钢筋混凝土结构裂缝成因及加固设计常用方法分析

陈深求

【摘要】钢筋混凝土结构是当前建筑领域使用量最大和应用范围最为广泛的建筑结构类型。受到环境因素、人为因素等诸多因素的制约和影响，钢筋混凝土结构会有不同程度的变形、破坏，从而影响其正常使用，甚至结构安全。结构试验表明，裂缝的出现是结构破坏的先兆。本文先分析钢筋混凝土结构裂缝的主要成因，再介绍钢筋混凝土结构常用的加固方法，分析各加固方法的优缺点及加固设计时需要注意的常见问题。

【关键词】钢筋混凝土结构；裂缝；加固设计；常用方法

引言

钢筋混凝土结构是一种经过特殊加工、灌注和处理的建筑材料，在各个工序中难免会因外部因素和内部原因的干扰而导致出现钢筋混凝土结构的裂缝。裂缝的出现及发展造成钢筋混凝土结构的耐久性下降，同时影响钢筋混凝土结构的安全与功能，甚至会造成建筑物破坏。因此加固设计须从裂缝分析出发，根据现状分析裂缝的成因，评定裂缝的危害等级，才能采取相应的加固设计方法。

1钢筋混凝土结构裂缝的主要成因

1.1 钢筋混凝土材料质量

钢筋混凝土结构在浇筑、硬化的过程中会产生各种应力，如果对钢筋混凝土材料不进行全面的控制，当应力超出钢筋混凝土的结构强度时就会出现裂缝。主要的材料因素有：第一，水泥和集料中存在大量的泥沙、氯离子、硫酸根离子，这会导致钢筋混凝土强度不足，在脆弱的地方会出现裂缝。第二，水泥水化热过高，并且没有应用适合的外加剂，这会造成钢筋混凝土出现早强性裂缝。

1.2 钢筋混凝土施工工艺

工艺是导致钢筋混凝土结构出现裂缝的主要原因。如果钢筋混凝土施工工艺不能按规范进行，出现模板搭建不当、钢筋混凝土结构支撑不足、模板拆除过早、保湿保温不利等问题，都会导致钢筋混凝土结构裂缝的产生。

1.3 钢筋混凝土施工温度

钢筋混凝土中水泥在水化和硬化的过程中会产生大量的热，由于钢筋混凝土结构导热性能差，会在钢筋混凝土结构内部产生温度与热量的积累，进而出现钢筋混凝土结构内部的应力与形变趋势，如果这种趋势超出钢筋混凝土结构强度时就会出现裂缝。

1.4 钢筋混凝土湿度

钢筋混凝土在硬化的过程中会出现水分蒸发，如果不及时对钢筋混凝土结构进行保湿处理，则会产生干缩的趋势，在水分流失严重的情况下，钢筋混凝土结构表面会产生干缩裂缝，不但影响钢筋混凝土表面质量，也会影响钢筋混凝土结构的强度。

2钢筋混凝土结构加固方法

钢筋混凝土结构的加固方法有很多，在实际的加固工程中，外粘钢板加固法和增大截面加固法是最为常见、传统的加固方法，而外贴纤维复合材料加固法则是近年新兴的加固方法。

2.1外粘钢板加固法

最为常见的一种加固方法就是外贴钢板加固法。这种加固的方法就是用建筑结构胶将钢板粘贴到出现裂纹需要加固的结构表面。这种加固结构通过使用钢板承受开裂结构侧面的剪力以及沿钢板方向的拉力，实现截面受弯及受拉承载力的提高。这种结构有以下优点：（1）方法简单容易实现，使用的钢板和混凝土能够形成一个整体。（2）钢板加固施工时间短，能够快速实现加固，不影响正常的使用。（3）这种加固的效果很明显，能够有效提高结构的刚度。当然这种加固方法也有自己的缺点，主要的不足之处有：（1）裂缝处自身刚度没有实质上的提高。（2）建筑结构胶的长期持荷强度较低及容易老化，对环境湿度有一定要求。（3）不适用于承受动力疲劳荷载及设计使用年限较长的新建工程加固。

2.2增大截面加固法

对钢筋混凝土裂缝的处理方法中还有一种常见的加固方法就是增大截面加固法。这种方法顾名思义就是通过加大受弯构件的横截面积，达到提高截面承载力和构件刚度的目的。这种结构的受力构件，自身的受力性能随着使用钢筋横截面积的增大而加强。这种加固方法的优点有以下几点：（1）使用寿命比较长，在使用过程中对结构的维护费用比较低。（2）加大横截面积能够明显的提高受力结构的受力性能，是受力结构能够承受更大的负载。（3）这种加固方法的实际施工过程比较简单，工艺比较成熟，能够很好的保证施工的质量，一般来说，这种结构有很强的使用性。当然这种加固方法也有自身的缺点，其主要的缺点有以下几点：（1）受力构件横截面积的增加，直接影响建筑结构整体美观。（2）一定程度上增加了结构自身的自重。（3）新加大的结构的养护时间长，造成施工工期较长，对建筑的正常使用有一定的影响。

2.3外贴纤维复合材料加固法

在建筑钢筋混凝土加固方法中，有一种比较特殊的方法就是外贴纤维复合材料加固法。这种加固方法的原理就是在钢筋混凝土结构中出现裂缝的地方用结构胶粘贴碳纤维、玻璃纤维等纤维复合材料，通过纤维复合材料的胶结作用，使裂缝处的横截面积受拉力作用，进而提高结构受弯、受剪及混凝土抗压强度。这种加固方法的主要优点有：（1）纤维复合材料有一定的抗腐蚀作用，能适应潮湿的环境。（2）纤维复合材料的质量很轻，几乎不增加结构的自重。（3）纤维复合材料的使用寿命比较长，平时使用过程中的维护比较简单，维护需要的成本比较低。不过外贴纤维复合材料加固法有自身的缺点，主要的缺点有以下几点：（1）由于纤维复合材料是有机材料，防火性能比较差，耐高温性能也不佳。（2）有一定的受力极限，当纤维复合材料受到的变形比较大的时候，材料的内部就会出现断裂的现象。（3）纤维复合材料有一定的弹性限度，不适合使用在高刚度要求的结构中。

3加固设计中需要注意的问题

（1）在设计单位的选择方面，要选择那些有设计资质的单位，有一定的设计经验积累的单位优先考虑使用。设计单位要对设计的建筑结构自身的安全性和可靠性方面负责。

（2）优先考虑使用新工艺和新技术。一般来说，相对成熟的新工艺和新技术都能够达到改善结构抗震性能，提高结构抗震能力的目的。不过使用的新工艺和新技术须经过正式的技术鉴定。

（3）由专业人员对原结构进行认真仔细的研究，充分考虑加固施工的可行性和安全经济性，结合具体情况选择技术好、施工简单、效果好、满足现场施工要求的技术方案。考虑设计方案的实际施工效益。

（4）设计时不应仅局限于考虑单个构件的安全性，同时还应从整个结构体系性能的变化的角度来考虑整体结构的安全。如：加固后的构件刚度和强度的变化，会引起整体结构的刚度和强度分布的變化，自振周期变化，须注意避免新的薄弱层的出现，避免强梁弱柱、强构件弱节点等的不利于抗震的受理状态。

4 结语

综上所述，钢筋混凝土结构因外部因素和内部原因产生裂缝，在进行加固修复时，不仅要修复消除引起伤害的根源，还要对产生裂缝的地方进行合理科学的加固处理，从而恢复构件的受力性能，保证构件能够在建筑结构整体中发挥自身的实际作用。但同时，我们不应片面地满足单个构件的安全性，亦应对整个结构体系进行分析，综合考虑加固方案的可行性、合理性、安全性、经济性，根据实际的需要选择最合理的加固方案。

参考文献

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