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【摘 要】混凝土的裂缝控制是建筑工程中最重要的问题之一。本文结合实际工程实例，探讨因变形作用裂缝的综合处理措施。
【关键词】钢筋混凝土梁；裂缝；处理措施
1.工程概况
某试验楼始建于20世纪90年代初建筑面积为3250m2，主体结构4层砖混结构，建筑总高度14．0m。采用横墙承重体系，楼、屋盖结构均为现浇混凝土大梁，普通混凝土预制空心板，2006年5月进行抗震加固施工过程，内走廊墙壁粉刷层剥离后，发现门厅上方三层楼面主梁在支座处外500mm范围内均有竖向裂缝。为了分析楼层梁的产生竖缝的原因，准确评价结构件的安全性，实施合适的加固维护措施，使用单位请设计单位对构件的裂缝进行安全性鉴定。由于该楼为正式设计院设计，建设单位提供试验楼建设的施工图及文件、竣工文件等资料。
2.现场实检情况
经过实际检查楼板下主梁轴线跨度L=9．2m，截面尺寸550mm×300mm。梁跨中最大挠度实测值符合规范规定的限值，主梁端部支承在内纵横墙转角处，插入内走廊纵墙内长度700mm。梁端下部设有现浇混凝土梁垫，梁垫高360rnm，沿砖墙转角处向纵横两个方向各延伸500m，采用混凝土与伸入墙内500mm长梁垫整体浇筑。裂缝分布在楼面梁支承端300～500mm，裂缝发展自下而上，显示上宽下窄。相同位置的裂缝3层较4层严重。据仔细观察看裂缝属浇筑后不久即开裂，且已趋于稳定状态。梁跨中及梁垫下部砖砌体均未出现裂缝，其3层主梁在支座边缘300mm处，梁侧面有多条垂直裂缝，裂缝贯穿梁截面2／3高度，最大裂缝宽度2mm，深度梁的两侧同向2／3高。3层至4层主梁在距支座处250mm处，梁底面也有多条垂直裂缝，裂缝贯穿梁截面高度，最大裂缝宽度25mm左右。
在鉴定工作同时，已委托质量监督部门对所有梁的混凝土强度进行检测，采取回弹法评定混凝土梁的强度，所检测的混凝土结果达C25以上，达到设计强度C25的要求。
3.原因分析与处理
（1）构造设计存在不足，主梁两端支承在砖墙转角处，梁端伸入内走廊纵墙长达500mm，且与内纵横墙转角处梁垫整体浇筑。内纵墙梁垫与梁支承端等长宽，内横墙一侧梁垫在粱高度范围留下不规则的斜槎，伸入砖墙长度500mm。大梁在上下两层墙体间受到很大的约束，梁端支承处的实际构造做法与设计假定绞支座有大的出入，当大梁受荷后使端部产生较大负弯矩，当梁端上部的配筋偏少，不足以抵抗约束力矩，当梁端上部的拉应力超过混凝土抗拉强度则导致混凝土梁支承近端部的开裂。据工程研究证实，在梁端墙体对梁端约束变形作用下，随着梁端上部所受的压力越大，约束作用增加，约束弯矩也越大，约为简支梁跨中最大弯矩值的30％～75％。因此，必然造成下层梁支承距端裂缝比上层支承端严重，墙体对大梁支承的约束作用是造成裂缝的主要原因。
（2）断面设计不够合理，梁的轴线跨度达9．2m，横截面为300mm×550mm，通常情况下当计算跨度大于9．2m时，简支梁的梁高为计算跨度的1／10，因此梁的合理高度应在900mm左右。梁的实际有效高度偏小，使得梁的抗拉强度，抗弯刚度相应偏低，也是造成梁近端部开裂的又一因素。
（3）由于墙体对大梁支座的约束作用，使得梁跨中正弯矩减少了约50％左右，减轻了梁跨中不利因素的影响，所以梁跨中未出现破坏影响，产生裂缝问题。
（4）通过现场调查分析表明：梁端支座处的裂缝是变形与荷载共同作用，以变形为主所引起的裂缝。梁裂缝的出现使变形得到释放，应力出现松弛，裂缝处于稳定状态，不会再反发展造成对主体结构的破坏。但是由于梁支承端裂缝宽度超过规范允许值，对建筑物的外观耐久性产生不利的影响，应重点对3层及4层梁的竖向裂缝进行处理。
4.加固方案的制订
混凝土结构裂缝的加固方法的选择，要结合被加固构件的使用状态、承载力、刚度、耐久性影响及裂缝严重程度几方面考虑。确定加固采用方法及适用范围，方便施工。经济可行的原则综合确定。本工程对有裂缝的主梁加固仅考虑提高梁支承端的抗弯承载力和使用的耐久性。因此，确定了三个加固方案。
（1）用环氧树脂灌浆修补裂缝适用于处理缝宽0．1-5mm的钢筋混凝土构件。即采用以环氧树脂为主要成分，加入适当邻苯二钾酸二丁酯(增塑剂)，二甲苯稀(释剂)和乙二胺(固化剂)等材料，组合成一种高分子材料，通过压力将其灌入构件的裂缝中。通过灌浆修补构件已有的裂缝，恢复及提高构件承载力和耐久性能。
（2）外贴碳纤维加强裂缝。采用配套的粘结材料将碳纤维布粘贴于构件表面，使碳纤维布承担拉应力，并同混凝土构件变形相协调而共同受力。达到对梁加固补强和改善结构受力性能的目的。能有效提高构件的抗弯、抗剪、抗拉能力、并能有效的抑制混凝土构件表面裂缝的继续扩展。
（3）外部粘钢加固法。选用结构胶将薄钢板粘贴在混凝土结构件表面，使薄钢板与混凝土结为一体共同协作受力，以提高结构件的承载力。粘贴钢板对施工操作要求较高，一般应由专业加固队伍施工，考虑到施工工期及成本因素，此加固方案在本次加固未采用。
对上述方案经综合分析考虑，决定采用环氧树脂灌浆和碳纤维布两种加固方法。首先采用化学灌浆法修补裂缝，然后在梁支座两侧采取配套胶粘剂粘贴0．167mm厚碳纤维布，按(FTS-C1-30)要求贴3层。并在近支座处300～500mm范围内采用u形粘贴方法粘贴碳纤维布3层。该工程自2006年9月加固后投用至今使用正常，未出现任何质量问题。
5.混凝土结构控制裂缝的措施
如上分析，钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但是有害裂缝是可以控制的，有害及无害的区别是由结构使用功能决定的。裂缝控制的主要方法是通过设计、材料施工控制几方面综合技术措施将裂缝控制在无害的范围以内。
5.1设计控制方面
设计是工程的灵魂，在进行设计活动中认真分析条件，使用要求和经济效果，采用“抗与放”的设计思路，合理选择结构形式和材料的使用，减少结构的约束力，如尽量避免结构断面突变带来的应力集中现象。认真分析结构的受力特点，严谨处理结构内力分析和施工时可能出现的细节问题，避免出现结构实际受力与设计假定条件不相吻合造成质量问题。同时要特别重视构造钢筋的合适配置，特别是对于容易造成裂缝的剪力墙，楼面板等薄(壁)弱构件，切实重视构造筋的直径和间距大小的布置。如扳顶部的受压区连续配筋；板的阴阳角配置的放射构造筋；适当增加梁的腰筋直径和间距等。
【关键词】钢筋混凝土梁；裂缝；处理措施
1.工程概况
某试验楼始建于20世纪90年代初建筑面积为3250m2，主体结构4层砖混结构，建筑总高度14．0m。采用横墙承重体系，楼、屋盖结构均为现浇混凝土大梁，普通混凝土预制空心板，2006年5月进行抗震加固施工过程，内走廊墙壁粉刷层剥离后，发现门厅上方三层楼面主梁在支座处外500mm范围内均有竖向裂缝。为了分析楼层梁的产生竖缝的原因，准确评价结构件的安全性，实施合适的加固维护措施，使用单位请设计单位对构件的裂缝进行安全性鉴定。由于该楼为正式设计院设计，建设单位提供试验楼建设的施工图及文件、竣工文件等资料。
2.现场实检情况
经过实际检查楼板下主梁轴线跨度L=9．2m，截面尺寸550mm×300mm。梁跨中最大挠度实测值符合规范规定的限值，主梁端部支承在内纵横墙转角处，插入内走廊纵墙内长度700mm。梁端下部设有现浇混凝土梁垫，梁垫高360rnm，沿砖墙转角处向纵横两个方向各延伸500m，采用混凝土与伸入墙内500mm长梁垫整体浇筑。裂缝分布在楼面梁支承端300～500mm，裂缝发展自下而上，显示上宽下窄。相同位置的裂缝3层较4层严重。据仔细观察看裂缝属浇筑后不久即开裂，且已趋于稳定状态。梁跨中及梁垫下部砖砌体均未出现裂缝，其3层主梁在支座边缘300mm处，梁侧面有多条垂直裂缝，裂缝贯穿梁截面2／3高度，最大裂缝宽度2mm，深度梁的两侧同向2／3高。3层至4层主梁在距支座处250mm处，梁底面也有多条垂直裂缝，裂缝贯穿梁截面高度，最大裂缝宽度25mm左右。
在鉴定工作同时，已委托质量监督部门对所有梁的混凝土强度进行检测，采取回弹法评定混凝土梁的强度，所检测的混凝土结果达C25以上，达到设计强度C25的要求。
3.原因分析与处理
（1）构造设计存在不足，主梁两端支承在砖墙转角处，梁端伸入内走廊纵墙长达500mm，且与内纵横墙转角处梁垫整体浇筑。内纵墙梁垫与梁支承端等长宽，内横墙一侧梁垫在粱高度范围留下不规则的斜槎，伸入砖墙长度500mm。大梁在上下两层墙体间受到很大的约束，梁端支承处的实际构造做法与设计假定绞支座有大的出入，当大梁受荷后使端部产生较大负弯矩，当梁端上部的配筋偏少，不足以抵抗约束力矩，当梁端上部的拉应力超过混凝土抗拉强度则导致混凝土梁支承近端部的开裂。据工程研究证实，在梁端墙体对梁端约束变形作用下，随着梁端上部所受的压力越大，约束作用增加，约束弯矩也越大，约为简支梁跨中最大弯矩值的30％～75％。因此，必然造成下层梁支承距端裂缝比上层支承端严重，墙体对大梁支承的约束作用是造成裂缝的主要原因。
（2）断面设计不够合理，梁的轴线跨度达9．2m，横截面为300mm×550mm，通常情况下当计算跨度大于9．2m时，简支梁的梁高为计算跨度的1／10，因此梁的合理高度应在900mm左右。梁的实际有效高度偏小，使得梁的抗拉强度，抗弯刚度相应偏低，也是造成梁近端部开裂的又一因素。
（3）由于墙体对大梁支座的约束作用，使得梁跨中正弯矩减少了约50％左右，减轻了梁跨中不利因素的影响，所以梁跨中未出现破坏影响，产生裂缝问题。
（4）通过现场调查分析表明：梁端支座处的裂缝是变形与荷载共同作用，以变形为主所引起的裂缝。梁裂缝的出现使变形得到释放，应力出现松弛，裂缝处于稳定状态，不会再反发展造成对主体结构的破坏。但是由于梁支承端裂缝宽度超过规范允许值，对建筑物的外观耐久性产生不利的影响，应重点对3层及4层梁的竖向裂缝进行处理。
4.加固方案的制订
混凝土结构裂缝的加固方法的选择，要结合被加固构件的使用状态、承载力、刚度、耐久性影响及裂缝严重程度几方面考虑。确定加固采用方法及适用范围，方便施工。经济可行的原则综合确定。本工程对有裂缝的主梁加固仅考虑提高梁支承端的抗弯承载力和使用的耐久性。因此，确定了三个加固方案。
（1）用环氧树脂灌浆修补裂缝适用于处理缝宽0．1-5mm的钢筋混凝土构件。即采用以环氧树脂为主要成分，加入适当邻苯二钾酸二丁酯(增塑剂)，二甲苯稀(释剂)和乙二胺(固化剂)等材料，组合成一种高分子材料，通过压力将其灌入构件的裂缝中。通过灌浆修补构件已有的裂缝，恢复及提高构件承载力和耐久性能。
（2）外贴碳纤维加强裂缝。采用配套的粘结材料将碳纤维布粘贴于构件表面，使碳纤维布承担拉应力，并同混凝土构件变形相协调而共同受力。达到对梁加固补强和改善结构受力性能的目的。能有效提高构件的抗弯、抗剪、抗拉能力、并能有效的抑制混凝土构件表面裂缝的继续扩展。
（3）外部粘钢加固法。选用结构胶将薄钢板粘贴在混凝土结构件表面，使薄钢板与混凝土结为一体共同协作受力，以提高结构件的承载力。粘贴钢板对施工操作要求较高，一般应由专业加固队伍施工，考虑到施工工期及成本因素，此加固方案在本次加固未采用。
对上述方案经综合分析考虑，决定采用环氧树脂灌浆和碳纤维布两种加固方法。首先采用化学灌浆法修补裂缝，然后在梁支座两侧采取配套胶粘剂粘贴0．167mm厚碳纤维布，按(FTS-C1-30)要求贴3层。并在近支座处300～500mm范围内采用u形粘贴方法粘贴碳纤维布3层。该工程自2006年9月加固后投用至今使用正常，未出现任何质量问题。
5.混凝土结构控制裂缝的措施
如上分析，钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的，但是有害裂缝是可以控制的，有害及无害的区别是由结构使用功能决定的。裂缝控制的主要方法是通过设计、材料施工控制几方面综合技术措施将裂缝控制在无害的范围以内。
5.1设计控制方面
设计是工程的灵魂，在进行设计活动中认真分析条件，使用要求和经济效果，采用“抗与放”的设计思路，合理选择结构形式和材料的使用，减少结构的约束力，如尽量避免结构断面突变带来的应力集中现象。认真分析结构的受力特点，严谨处理结构内力分析和施工时可能出现的细节问题，避免出现结构实际受力与设计假定条件不相吻合造成质量问题。同时要特别重视构造钢筋的合适配置，特别是对于容易造成裂缝的剪力墙，楼面板等薄(壁)弱构件，切实重视构造筋的直径和间距大小的布置。如扳顶部的受压区连续配筋；板的阴阳角配置的放射构造筋；适当增加梁的腰筋直径和间距等。