝的可能。

②对梁体在28d龄期进行回弹，测得混凝土强度等级达到C45，符合原设计要求，故可排除梁身混凝土强度等级不足引起梁体开裂的可能。

③该梁结构系夏季施工，合肥地区夏季室外最高温度可达到38℃左右，在阳光直射处则可达到45℃以上，构件混凝土强度等级为C45，混凝土采用商品混凝土，水泥用量过多，粗骨料采用的是连续级配，细石子较多。加之混凝土水灰比过大，坍落度不当，模板过于干燥，拆模后未及时加强覆盖和养护，导致混凝土与外界温差过大，产生

了急剧的体积收缩而出现的这类裂缝。

该梁设计高h=700mm，宽b=300mm，板厚?啄=120mm，梁侧构造钢筋只有1根?准10，加之混凝土在收缩过程中产生拉应力，也容易出现不规则的裂缝。

3 设计计算的复核

现以KL114（1）、KL115（1）框架梁为例进行强度和裂缝宽度复核。该构件的裂缝控制等级应为三级，最大裂缝允许宽度为0.3mm，复核工作分两部分进行。

①按受弯构件验算梁体结构，取最不利情况对梁体结构强度进行验算，按施工图得出：梁截面尺寸为300×700；下部受力钢筋As1=2502mm2；上部支座受力钢筋

As2=1742mm2；混凝土强度等级为C45，fcm=23.5N/mm2。经计算得出作用在梁上综合荷载：q=21.69kN/m；p=94.38kN。

由上部荷载在该梁上所产生的内力

跨中弯矩：M1=1/8ql2+Pa-M2=1/8×21.69×7.12+94.38×

3.62-17

4.88=334.45kN·m

支座弯矩：M2=1/12ql2+1/8Pl=1/12×21.69×7.12+1/8×94.38×7.1

=174.88kN·m 配筋验算

跨中钢筋计算：As11=M/（rs·fy·h0）=334.45×106+/（0.924×310×640）=1824.36mm2

支座钢筋计算：As21=M/（rs·fy·h0）

=174.88×106/（0.963×310×640）

=915mm2

②按受弯构件验算梁体裂缝宽度，其最不利情况应是荷载效应与温度效应产生的弯矩叠加。因该梁是夏季施工的，温差产生收缩变形，梁侧表面收缩大于梁底，因此，冬季温度效应产生的跨中弯矩与荷载效应产生的跨中弯矩是同号的，即二者的影响是叠加的。

而由构件上下表面温差产生的温度弯矩Mt：

Mt=EcIa△t/h=Ebh2a△t/12=33.5×103×300×7002×1.5×10-5×

10/12=61.56kN·m

其中Ec为C45混凝土弹性模量，取33.5×103N/mm2；a为C45混凝土线膨胀系数，取1.5×10-5；I为构件截面惯性矩，矩形时为bh3/12，（b为构件宽300mm，h为构件高度700mm）；△t为构件内外温差，取10℃。

因而M=M1+Mt=334.45+61.56=396.01kN·m

按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）受弯构件公式算得最大裂缝宽度Wmax=0.215mm<0.3mm。

③按受力拉构件验算梁体裂缝宽度。由于