工程鑒定中結(jié)構(gòu)受力分析

工程鑒定中的結(jié)構(gòu)受力分析談到結(jié)構(gòu)受力時(shí)，或在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常留意結(jié)構(gòu)受力的M、N、Q，其他一些力：如地基凍脹力、溫度應(yīng)力、樁基的負(fù)摩阻力、土體的自重應(yīng)力、結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形與水的浮力等作用，或者被忽視、或者分析不精確，從而造成房屋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、構(gòu)件破壞以與房屋傾斜等。地基凍脹力工程實(shí)例1黑龍江某農(nóng)場(chǎng)一層磚木結(jié)構(gòu)房屋，毛石條形基礎(chǔ)，運(yùn)用過程中，冬季發(fā)覺部分房屋外重墻體向外傾斜，對(duì)房屋外墻傾斜緣由進(jìn)行鑒定。以下照片摘自《地基與基礎(chǔ)》：從照片中基礎(chǔ)的受力圖可知，冬季地基土體受凍，條形基礎(chǔ)外側(cè)的凍切力T1>T2,凍脹時(shí)基底壓力分布基礎(chǔ)外邊緣大，里邊緣小，按此受力圖進(jìn)行分析，房屋外縱墻應(yīng)向房屋里側(cè)傾斜，可實(shí)際狀況恰恰相反，房屋橫墻較少、比較空曠的房屋，外縱墻均向外傾斜，房屋橫墻較多、整體剛度比較好的房屋，外縱墻基本不傾斜，當(dāng)時(shí)是百思不得其解，經(jīng)過反復(fù)探討此基礎(chǔ)受力圖，我們對(duì)基礎(chǔ)的凍深曲線進(jìn)行反復(fù)探討，我們推想，地基凍深曲線基本呈斜向，地基的凍脹力與凍深曲線基本呈垂直關(guān)系，造成基礎(chǔ)向外傾斜。對(duì)于橫墻較多、剛度較好的房屋，由于橫墻的約束作用，限制了房屋外縱墻的傾斜，使房屋整體上抬。1.2工程實(shí)例2某電廠變電所墻體裂縫加固黑龍江省某發(fā)電廠變電所，一層磚混結(jié)構(gòu)，運(yùn)用過程中發(fā)覺山墻有倒八字形裂縫，裂縫與地面基本呈45度夾角，經(jīng)某單位鑒定后，認(rèn)為基礎(chǔ)產(chǎn)生了不勻稱沉降，于是，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行了加固處理，加固后，山墻又出現(xiàn)了裂縫，而且山墻外傾，建設(shè)單位擬對(duì)其再次進(jìn)行加固處理，我們經(jīng)投標(biāo)中標(biāo)后，經(jīng)過細(xì)致分析，發(fā)覺有以下問題：對(duì)于一層房屋，基礎(chǔ)發(fā)生不勻稱沉降的可能性不大，經(jīng)過加固處理后再次發(fā)生不勻稱沉降的可能性更小，好像有些不合常理；山墻外傾不符合基礎(chǔ)不勻稱沉降的受力特征；基礎(chǔ)埋置深度滿意規(guī)范要求，好像沒有地基凍脹的可能性；我們依據(jù)山墻外傾這一破壞特征，我們認(rèn)為還是地基受凍，為什么地基會(huì)受凍，經(jīng)過查閱圖紙，發(fā)覺電纜溝從山墻入戶，電纜溝處存在冷橋，使地基受凍，從而造成山墻基礎(chǔ)上抬與外傾。我們只有對(duì)房屋的裂縫有一個(gè)正確的分析之后，對(duì)癥下藥，采納合理的加固方案，才能做到房屋加固后平安牢靠。前邊提到，該變電所進(jìn)行過一側(cè)加固處理，后來又產(chǎn)生裂縫，其緣由，就是原來結(jié)構(gòu)受力分析錯(cuò)誤。該變電所對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行了保溫處理，經(jīng)過多年運(yùn)用后，墻體沒有再產(chǎn)生裂縫。1.3工程實(shí)例3某別墅小區(qū)地基凍脹性的判定哈爾濱市江北某別墅小區(qū)，地下一層為車庫(kù)，地上三層為住宅，磚混結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)與鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。地質(zhì)勘察報(bào)告中載明：地基為弱凍脹土。該房屋在車庫(kù)坡道進(jìn)入地下室時(shí)，較少了坡道處基礎(chǔ)的埋置深度，此處外縱墻的基礎(chǔ)埋置深度不足1m，大約0.50m，施工單位擔(dān)憂地基產(chǎn)生凍害，問設(shè)計(jì)單位地基能否有發(fā)生凍害？并請(qǐng)有關(guān)專家對(duì)設(shè)計(jì)單位的看法進(jìn)行論證。設(shè)計(jì)單位依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》、地質(zhì)勘察報(bào)告、與結(jié)構(gòu)計(jì)算，得出的結(jié)論為：地基不會(huì)發(fā)生凍脹，房屋基礎(chǔ)平安。其計(jì)算分析依據(jù)為：依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》，基礎(chǔ)最小埋置深度為：基礎(chǔ)最小埋深=場(chǎng)地凍結(jié)深度-最大凍土層厚度依據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，地基土為弱凍脹土，其最大凍土層厚度達(dá)2m以上，依據(jù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，基礎(chǔ)地面處地基壓應(yīng)力大于地基凍脹應(yīng)力，綜上所述，基礎(chǔ)不會(huì)產(chǎn)生凍脹破壞，房屋結(jié)構(gòu)平安。該分析看似比較全面，我們經(jīng)過查閱地質(zhì)勘察報(bào)告后，認(rèn)為上述分析概念不清楚，甚至存在分析錯(cuò)誤。錯(cuò)誤在哪？推斷地基土的凍脹類別與地下水位至凍結(jié)面的距離有關(guān)，地下車庫(kù)坡道進(jìn)入地下室后，地基的凍結(jié)面隨坡道下移，地下水位距凍結(jié)面的距離減小，土體的凍脹性有改變，因此，上述分析存在概念上錯(cuò)誤。另外，我們還應(yīng)留意一點(diǎn)，房屋建立前地質(zhì)勘察時(shí)地下水位低，實(shí)際運(yùn)用時(shí)地下水位可能發(fā)生改變。以上為地基凍脹產(chǎn)生凍害的工程實(shí)例，以下再介紹二個(gè)地基土融沉后致使地面與基礎(chǔ)破壞的實(shí)例。1.4工程實(shí)例4某滑冰館，滑冰跑道運(yùn)用多年，在舉辦一項(xiàng)國(guó)際大賽前，須要對(duì)整個(gè)制冷系統(tǒng)與相應(yīng)設(shè)施進(jìn)行修理，制冷系統(tǒng)停止工作若干天后，發(fā)覺跑道出現(xiàn)了大面積融沉現(xiàn)象。查閱設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)時(shí)在冰場(chǎng)下作了隔熱層，隔熱層為150mm厚擠塑板。我們經(jīng)過分析，設(shè)計(jì)者忽視了傳熱時(shí)間概念，冰場(chǎng)在不停的制冷，使得擠塑板下的土體受凍，受凍后土體產(chǎn)生凍脹，冰場(chǎng)運(yùn)用過程中澆水找平，在冰場(chǎng)跑道修理期間，土體溶化后產(chǎn)生融沉。1.5工程實(shí)例5某客運(yùn)站，候車大廳部分為一層，與之相連部分為三層，三層部分為賓館，該房屋為磚混結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)，該場(chǎng)地為地基為永凍土。該客運(yùn)站投入運(yùn)用不久，墻體出現(xiàn)裂縫，于是，建設(shè)單位托付一家鑒定單位進(jìn)行鑒定，要求查出墻體裂縫緣由，其鑒定結(jié)論為:基礎(chǔ)施工質(zhì)量未達(dá)到設(shè)計(jì)要求；樁長(zhǎng)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求；一層地面處作一層鋼筋混凝土板，板下貼有100mm厚隔熱苯板，部分苯板脫落，造成隔熱效果下降，土體溶化，樁基礎(chǔ)沉降。施工單位對(duì)鑒定結(jié)論有異議，要求重新鑒定。我們經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查：發(fā)覺墻體裂縫較大，裂縫寬度達(dá)10mm以上；樁基礎(chǔ)承臺(tái)頂面有的部位與墻體脫離，形成水平縫隙，縫隙寬度達(dá)15mm以上；經(jīng)過鉆孔測(cè)溫，3m以下的土體起先溶化。從以上現(xiàn)象可以看出，永凍土已經(jīng)漸漸溶化，樁的承載力降低，有的樁沉降量大于墻體的沉降量，造成承臺(tái)頂面與墻體之間形成縫隙。由此可見，房屋設(shè)計(jì)時(shí)，雖然在一層地面處作了保溫隔熱層，但同樣忽視了傳熱時(shí)間的概念，造成永凍土溶化，基礎(chǔ)沉降。溫度應(yīng)力2013年10月，哈爾濱某小區(qū)某工程基礎(chǔ)越冬，找你幾位專家論述基礎(chǔ)越冬方案。該工程地下室為大底盤，地上為若干棟高層建筑，通過大底盤連在一起，大底盤長(zhǎng)約500m，寬約360m，樁筏基礎(chǔ)，當(dāng)時(shí)施工單位提出二個(gè)基礎(chǔ)越冬方案：一是地下室內(nèi)注水，用水對(duì)地基進(jìn)行保溫；二是冬季接著降水，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行覆蓋。對(duì)于地下室注水保溫方案，這種做法屬于土做法，對(duì)于水凍成冰后，有多大的凍脹力心里沒底，我在這里提出的是：基礎(chǔ)混凝土施工在6-9月，混凝土成型時(shí)溫度較高，地下室注入水后溫度較低，該混凝土結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)，超過規(guī)范規(guī)定的限制數(shù)倍，混凝土的溫差變形是否會(huì)造成地下混凝土結(jié)構(gòu)的開裂；對(duì)于其次種保溫方案，是在基礎(chǔ)承臺(tái)頂面保溫，還是在地下室頂板保溫，各種看法都有，每種方案，各有千秋。我的想法是：假如在地下室頂面保溫，有利于對(duì)整個(gè)地下室結(jié)構(gòu)的愛護(hù)。通過這個(gè)工程我們看到，混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度越做越長(zhǎng)，再次，介紹一下鑒定過程中在溫度應(yīng)力作用下，致使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的問題。工程實(shí)例1某高層結(jié)構(gòu)，地下一層地上30層，剪力墻結(jié)構(gòu)，地下水位較高，地下室鋼筋混凝土墻即是承重墻，又是防水墻體。由于地下室混凝土墻混凝土強(qiáng)度普遍較低，要求對(duì)墻體進(jìn)行加固。依據(jù)混凝土加固規(guī)范與有關(guān)資料，采納加大截面法，即：在原有混凝土墻體的基礎(chǔ)上，增加鋼筋混凝土夾板墻，新舊墻體之間植筋連接，原有混凝土墻體進(jìn)行鑿毛處理。在運(yùn)用過程中，發(fā)覺后幫貼的混凝土墻體與原有墻體有的部位脫離，查閱施工內(nèi)業(yè)，植筋進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均滿意設(shè)計(jì)要求，后幫貼混凝土強(qiáng)度滿意設(shè)計(jì)要求，從設(shè)計(jì)到施工沒發(fā)覺紕漏。新舊混凝土分別，緣由何在？后來經(jīng)過細(xì)致分析，發(fā)覺混凝土墻體長(zhǎng)度超過規(guī)范規(guī)定的長(zhǎng)度地下室內(nèi)溫度較高，新幫貼的混凝土墻體在室內(nèi)，溫度較高，原有混凝土墻體在室外，溫度較低，那么，加固后的混凝土墻體處在不同的溫度場(chǎng)內(nèi)，室內(nèi)的混凝土受熱后伸長(zhǎng)，外側(cè)的混凝土收縮，由于其變形不一樣導(dǎo)致新舊混凝土墻體分別。應(yīng)留意的事項(xiàng)：建議留伸縮縫。不能完全依靠植筋。工程實(shí)例2某商場(chǎng)，六層框架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度略超規(guī)范要求，運(yùn)用若干年后，發(fā)覺屋面縱向框架梁梁端有斜裂縫，裂縫的形態(tài)與受剪破壞類似。我們經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，混凝土框架梁施工質(zhì)量較好，混凝土強(qiáng)度高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，梁主筋、箍筋均滿意要求，且富余量較大，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果復(fù)核，梁抗彎抗剪承載力們有問題。依據(jù)梁裂縫形態(tài)分析，與斜裂縫垂直方向，應(yīng)當(dāng)有一個(gè)主拉應(yīng)力，經(jīng)過取脫離體分析，梁收縮變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力與剪力產(chǎn)生的合力，與斜裂縫的方向垂直，因此可知，該裂縫是由于混凝土框架梁收縮造成的。工程實(shí)例3某學(xué)校教學(xué)樓，磚混結(jié)構(gòu)，屋面梁端斜裂縫，裂縫上大下小。一般的梁端剪切裂縫為下邊寬、上邊窄，依據(jù)裂縫的形態(tài)分析，該裂縫不是梁的受剪破壞，經(jīng)分析，屋面板有一個(gè)向外的水平推力，造成梁端裂縫。查閱設(shè)計(jì)圖紙，該梁屬于簡(jiǎn)支梁，梁負(fù)筋較小，不滿意規(guī)范要求。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，簡(jiǎn)支梁負(fù)筋不小于跨中鋼筋的四分之一。工程實(shí)例4某一層磚混底框綜合樓，預(yù)制鋼筋混凝土空心樓板，陽臺(tái)與雨篷為現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，長(zhǎng)度為61.50m，按當(dāng)時(shí)的砌體結(jié)構(gòu)規(guī)范，長(zhǎng)度不超過60m，房屋長(zhǎng)度略超過規(guī)范要求，因此，沒有留伸縮縫，夏季，頂層外縱墻與樓梯間橫墻之間開裂，裂縫上寬下窄，最寬處可伸進(jìn)手指，進(jìn)入冬季后，裂縫漸漸變小，直至裂縫合攏。從房屋的墻體變形分析，房屋的外縱墻體外傾，究其緣由，頂層現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁與現(xiàn)澆雨篷相連，現(xiàn)澆雨篷數(shù)量較多，現(xiàn)澆雨篷至于室外陽光下，混凝土圈梁的伸長(zhǎng)量大于磚墻的伸長(zhǎng)量，兩者改變不一樣，造成外縱墻體外傾。工程實(shí)例5某四磚混結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，現(xiàn)澆圈梁，頂層沿圈梁設(shè)有水平采暖管，采暖管較粗，采暖好，供水溫度較高，運(yùn)用中