某装配整体式剪力墙结构高层住宅工程框梁裂缝成因分析及处理措施

李 恒 青岛市建筑工程管理服务中心高级工程师

刘宅柯 青岛市建筑工程管理服务中心工程技术应用研究员

王晓明 中铁建工集团山东有限公司高级工程师

随着我国城镇化进程的加速推广，土地资源日趋紧张，住宅工程大量采用高层钢筋混凝土剪力墙结构，尤其是近年来装配整体式混凝土结构在住宅工程中得到了大力推广应用。

然而，装配整体式混凝土结构在应用过程中带来的问题也日益突出，其中钢筋混凝土构件出现裂缝的情况在施工过程中频繁出现。高层建筑钢筋混凝土材料的特性决定了混凝土结构比较容易产生裂缝。实践经验表明，施工过程中如果在设计、施工管理、施工材料等方面出现问题，都会导致混凝土出现裂缝情况。而高层建筑产生裂缝，不仅会对高层建筑的美观性产生影响，还会影响建筑的整体性、耐久性，并对混凝土结构内部的钢筋造成不同程度的影响。

因此，施工人员应对出现的裂缝进行系统分析并采取有效的措施加以解决，这是施工过程中必须予以高度关注的核心问题。基于此，本文结合某装配整体式混凝土剪力墙结构高层住宅工程中框梁出现的裂缝问题进行探讨分析，并给出相应的处理措施。

1 工程概述

该工程为青岛地区某高层住宅小区，建筑面积241 313.35 m2，共10 座高层建筑，其中2#楼为26 层装配整体式框架梁剪力墙结构，剪力墙及框梁为现浇结构，楼板大部分为桁架钢筋混凝土叠合板结构，预制板厚60 mm，后浇混凝土叠合层厚70 mm，楼梯为预制楼梯。在该楼座主体结构验收前的检查中，发现第8、第9 层西单元客厅区域编号为KL39（1）和KL36（1）的梁侧面出现多处垂直裂缝或斜向裂缝，且裂缝的位置大多数位于次梁支座附近或梁靠近支座区域。裂缝宽度在0.1 ～0.2 mm，一般以表面裂缝为主，未贯穿于梁底。

2 钢筋混凝土构件裂缝类型

2.1 温度裂缝

温度裂缝主要是由于外界环境温度改变形成一定的温度差，而混凝土材料自身又具备热胀冷缩性能，因而造成了附加应力。由于初浇灌的混凝土不具备良好的抗拉能力，当附加应力超过了混凝土自身的抗拉强度，就会导致混凝土出现开裂的情况。因此，在施工后期，施工人员要积极做好混凝土材料的检查工作。

2.2 干缩裂缝

干缩裂缝主要是混凝土在凝固阶段出现干缩的现象，从而导致混凝土结构出现体积改变或者裂缝等情况。该种类型的裂缝通常位于结构表面，其特征包含干缩裂缝较细、缺乏显著的发展走向规律等。同时，如果混凝土长期暴露于外界环境中，且缺乏必要的养护措施，同样会使得该裂缝在材料构件的侧面与表面产生[1]。

2.3 收缩裂缝

混凝土硬化前失水会产生塑性收缩，水泥水化过程中会产生化学收缩和自收缩，混凝土降温过程中会产生温降收缩以及混凝土硬化后会因干燥失水产生收缩，这些收缩单独或同时作用时，都可能导致混凝土裂缝，统称收缩裂缝。

混凝土收缩裂缝一般出现在梁的中部，或者构件截面薄弱部位，由于受到梁顶部板约束和梁底部配筋约束，故表现为中间较宽，向两端收敛的竖向裂缝。

2.4 沉降裂缝

沉降裂缝的出现主要是因为建筑基层的沉降不均匀，导致混凝土框架梁受力不均，并在斜拉和剪切力作用下，改变了节点的应力，从而产生沉降裂缝。这种裂缝常伴随沉降的发展而逐渐扩大，并且其形状、体系还受到地基形变带来的影响[2]。

2.5 结构裂缝

结构裂缝主要是由于设计人员没有按照标准规范的要求，进行钢筋混凝土结构配筋的设计计算，使得配筋结果与规定数量之间存在偏差，最终产生结构裂缝。或者是因为设计人员对于各受力构件在结构中的受力分析明晰度不足，从而导致受力构件承载力不足以承担常规荷载，进而发生开裂现象。

3 工程框梁裂缝产生原因

3.1 工程设计方面

工程结构类型尽管为装配整体式混凝土结构，但按照《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1—2014）第6.3.1 条规定，再结合工程项目各种设计现实状况，装配整体式结构可采用类似于现浇混凝土结构方法进行结构分析[3]。因此，设计人员在建模计算时，可以采用目前常用的各类设计软件，包括PKPM、YJK、MIDAS、ETABS 等，采用的各种参数与现浇结构计算基本相同。根据上述规定，采用SAP2000 软件对该楼结构进行建模计算，并核查原结构设计计算书，表明原设计计算结果正确，承载力、刚度及裂缝宽度计算皆满足设计规范要求，因而排除设计方面不合理等原因而导致的框梁开裂的可能性。另外，剪力墙结构框梁出现裂缝时，二次结构尚未进行，装修工程也未开始，剪力墙框梁竖向荷载及水平荷载均未达到设计值，故可排除超荷载产生裂缝的可能性。

3.2 地基不均匀沉降方面

根据地质报告，该工程场地地貌类型简单，地层结构清晰，区域构造背景稳定，不良地质作用不发育，场地稳定性良好，基础持力层为强风化花岗岩，地基承载力特征值为800 ～1 000 kPa，基础为筏板基础。该楼共设4 个沉降观测点。依据常规沉降观测，因为建筑工程基础是筏板基础，且持力层承载力高，所以各观测点检测沉降量均较低，最大沉降量为5.4 mm，最小沉降量为4.1 mm，最大差异沉降量仅为1.3 mm，故可排除基础沉降量过大引起梁体裂缝的可能性。

3.3 施工材料（混凝土强度）

设计要求2#楼梁板混凝土强度均为C30。核查该两层梁板混凝土强度同条件试块试验报告，混凝土强度要满足设计标准要求。核查该两层梁板混凝土强度回弹检测结果，试验结果表明，实测混凝土强度梯度达到C30，满足原设计要求。因此，可以排除由于混凝土强度不足而导致梁断裂的可能性。

3.4 施工方面原因

3.4.1 现场调查情况1

通过对现场的调查，得知该楼座8 ～10 层施工的时间段为2020 年8 月15 ～31 日，该时期天气较为炎热，温度较高，导致混凝土表面水分蒸发较快，而当时因赶工期，施工人员未按规定要求对混凝土构件进行养护，存在混凝土养护不及时、不到位等问题，从而导致框梁表面出现干缩裂缝。此类裂缝对构件承载力无影响。

3.4.2 现场调查情况2

经现场调查发现，在该楼座8 ～11层施工过程中，施工单位因抢工期节点，且现场全部楼座同时施工，支撑架等周转材料用量大，但周转材料供应不及时，为加快模板支撑材料周转，施工单位相关技术人员凭以往的工程经验，认为夏季施工温度高，混凝土强度增长快，因此在未取得拆模试块混凝土强度试验报告的情况下，提前逐层将第8、第9 层支撑架拆卸，只在板下个别部位留设几个独立杆支撑。

根据《混凝土结构工程施工规范》（GB 50666—2011）第4.5.2 条规定，当设计无具体要求时，对悬臂结构及跨度大于等于8 m 的梁板构件，同条件养护试块混凝土抗压强度要达到设计强度的100%方可拆卸支撑架，对跨度小于等于8 m的框梁，其同条件养护试块混凝土抗压强度大于等于设计强度的75%时方可拆除支撑架[4]。本文提到的KL39（1）和KL36（1）的跨度分别为5.6 m、5.1 m，混凝土抗压强度至少应达到22.5 MPa 方可拆除支撑架。因混凝土强度未达规定要求，混凝土自身承载能力较低，导致混凝土与钢筋共同工作能力降低，未能有效抵抗由上层楼板、施工荷载及自重等引起的荷载，从而使梁在受拉区出现竖向裂缝或受剪区域出现斜裂缝。

提前拆卸支架情况后被监理和甲方组制止，10 层以上各层都在混凝土强度达到拆模条件后才进行拆卸支撑架，现场观察发现10 层以上该类型裂缝出现的情况较轻微。

4 混凝土裂缝处理措施

4.1 选取质量达到相关标准的混凝土结构与原材料

科学选取混凝土结构与其材料配合比能够非常有效地对混凝土裂缝产生进行控制。在高层房屋建筑过程中，施工人员要合理设计混凝土结构，做好预防建筑工程裂缝发生的措施。例如，在结构设计中关于构造钢筋的设置，尤其是对于混凝土墙体、楼面等结构，施工人员应更加注重对构造钢筋的数量、直径等方面选取。此外，设计人员还需要加强对强度较低的混凝土材料的选择。

4.2 控制好现场浇筑施工

在整个房屋建筑施工过程中，施工人员要加强对混凝土浇筑施工工艺进行控制，做好混凝土浇筑施工过程各环节中细节方面工作，将楼板裂缝的发生率严格控制到零。第一，在楼层的混凝土浇筑结束24 h 内，施工人员仅能对楼板做受力较小的简单工作，如测量、定位等，严禁施工人员进行较大负荷与力度的工作。第二，对于一定要实现吊卸的材料，施工人员应该采取分批吊运的措施，做到少量吊运小型材料，而且要做到轻卸、轻放、轻吊，预防混凝土浇筑结束后，楼板承载较大压力而发变形或者倒塌的情况[5]。第三，混凝土浇筑完成后的第三天才能够使用一般支模施工。针对需要吊起、装卸及固定的相关材料模板，施工人员通常是在支撑架搭设前，考虑用加密立杆与横杆的措施来增强模板的支撑架刚度，降低楼板在承受压力过程中发生变形的概率，最大限度地分散应力，避免楼板出现裂缝现象。

4.3 应用相应的添加剂

在房屋建筑施工过程中，为了能够有效避免出现混凝土裂缝现象，施工人员还可以应用相应的添加剂。很多案例实践表明，在施工过程中科学应用减水防裂剂能够有效控制混凝土裂缝的形成，如此不但能够降低混凝土的用水比例，而且能够提升混凝土的收缩性能，最大限度地优化水泥的稠度，降低裂缝现象的产生。

4.4 重视对裂缝处理方式选择

高层住宅还存在现浇混凝土结构所产生的裂缝，施工人员要高度重视此类型裂缝的处理，目前这种类型裂缝的处理措施比较多。首先，施工人员要结合当前高层实际需要采取相对应的措施，以保障裂缝处理效果。例如，针对比较狭小的裂缝，施工人员可以选择混凝土表面修复措施，该种措施对混凝土结构强度产生的影响比较小，甚至可以忽略不计，不过易导致钢筋出现锈蚀现象。其次，为了能够使得混凝土结构增加外观美观、强度以及延长使用寿命，施工人员可采用表面修复措施，选取环氧类树脂作为裂缝修复的主要材料，经过玻璃布热浸处理，在混凝土表面上涂抹砂浆，而后再经过表面修复措施的处理完成对窄缝的修复。此外，对裂缝进行填充也是一种比较常用且比较重要的混凝土处理措施，通常适用于宽裂缝。在对宽裂缝处理过程中，施工人员主要采用树脂砂浆材料对混凝土表面进行修复，利用U 形槽、V 形槽方式或者采取其他方式对该裂缝进行填充来修复；此外，还可以运用水泥砂浆与沥青相关材料混合使用进行修复，也能起到较好的处理效果[6]。

4.5 做好后期维护工作

在房屋建筑工程裂缝防治处理过程中，施工人员不仅要加强对建筑工程的科学控制，而且需要重视工程结束后的维护、保养等方面的工作，只有加强后期的维护、保养，才能保证混凝土的施工质量，以降低出现裂缝的概率。

首先，工程养护人员要重视建筑保温养护工作。保温养护能够在很大程度上提高大体积混凝土浇筑块体的温度，由此提升混凝土块体的自我平衡能力，这样能够充分利用混凝土的抗拉强度提升混凝土的抗裂能力，以便于通过控制温度达到预防裂缝出现的目的。其次，通过加强对养护环境温度的控制，从而缩小混凝土浇筑块体内外的温度差，由此降低温度应力。最后，重视浇板浇捣养护工作。在实施浇板浇捣工作过程中，如果遇到高温环境，施工人员还需要加强浇水养护工作，具体来说主要包括2方面工作，避免由于温度差而出现裂缝情况，以及降低由于混凝土收缩而产生的约束应力。

5 结论

（1）该楼座开裂、出现裂缝的主要原因是施工单位提早拆卸支撑架、混凝土养护不及时不到位等。由于装配式结构较全现浇结构整体性的局限性，钢筋连接、混凝土施工缝处理和混凝土养护更为重要。

（2）施工单位在组织施工过程中应严格按规范及相关规定开展工作，要尊重客观规律，加强施工管理，确保质量。

（3）施工单位应合理处理好工期与工程质量的关系，不能盲目地赶工期节点而忽视施工质量。一旦发生质量事故反而影响工期，甚至导致工期拖延，结果得不偿失。

（4）施工单位应从选取质量达到相关标准的混凝土原材料、控制好现场浇筑施工、应用相应的添加剂、重视对裂缝处理方式选择及做好后期维护等方面做好高层建筑混凝土结构裂缝处理。