柱作为结构构件的几何特征与梁相似,是两个方向(柱截面宽、高)尺度小,而另一个方向(长度)尺度较大。但两者受力形态大不相同:柱是竖向构件,主要承受沿轴线(高度)方向的压力;此外,由于荷载偏心、水平力或强迫位移(不均匀沉降或地震作用),还会承受弯矩和剪力。
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柱的四类裂缝
柱的水平裂缝
1)由于柱的偏心受压作用,弯矩引起的裂缝发生在偏压柱的受拉一侧,裂缝水平方向垂直于柱轴,类似于受弯裂缝。
2)在水平荷载作用下,角柱或双肢柱中还有可能发生大偏心的水平受拉裂缝。
3)由于施工接槎及混凝土下沉,也可能沿箍筋发生沿截面周边的水平开裂。
4)基础不均匀沉降造成柱子倾斜,也可能引起柱头、柱角的受弯裂缝。
5)装配式柱的连接处也容易发生水平的拼接裂缝,属于构造裂缝。
表1中表达了柱中各种形态的水平裂缝。
表1 柱的水平裂缝
柱的竖向裂缝
当压力成为承载受力的主要因素时,轴压或小偏压构件容易发生垂直方向的混凝土纵向受压开裂。这种裂缝有可能导致混凝土压溃而发生倒塌等严重后果。因此作为脆性破坏的先兆,柱的垂直裂缝一旦发生,应认真分析,尽快加固处理。
由于变截面柱过渡区钢筋弯折引起的压曲裂缝,或者混凝土施工质量失控而引起的柱脚部位混凝土的压碎裂缝(烂根),同样危及结构安全,是压溃破坏的预兆,应及时处理。
表2表达了柱中此类竖向裂缝的各种形态。
表2 柱的竖向裂缝
柱的斜裂缝
在柱子受到较大水平荷载(地震、风荷载)作用时,还可能由于剪力过大而发生斜裂缝,以及由此产生的次生裂缝。这种斜裂缝在地震的反复作用下还容易导致混凝土破碎而造成倾覆,或者压溃破坏而引起倒塌,比较危险。
表3给出了柱中的此类斜裂缝。
表3 柱的斜向裂缝
柱的环向裂缝
单独柱基下的基础板或柱结构的楼盖,在柱的周边可能观察到环状裂缝,这是由于柱的巨大集中力在板内引起冲切裂缝在板面上的显现,甚至可能发生影响结构安全的冲切破坏,故应及时加固处理。尽管裂缝不在柱上,但完全是由柱的作用引起的。所以将这种环柱裂缝列为柱的裂缝。表4给出了这种环柱裂缝。
表4 柱边环向裂缝
另外,柱子主筋或箍筋锈蚀引起的锈胀裂缝在工程中也比较常见,由于篇幅有限,本文不对此类裂缝做更多解读。
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小结
作为该连载系列的第二篇,本文介绍了混凝土柱构件多种常见裂缝的判别,在后续连载系列中,会继续为大家介绍混凝土板、墙体、基础、预应力构件等混凝土结构构件的常见裂缝判别。需要再次强调的是,实际工程中混凝土结构工程裂缝的判别需要检测人员根据具体情况进行分析、判断,不能仅仅依靠查表确定裂缝的类型。
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参考文献
1.《混凝土结构工程裂缝的判断与处理》(第二版),徐有邻、顾祥林、刘刚、林峰编著