混凝土结构历经时间的洗礼都会出现我们常见的结构裂缝,当然,微小的裂缝固然不可怕,但它却是结构出现安全隐患的征兆。那么,工业厂房混凝土结构产生裂缝都有哪些原因?应该如何治理?
随着社会的发展,经济步伐加快,工业建筑发挥着日益重要的作用。工业厂房规模也是日益庞大,结构形式日趋复杂,在整个工程中占主要地位。
现阶段,工业厂房普遍存在有裂缝的问题,严重时会涉及结构安全,所以裂缝问题自然成为工业厂房建设预防的重点。
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结构裂缝的种类和形成原因
按照裂缝产生原因的不同可以划分为以下三类:
(一)由外荷载作用形成的裂缝
即按常规计算的主要应力引起的裂缝。厂房混凝土结构在受到外荷载(动荷载、静荷载及许多结构实际工作状态超出设计所产生的应力)的作用下,超过了自身的抗拉强度而产生的裂缝称为荷载裂缝。尤其是带吊车梁的工业厂房更容易出现此裂缝。
(二)由结构变形引起的裂缝
由于温度、混凝土收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝。混凝土结构具有热胀冷缩的性能。结构在受到温度作用时发生变形,当变形受到约束时所产生的约束应力超过混凝土抗拉强度时,便会出现温度裂缝。混凝土在硬化过程中,由于水泥水化热致使内部温度升高,水分散失过快产生收缩而出现裂缝,这种干缩裂纹同样也属于温度裂缝。
(三)由外荷载的作用,结构次应力引起的裂缝
次应力指常规不计算的外荷载应力。如屋架支撑端按铰接节点计算,但实际混凝土屋架节点有弯距和切力;由于地基土质差别大;混凝土结构的持力层坐落在软弱土层;建筑物平面结构复杂,在横、纵单元交叉处基础密集;建筑物整体刚度差,刚度不对称都会引起不均匀沉降,导致混凝土结构产生裂缝。
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加固技术介绍
依据《混凝土结构加固技术规范》,混凝土结构加固方法有:加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力加固法、外部粘钢加固法、碳纤维布加固法等。
(一)加固工作程序
针对结构可靠性等级,提出最佳加固方案。根据加固方案进行加固设计,考虑适当的施工方法及合理的构造措施。
(二)加固技术介绍
1、加大截面加固法
加大截面加固法是建筑加固改造中通过增大原构件截面面积或增配钢筋,以提高其承载力和刚度,或改变其自振频率的一种直接加固法。在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯、斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。
2、粘钢加固法
将钢板采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面,使钢板与混凝土形成统一的整体,利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。但是,粘钢存在着应力滞后现象。施工时原构件的负载越大,应力滞后越多。此外,施工质量和粘结剂质量对加固有较大影响。
3、低压注浆法
该方法适用于裂缝宽度在0.2~0.3mm的混凝土缝修补,它是在裂缝中注入树脂或水泥类材料,以提高其防水性及耐久性。对于未贯通的裂缝,注浆法难以将浆液注入到内部,注入压力太大时,还有可能使裂缝宽度扩大。所以,目前多采用低压低速注入法。
4、预应力加固法
即采用外加预应力的钢拉杆或撑杆,对结构进行加固的方法。适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占用空间小的混凝土承重结构。此法不宜用于处在温度高于60℃环境下的混凝土结构,否则应进行防护处理,也不适用于混凝土收缩量变大的混凝土。
5、改变结构传力途径加固法
主要可分为两种:
(1)增设支点法:通过增设支承点使得结构的计算跨径减少,从而改变结构的内力分布,提高结构的承载能力的加固方法。比如,在梁、板等结构的中间增加一个支撑点,增加了结构的跨数、减少了跨径,因此,结构的承载力大大的增加,而且可以增大结构的刚度,减少结构的挠度。
(2)托梁拔柱法:是在不拆或少拆上部结构的情况下,拆除、更换、接长柱子或拆除墙体的一门综合性技术,包括相关结构加固技术、上部结构顶升技术及断柱技术等。适用于要求厂房使用功能改变,增大空间的老厂改造的结构加固,其中双托梁反牛腿托梁拔拄,则适用于保留上柱的型钢结构的加固。
古镇辉煌灯饰城增柱托梁托换工程
托换前后对比图
6、外包钢加固法
即在混凝土构件的四周包上型钢对其进行加固,加固后可以不增大构件截图尺寸,但是去可以大幅度的提高混凝土上构件的抗压能力。适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度地提高承载力的混凝土结构的加固。
此外,以下房屋情况也应及时进行房屋结构加固措施:
原有的建筑物使用功能改变,部分结构构件需要进行结构加固处理;
原有的建筑物在屋顶或室内加层,因荷载增加,相关的结构部件需要进行结构加固处理;
建筑物内原有的部件妨碍使用,需要拆除,原结构的传力途径发生变化,需要进行结构加固处理;
建筑物内新增机电设备、电梯、扶梯等,设备基础为止荷载增加,需要进行结构加固处理;
电梯、楼梯平面位置发生变化,原有楼梯拆除,封楼板洞口、新开洞口均需要进行结构加固处理;
在建工程由于设计变更或施工错误,局部位置的拆除改造等均需要进行结构加固处理;
原有建筑物超期服役,但又没有条件拆除重建的建筑物,结构主体需要进行结构加固处理。