原创《普陀区某过街楼裂缝原因分析》
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0 引言
《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068—2001)中指出,建筑结构的可靠性是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力,对其概率的度量称为结构可靠度.这里“规定的时间”,一般是指设计基准期,对既有建筑而言,一般是指后续使用年限；“规定的条件”是指正常设计、正常施工和正常的使用条件,不包括人为过失的影响；“预定的功能”则是在正常施工和使用时能承受可能出现的各种作用（即安全性）,在正常使用时具有良好的工作性能（即适用性）,在正常维护下具有足够的耐久性,以及在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性.
由建筑结构的可靠性定义可以看出,一个建筑结构要完成“预定的功能”,必须在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护的条件下进行,而在实际工程中,人们往往只重视正常设计、正常施工和正常使用,对正常维护这个规定的条件有所忽视.事实上,在工程中经常会遇到许多由于缺少日常维护而导致结构承载力失效的情况.本文将结合案例分析其由于缺少日常维护管理而导致出现严重裂缝的情况.
1 工程概况
普陀区某过街楼为一幢单层的钢筋混凝土梁柱结构房屋,建造于上世纪80年代.房屋东西向总长约8.30m,南北向总宽约14.90m,室外地坪至过街楼楼面总高约4.10m.过街楼的柱网轴线尺寸分别为8.3m×3.5m、8.30m×4.00m、8.30m×5.40m,混凝土柱截面尺寸均为250mm×250mm,南北向混凝土连梁及 轴封口梁截面尺寸均为250mm×350mm,东西向混凝土主梁的截面尺寸为250mm×900mm,屋面为160mm厚的现浇混凝土楼板.其中,过街楼的混凝土梁均为上翻梁,混凝土梁板与混凝土柱之间为二次浇筑,其节点不是整浇节点,而是混凝土梁搁置在混凝土柱顶,搁置长度仅为70～100mm（图1、2）.
本世纪初,使用单位在该过街楼的一层局部增设了填充墙,围成商铺和门房使用.使用不久即发现该过街楼的一侧混凝土柱顶开裂,横向混凝土主梁的跨中顶部也出现了明显的垂直裂缝.
2 现场检测结果
2.1 结构布置与主要构件截面尺寸检测
由于委托方未提供过街楼的相关图纸资料,我们对过街楼的建筑、结构布置情况及主要结构构件截面尺寸进行现场测绘,测绘结果如图1、2所示.
2.2 过街楼混凝土强度和配筋检测
根据现场条件,采用回弹法对房屋的部分混凝土柱、梁的强度进行抽样检测,检测结果表明实测混凝土构件的强度达到了C20的要求.对混凝土柱、梁的配筋进行检测,混凝土柱纵向配筋4φ16,箍筋φ6@200,无加密区；混凝土梁的梁底配筋为4φ25,梁顶配筋为2φ16,箍筋为φ6@200.
2.3 过街楼损伤情况调查
对过街楼主要结构构件的损伤情况进行现场调查,结果表明过街楼目前存在的主要问题是：①在③轴位置主梁搁置处的混凝土柱柱顶处,局部混凝土碎裂（图3）；②沿②轴处,东西向混凝土主梁存在竖向贯穿裂缝,裂缝由梁顶垂直向下延伸至楼板,宽度在0.5～2.0mm之间,上宽下窄（图4）.
2.4 过街楼楼板板底相对高差测量
采用全站仪测量该过街楼楼板板底的相对高差,以反映过街楼屋面的变形情况,测量结果包括原始施工误差、测量误差和累计总体变形在内（图5）.由测量结果可知,在测量范围内,屋面南北向无明显的变形规律,东西向则为东侧相对较低,③轴处比②轴处楼板低约13～37mm,平均值约为30mm.这说明由于柱顶的混凝土开裂,东西向混凝土主梁东端出现了一定下挠现象,以②轴作为支撑点,东西向混凝土主梁的挠度达到1/165左右.
3 损伤原因分析
根据现场检测和调查可知,过街楼目前存在较严重的裂缝损伤和变形情况,无论是混凝土结构构件的裂缝宽度还是混凝土主梁的变形,均超过了《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB 50292—2015）中混凝土构件安全性鉴定要求的du级.因此,该过街楼存在较严重的安全隐患,需要马上对其进行维修和加固处理.
在对其进行维修加固处理前,首先应对其产生裂缝损伤和变形的原因进行分析,防止今后再次发生类似事故.
调查结果表明,该过街楼混凝土构件裂缝和变形的出现时间较不寻常.该楼建造于上世纪80年代,正常使用至本世纪初,均无明显的损坏现象；裂缝是在梁下砌筑了填充墙后出现的.
从正常的结构受力分析,在梁下砌墙后,梁上的部分荷载可以通过填充墙传递至地基,无论是过街楼的混凝土梁还是混凝土柱,其承担的荷载均有所降低,因此,填充墙的砌筑应该不是造成过街楼混凝土梁、柱裂缝的原因.同时,对过街楼结构构件的承载力验算分析结果表明,在正常使用条件下,按实测的混凝土强度和配筋,即使按上人屋面的荷载考虑,混凝土梁、柱的承载力、柱顶的局部受压承载力均满足要求.这也解释了为什么在过街楼早期使用过程中未发生明显损坏的原因.
然而,在改建后,在混凝土构件承受荷载明显减小的情况下却出现了损伤现象,其原因与原结构的设计和施工关系不大,而应与后期使用过程的荷载变化有关.
进一步调查结果表明,该屋面存在明显的积水痕迹（图5）.同时,用户也反映,该屋面逢雨天会有明显的积水现象.实际调查发现,该屋面混凝土梁与混凝土板交接处预留的排水口由于长期未清理,已基本被全部堵塞.由于该过街楼屋面的混凝土梁均为反梁,当排水口被堵塞后,屋面的积水无处可排,当雨量较大时,就会在屋面出现较深的积水.考虑到该混凝土梁上翻高度达到750mm左右,则理论上积水深度也会达到750mm,该附加荷载远远超过了设计考虑的屋面荷载.
验算结果表明,当考虑发生屋面积水等不利工况时,由于东西向混凝土梁在③轴处混凝土柱顶的搁置长度相对较短（仅为70～100mm）,在较大的荷载作用下,③轴处柱顶混凝土局部受压承载力不足,使得柱顶局部混凝土被压坏,并发生较大的压缩变形,从而导致东西向混凝土梁在③轴处的支座发生向下的位移.实测结果表明,向下的位移平均达到了30mm.由于②轴处砌有砖墙,在③轴处梁端发生支座位移后,梁的受力状态发生变化,该梁由原来的简支梁变成②轴砖墙（位于梁跨中）中支座的双跨梁.②轴处主梁梁顶由受压变为受拉状态,在③轴处柱顶发生较大的压缩变形后,②轴处梁截面承载力难以满足要求,从而导致该处梁顶发生竖向贯穿裂缝,裂缝上宽下窄.
由以上的分析结果可知,该过街楼存在的损伤问题主要是由于房屋缺少日常维护造成排水口堵塞,使得屋面积水,导致屋面超载而形成的.
4 加固处理
鉴于该过街楼存在严重的损伤现象,已难以满足安全性的使用要求,决定采用扩大截面法对混凝土构件进行加固处理,同时,要求物业管理部门定期对该屋面的排水系统进行清理,避免堵塞现象的发生.加固后至今,该过街楼的使用状况良好,未发现新的损伤现象.
5 结论
由以上的事故案例分析,我们可以得出如下结论：
（1）要确保房屋结构的安全使用,除了要保证其正常设计、正常施工和正常使用外,也要注重房屋结构日常的维护工作,特别是屋面积水问题.对于某些特殊的结构,如果不能及时解决屋面积水问题,会造成较大的附加荷载.当其作用效应超出混凝土构件的抗力后,就会导致混凝土构件的破坏.
（2）对于某些特殊的结构,除了要注重混凝土构件本身的承载力外,还需要注意其局部受压承载力,在某些不利情况下,可能会发生局部受压破坏.
（收稿日期：2018-04-24）
裂缝论文参考资料：
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