某高层剪力墙裂缝分析

巩 文 君

(悉地国际设计顾问(深圳)有限公司，广东 深圳 518048)

某高层剪力墙裂缝分析

巩 文 君

(悉地国际设计顾问(深圳)有限公司，广东 深圳 518048)

通过现场勘察，介绍了某医院住院大楼裂缝的产生位置与长度，并从沉降观测记录、混凝土配合比、施工养护等环节，分析了该建筑裂缝的产生原因，为制定出适宜的治理方案提供了依据。

高层建筑，剪力墙，非结构性裂缝，混凝土，配合比

1 工程概况

某医院住院大楼，总建筑面积约47 762 m2，是一栋26层高层建筑，设有2层地下室，地上26层。地下室平面尺寸约为25.4 m×76.9 m，在5层及以上的标准层收进为22.7 m×76.9 m，总建筑高度97.45 m。主要柱网尺寸为7.4 m×6.4 m，电梯井壁形成的2个核心筒位于平面两端。地下室层高分别为5.65 m及3.9 m，首层层高4.8 m，2层～4层层高4.5 m，标准层层高3.6 m。地下2层是人防地下室。人防地下室为平战结合地下室，设计抗力级别为甲类核6级，人员掩蔽部防化级别为甲级。地下1层是设备用房，各类机房。首层是综合用途，设有办公室，收费挂号处，超市，咖啡厅等。2层～6层为供应区，血液科，治疗区，手术中心，药房等用途。7层以上全部为住院病房(包括ICU病房)。

本工程结构平面布置规则，竖向布置规则。最大结构长度为76.9 m，综合考虑后，本工程不设变形缝，采取其他技术措施解决结构稍长的问题。

结构体系采用钢筋混凝土框架—剪力墙结构，框架及剪力墙的抗震等级均为一级。

基础采用带柱墩筏形基础。

该建筑物施工从2009年春节开始，至2009年7月份已经施工到第6层。发现在东部和西部的两条剪力墙墙上有裂缝产生。裂缝的位置在每片墙的中部，均为垂直缝，每片墙只有一条，长度3 m左右，裂缝宽度初步观测为0.2 mm～0.8 mm。立刻让施工单位每天进行观测，并在缝内填入白石膏，以观测裂缝是否会继续发展。同时采集各种资料，如沉降观测记录，施工组织，混凝土配合比，询问施工时模板使用和混凝土的养护情况，以分析裂缝产生的原因。 从现场得到的资料进行分析：

1)照片。

共拍了9张高清晰相片，相片资料显示：裂缝集中出现在3条长度8 m左右的墙上，全部为墙板中部的竖向裂缝，宽度0.2 mm～0.8 mm。部分为贯穿缝。

裂缝位置为：

3～4/C轴(300厚) 1F/2F /5F/6F(无贯通)

10～11/C轴(400厚)-2F /5F/6F(无贯通)

B～C/11轴(400厚) 1F/2F/3F/4F/5F(贯通)

2)沉降观测记录。

施工6层时，累计沉降量为2.98 mm～3.21 mm，每施工1层平均沉降量0.85 mm～0.55 mm。

讨论： 沉降量较小，远小于规范允许数值。沉降速度均匀。结构仅施工到6层，荷载未全加满，总体沉降量很小。

结论：可以排除由于不均匀沉降产生裂缝的情况，裂缝定性为非结构性裂缝。

对结构的安全性无影响。裂缝还应继续观察至封顶时，如已经稳定，再进行封闭处理。

3)混凝土配合比资料显示。

水泥采用425号水泥，用量440 kg，粉煤灰用量120 kg，水用量165 kg，干砂用量645 kg，碎石用量1 013 kg，高效减水剂6.72 kg。混凝土坍落度180 mm，试件28 d强度72.3 MPa。水胶比为0.29。

讨论：从各种材料的质量证明看，材料性能合格。从提供的混凝土性能报告看，混凝土强度是合格的。而且据现场反映，已经采用了当地最好的425水泥。但根据常用C60的地区的资料，通常配制C60混凝土应采用525以上的水泥标号，这样水泥用量较少，水化热低。本例采用425号水泥，标号稍低，水泥用量稍高些。所以水化热高一些，易产生温度裂缝。

推论：由于C60混凝土水化热大，产生温度裂缝。现在商品混凝土应用十分广泛，由于长途运输和泵送的要求，坍落度大，流动性好。水分蒸发快时，收缩量大，容易产生塑性收缩裂缝。塑性收缩是混凝土在初凝前的塑性阶段失水形成的。一种情况是新浇筑的混凝土表面泌水，在室外会很快地蒸发；另一种情况是由于新拌混凝土颗粒之间的空间充满了水，浇筑后的混凝土表面受风吹、日晒，外部的高温度和低湿度等因素的影响，随着混凝土表面水分的蒸发，内部水分逐渐向外部迁移，造成混凝土在塑性阶段的体积收缩。塑性收缩一般可达新浇混凝土体积的1%左右，大流动性混凝土有时可达2%。在浇筑大面积平板(如楼层板、基础底板、顶板等)时，由于风吹日晒，内部水分迁移速度小于上表面水分蒸发的速度，混凝土表面的收缩应力远大于混凝土的抗拉强度，就会产生大量不规则微细裂缝。如不及时抹压和覆盖，此类裂缝会迅速向内部延伸，严重时会造成贯通裂缝。混凝土硬化后，侧部的游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩裂缝。在约束条件下，收缩变形导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝。混凝土的干燥收缩是从施工阶段撤除养护时开始的，早期的收缩裂缝比较细微，往往不为人们所注意。随着时间的推移，混凝土的蒸发量和干燥收缩量逐渐增大，裂缝也逐渐明显起来。估计本工程裂缝应是在拆模时即已经出现微小的裂缝，2个月后汇报发现肉眼可见裂缝。 应对措施：如果条件允许，可改进配方，采用高标号以及低热水泥，适当减少水泥用量。

下一层墙柱将采用C55混凝土，建议调整配方，适当改进。

4)从施工方描述的施工方法显示。

拆模时间3 d左右，施工速度较快， 每天浇水养护3次～4次。有些缝是开模就出现的。本工程是当地第一个采用C60的混凝土材料，施工单位之前也从未有C60的施工经验。加上由于模板周转的问题，拆模时间较快。养护方面也没有什么特殊的措施，没有覆盖薄膜或草帘保湿，也没有增加浇水次数。

讨论：施工高强混凝土需要较严格的技术和精心的养护。加上本工程墙较长，施工难度较大，同时结构地点处于北方，近期气候干燥，养护水分稍有不足时，混凝土收缩容易产生裂缝。另外，高强混凝土较脆，如果模板没有同时拆除，也易出现表面裂缝。

推论：由于近期气候特殊同时养护措施未进行对应加强，引起裂缝。

应对措施：针对3～4/C轴和10～11/C轴这两条墙，从混凝土入模时即开始养护，采取喷雾，浇水，覆盖草帘等措施。建议工地拆模时间为6 d以上，墙两侧模板要同时拆除。然后继续盖草帘养护7 d。增加浇水次数，每天必须浇水到能够时刻保持湿润。采取措施使混凝土内外温差小于15 ℃。

2 设计方面的思考

讨论：一般来说，对于较长的墙，适当提高配筋率可以有控制裂缝的作用，开洞也有助于释放温度应力，减少裂缝出现的机会。本设计根据平面布局需求在6层以上的剪力墙已经开洞，对后期避免裂缝产生具有有利因素。

通常，设计时采用的设计模型有不少假设，与实际情况下结构受力状态可能有或多或少的不同。尤其对于框架剪力墙结构，一片剪力墙嵌在两个大柱子间，上下均有连梁，故这个剪力墙四边都有约束。在混凝土成型时，混凝土的变形受到约束，产生了拉应力，故在墙板中部产生裂缝。

结论：剪力墙配筋已经可以满足规范要求。建议加强施工措施，并改进混凝土配方，观察效果。剪力墙比较长，但之前深圳很多工程也做过长度达10 m以上，厚度达800以上的C60的剪力墙，并未出现裂缝，所以墙的长度并非产生裂缝的主要原因。如此可见施工质量的重要性。故对施工单位需要再三强调施工合理方法及正确养护。

另外，在对施工时应力可能增加的位置进行配筋的加强，配筋可采用直径较细，而排列较密的配筋方式。即配筋应尽可能采用小直径，小间距设计。提高混凝土结构的含钢率或减小钢筋直径都可提高材料的抗裂性能，但减小钢筋直径、加密间距要比提高含钢率效果明显一些。采用直径8 mm～14 mm的钢筋和100 mm～150 mm间距是比较合理的，结构全截面的配筋率不宜小于0.3%，应在0.3%～0.5%之间。受力筋如能满足变形的构造要求则不再增加温度筋；构造筋不能起到抗约束作用，应适当增加温度筋。

3 结语

1)目前产生的剪力墙裂缝定性为非结构性裂缝，不属于不均匀沉降引起的裂缝，总体上不影响结构的总体安全性。

2)裂缝产生既与近期天气有关，也与商品混凝土的配合比及施工养护措施有关，原因是多方面的。

设计方建议在可行的前提下优化混凝土配合比同时加强施工养护措施，目前产生的裂缝应继续观察至封顶时，在已经稳定的前提下，再进行封闭处理，同时应当继续做好总体沉降观测。

Analysis on a high-rise shear wall cracks

Gong Wenjun

(CCDIDesignConsultant(Shenzhen)LimitedCompany,Shenzhen518048,China)

Through the field investigation, this paper introduced the production position and length of clinic building cracks in a hospital, and from the settlement observation record, concrete mix proportion, construction maintenance and other aspects, analyzed the reasons of building cracks, provided basis for development of suitable treatment plan.

high-rise building, shear wall, non structural crack, concrete, mix proportion

1009-6825(2017)05-0058-02

2016-12-09

巩文君(1970- ),女，工程师

TU398.2

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