土木吧丨浅谈既有建筑改造加固设计方法（外二篇暨完结篇）
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浅谈既有建筑的识别、改造与加固（下）
建筑裂缝分析及处理
王锁军
奥福科技有限公司
（原北京蓝图工程设计有限公司）
裂缝是新建筑结构竣工后常见的质量问题。 与现有建筑相比，新建建筑中的裂缝实际上更常见。 这是因为房屋在使用初期，如果没有出现裂缝，以后一般不会出现裂缝，除非建筑地基周围的条件（如附近新开挖的基坑）或使用功能发生了变化。 如果建筑物竣工后不久出现裂缝，通常归因于新建筑物的设计或施工等问题。 然而，在既有建筑的改造加固中，不可避免地存在裂缝加固和处理等问题。 裂缝产生机理和处理方法与新建建筑基本相同，但也有细微差别。 本文将对常见建筑物裂缝的产生及处理进行简单介绍。 这不仅仅是现有建筑物的裂缝问题，因此本文属于本系列。 文章的外部部分。
1：建筑裂缝原因分析
裂缝的发生一般是由于地基沉降、温度变形、施工质量或设计误差等原因造成的。 应特别注意对结构稳定性和抗剪承载力有严重影响的裂缝，因为这类裂缝与影响结构弯曲和拉力的裂缝不同。 没有明显的破坏迹象。
裂纹产生的原因大致可分为以下几种：
1、填充墙与主体结构连接处理不当，建筑面层施工不当。
这种裂缝一般对结构安全没有影响，但它让人们（非专业人士或尚未查明原因的专业人士）首先思考是否存在结构安全，或者是由地基沉降或结构应力引起的。
十多年前我在浙江一个地方设计的房子，地基是软土，采用的是预制摩擦管桩。 竣工验收前，甲方来电称，某建筑外墙内多层同一位置出现规律的横向和纵向裂缝。 我担心是桩基沉降问题，赶紧飞到现场查看，发现裂缝都在填充墙与混凝土墙柱的连接处。 我松了口气，要求施工公司处理接口。 后来没有发现裂缝。
湖北多年前建造的一栋高层剪力墙房屋，为了降低连梁刚度，将混凝土窗台更换为后砌块墙（从目前来看，只需二次砌筑即可）为了结构模型合理，可能不是一个好的方法）。 后来发现，建后墙的大部分楼层外墙都出现了裂缝。 甲方首先认为是地基沉降造成的。 我认为这个工程的地基是风化岩石，承载力超过200吨。 它不可能是地基沉降的原因。 应该是施工后墙面连接不当造成的。 不过，甲方技术团队还是怀疑是地基沉降问题，于是他们对沉降进行了观察，发现沉降小于2毫米，这才松了口气。
提醒结构设计师，住宅设计不同于一般非住宅建筑。 非住宅建筑的质量问题一般可以采用技术和合理的方法来处理。 房子面临着很多业主花了几千万到几百万的血汗钱。 任何质量问题（最常见的是裂缝）都会首先让人想到结构安全。 “符合规定”二字并不能让人放心，尤其是基础设计必须谨慎，这很难理论化。
2、施工工艺不当等造成的裂缝。
一般是由于施工和维护、大体积混凝土的水化热、过早拆除模板、浇筑松散、混凝土材料配比、碱骨料反应、商品配合比质量等引起的。对于没有现场施工经验的结构设计师来说，这些裂纹可能看起来不规则，但实际上它们也应该是规则的。 只有具体研究的专家才能说得清楚。 这些裂缝有时对结构应力没有影响，但对混凝土的耐久性影响较大，一般应予以处理。
在确定原因之前，这些裂纹通常首先与设计安全问题相关。 因此，甲方往往会尽快通知结构工程师现场检查。 这个时候，很多结构工程师常常会犯愁。 事实上，大多数情况下，无需担心。 只要我们想清楚三个问题，基本就可以确定不是结构设计问题。 一是基础是否可能沉降，二是是否太长，三是是否存在结构模型或布局错误（如实际受力状态与模型假设状态不符）以及漏载等。如果消除了这三点，则不太可能是设计问题，因为此时的载荷往往小于设计载荷的一半。
裂缝是否对结构安全产生影响以及如何处理应详细分析。 请参阅王铁猛的《裂缝》专着。
3、温度引起的裂纹。 这是混凝土裂缝的主要原因之一。
4、地基沉降引起的裂缝。
地基沉降是引起环裂缝的主要原因之一。 此类裂缝具有较强的规律性，一般应在建筑物开始施工后的几年内采取处理措施。
5、结构设计计算模型与实际情况不符，结构构件布置方案错误。
这种情况也比较常见，比如连续次梁的点铰、边梁扭转等。有些裂缝会导致内力重新分布，不会造成结构安全问题，但可能达不到正常使用的要求。
6.不符合正常使用极限状态。
其实这种情况在正常设计中并不少见，因为我们的规范还是足够安全的，除非设计出现错误。
对于不同的结构，裂缝有不同的性能特点。 下面我们分别对砖混结构和混凝土结构的裂缝进行简单介绍。
2：砖混结构裂缝
1.由于混凝土屋顶和砖砌体的热膨胀系数不同而导致顶墙出现“8”字形裂缝。 一般采用伸缩缝和增加屋顶隔热层。 此原因还可能造成屋面女儿墙与混凝土屋面交接处出现水平裂缝，也可能因保温层进水而导致女儿墙冻胀错位。
2、因地基沉降或地基土冻胀引起的墙体“8”字形或“8”字形裂缝。
3、地震造成的墙壁交叉裂缝。
4、砌体结构压力不足引起的竖向劈裂裂缝。
三：钢筋混凝土结构裂缝
混凝土结构的裂缝可分为三大类。
第一类是外荷载引起的裂缝，也称结构裂缝。 上面我们提到，正常设计中一般不会出现很多这样的裂缝，因为实际工程荷载往往小于设计荷载，除非漏荷载。
第二类是变形引起的裂缝，也称为非结构性裂缝。 如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等引起的裂缝，当这种变形得不到满足时，结构构件内部就会产生自应力。 当自应力超过混凝土的许用拉应力时，就会产生裂缝。
超长结构引起的裂缝主要是由温度引起的，因此规范规定了伸缩缝的间距。 如今，许多新技术如膨胀混凝土、加强带等措施可以使混凝土结构的长度大大超过规范要求的伸缩缝长度。
对于住宅商品房建设，一定要谨慎，尽量按照标准要求设置伸缩缝。 由于混凝土出现裂缝的概率很高，如果设计采用超长结构，即使采取措施，也可能不会因超长而产生裂缝。 面对很多小站长的质疑，要证明这一点其实很难，但却很容易。 将裂缝归因于设计问题。 对于一般的公共建筑，大家都会理性分析和处理，所以我认为非商业住宅建筑在有可靠措施的情况下可以采用超长结构。
第三类是施工工艺造成的，如混凝土配合比、碱骨料等材料的反应、振捣密实度不良、养护、过早拆除模板等。
四：控制裂缝、裂缝的处理措施
裂缝的控制分为施工图纸设计的措施和结构施工竣工验收时发现裂缝时采取的分析和措施。 结构的裂缝一般是由于上述的设计问题、温度变形和施工问题造成的。 对于使用时间较长的既有建筑来说，裂缝问题相对较小。 既有建筑出现裂缝的原因可能是耐久性问题、建筑功能荷载变化、未经设计的粗暴改造以及建筑地基周围环境变化（如水位、旁边基坑开挖等）引起的沉降等。它）。
本文主要介绍既有建筑裂缝的处理措施。
1、当因耐久性产生裂缝，或裂缝影响结构的耐久性时，应采取以下措施：
对于结构耐久性引起的裂缝，首先检查耐久性问题是否会引起结构受力问题，例如钢筋是否腐蚀到需要加固的程度。 如果影响结构的应力，则必须对结构进行加固，并对裂缝进行修复。 处理。
对于可能影响结构耐久性的裂缝，应在裂缝内灌注环氧树脂等裂缝密封剂。
2、因建筑功能变化而未经设计改造而引起的结构裂缝一般为应力裂缝。 此时应进行检测和安全鉴定，根据检测和鉴定结果进行加固，并向裂缝中灌注裂缝修补胶。
3、对于地基沉降引起的裂缝，应对地基进行检查鉴定，确定是否需要加固，并对结构裂缝采取加固和处理措施。
4、裂缝处理材料主要包括：裂缝压注胶和裂缝灌浆材料。 裂缝注胶分为“裂缝密封压注胶”和“裂缝修补压注胶”。 两者不应混淆。 裂缝密封胶仅起到填充裂缝、增加抗腐蚀性、提高耐久性的作用，而裂缝修补胶则可以恢复混凝土的强度。 因此，密封胶可以采用将碳纤维粘附在混凝土基材上的B级胶，修补胶必须具有高性能，如混凝土加固技术规范表4.6.4的规定。 使用结构修补胶修补混凝土强度时，必须在结构图纸上注明，并在7天后取芯样，测量修补混凝土的强度（《混凝土结构加固设计规范》17.2）。 因此，在一般实际工程中，即使使用这种修补胶，也不会将强度的增加作为安全储备。
裂缝灌浆材料为改性环氧树脂或添加细骨料的水泥基，因此其性能要求比压力灌浆低。 该材料适用于封堵较宽的裂缝（1.5~5.0mm）。 这类裂缝灌浆材料只能填充闭合裂缝，不能修复混凝土的强度。 水泥基灌浆材料的使用寿命与混凝土相同。 改性环氧树脂一般温度环境可达50年，高温环境不超过30年。
2022 年 8 月 29 日
参考：
1：建筑结构裂缝及加固分层疑难问题的处理 李国胜
2：砌体结构加固设计规范-2011。
3：混凝土结构加固设计规范-2013。
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