某商住小區(qū)地下車庫框架柱、頂板裂縫成因分析

李鐵純

摘要： 某在建商住小區(qū)地下車庫施工過程中框架柱、頂板出現(xiàn)裂縫。通過對(duì)該車庫進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，并運(yùn)用PKPM軟件對(duì)車庫承載力進(jìn)行驗(yàn)算，從承載力、車庫抗浮、溫度收縮三方面對(duì)其裂縫成因進(jìn)行分析。

Abstract： The roof and frame column of underground garage in a commercial and living district under construction cracks. This paper analyzes the crack reason of underground garage structure from the bearing capacity， the garage anti-floating and temperature shrinkage. On-site inspection and PKPM model verification is used to analyze the crack reason.

關(guān)鍵詞： 地下車庫；框架柱；頂板；PKPM軟件；裂縫成因

Key words： underground garage；frame column；roof；PKPM software；crack reason

中圖分類號(hào)：TU926 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）19-0120-03

0 引言

近年來，城市建設(shè)飛速發(fā)展，地下車庫也隨之向大型化和多功能發(fā)展，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和寬度要求越來越高。從近年完成的小區(qū)住宅樓地下車庫情況看，普遍存在混凝土裂縫的現(xiàn)象。本文以某小區(qū)住宅樓地下車庫裂縫為例，對(duì)該地下車庫混凝土裂縫展開分析，并就此提出相關(guān)預(yù)防措施。

1 工程概況

該工程為1層全埋式地下車庫，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土擋土墻。地下車庫東西長(zhǎng)115.40m，南北長(zhǎng)63.35m，層高4.2m，柱截面600mm×600mm，頂板厚400mm，擋土墻厚300mm，擋土墻及柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35。該工程于2014年5月開始施工，2014年8月主體施工完畢。2014年11月框架柱、頂板出現(xiàn)裂縫。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該車庫頂板、墻及柱裂縫寬度、長(zhǎng)度及走向進(jìn)行普查。該車庫東側(cè)多數(shù)擋土墻存在豎向裂縫、西側(cè)部分擋土墻存在豎向裂縫，最大裂縫寬度為0.9mm；頂板裂縫多數(shù)為東西方向，最大裂縫寬度為0.3mm，采用鉆芯法對(duì)頂板存在裂縫的位置鉆取芯樣，發(fā)現(xiàn)裂縫已經(jīng)貫通芯樣，從車庫內(nèi)部（取芯位置）向上觀察頂板時(shí)發(fā)現(xiàn)沿裂縫位置存在水漬，車庫頂板裂縫示意圖見圖1，芯樣外觀見圖2?？蚣苤芽p多數(shù)位于車庫東側(cè)，為橫向裂縫，最大裂縫寬度為0.9mm。車庫東側(cè)柱子裂縫多位于柱腳東面、柱端西面；車庫西側(cè)柱子裂縫多位于柱腳西面、柱端東面，框架柱裂縫分布示意圖見圖3，單根柱子裂縫示意圖見圖4。

對(duì)該車庫頂板、框架柱、擋土墻的混凝土強(qiáng)度及鋼筋配置情況進(jìn)行檢測(cè)，所測(cè)項(xiàng)目均滿足設(shè)計(jì)要求；對(duì)車庫東西兩側(cè)存在裂縫較多的框架柱垂直度偏差進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)東側(cè)框架柱向西傾斜，西側(cè)框架柱向東傾斜，且東側(cè)柱子向西傾斜量較西側(cè)柱子向東傾斜量大，柱子向南、北傾斜量較小，具體檢測(cè)結(jié)果見圖3。

在該車庫柱子、板裂縫較多的部位隨機(jī)抽取13塊頂板，對(duì)其撓度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明頂板撓度滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50010-2010）的規(guī)定，測(cè)點(diǎn)布置示意圖見圖5。

3 裂縫原因分析

針對(duì)本工程裂縫的特點(diǎn)，本文從結(jié)構(gòu)承載力、車庫抗浮、溫度收縮三個(gè)方面進(jìn)行裂縫成因分析。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的PKPM計(jì)算軟件（2010版）對(duì)該建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力驗(yàn)算。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，框架柱、頂板的混凝土強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)算時(shí)材料強(qiáng)度取設(shè)計(jì)值。本工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)頂板未覆覆土，為了更好查清車庫框架柱、頂板裂縫成因，建模驗(yàn)算時(shí)未考慮覆土荷載。驗(yàn)算結(jié)果表明：在現(xiàn)有荷載及施工荷載下，該車庫上部主體結(jié)構(gòu)承載力滿足要求。

根據(jù)該工程地勘報(bào)告，車庫穩(wěn)定地下水位標(biāo)高為4.21～5.07m，平均水位標(biāo)高為4.70m。該車庫為獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底標(biāo)高為0.90m，防水板板面標(biāo)高為1.28m，防水板板厚為0.30m。該車庫未覆土前一直采取降水措施，地下水位穩(wěn)定在基礎(chǔ)以下2～3m左右，施工過程中基坑內(nèi)未出現(xiàn)積水。車庫底板、頂板未出現(xiàn)因抗浮不足產(chǎn)生的裂縫。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分析，可排除車庫因抗浮能力不足產(chǎn)生裂縫。

結(jié)合該工程頂板、框架柱裂縫的分布規(guī)律，同時(shí)考慮施工過程及環(huán)境因素的影響，分析裂縫成因：①該工程當(dāng)年5月開始施工，8月南北兩側(cè)住宅樓及車庫主體施工完畢，后澆帶在主體完工后60天澆筑完成，隨后發(fā)現(xiàn)頂板、框架柱出現(xiàn)裂縫，此過程中溫度下降約25℃，溫度降低引起混凝土收縮。該工程頂板南北兩側(cè)與住宅樓頂板相連，東側(cè)與擋土墻相連。住宅樓頂板、擋土墻具有很大的側(cè)向剛度，對(duì)車庫頂板的收縮形成了很大的約束，在頂板上產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，當(dāng)頂板的溫度收縮應(yīng)力超過混凝土的抗拉應(yīng)力時(shí)，頂板產(chǎn)生裂縫。車庫南北兩側(cè)的約束作用強(qiáng)于東西兩側(cè)，故裂縫方向多為東西方向。框架柱的裂縫產(chǎn)生過程見圖6。②該工程采用泵送商品混凝土，為使混凝土具有較好的工作性能，采用了較大的水灰比，因此混凝土具有較大的收縮性。這是車庫頂板產(chǎn)生裂縫的內(nèi)在原因之一。

在工程質(zhì)量檢測(cè)的基礎(chǔ)上，為了對(duì)該工程裂縫成因進(jìn)一步分析，采用大型軟件PKPM中PMSAP模塊對(duì)該工程溫度應(yīng)力進(jìn)行分析。PMSAP溫度應(yīng)力分析參數(shù)設(shè)定：①所有樓板均應(yīng)定義成彈性膜；②剪力墻應(yīng)采用細(xì)分模型；③混凝土構(gòu)件的溫度效應(yīng)指定折減系數(shù)，取為0.3；④溫荷綜合組合系數(shù)為0.96；⑤溫度場(chǎng)類型為連續(xù)。

該工程在溫度荷載作用下，地下車庫框架柱位移圖見7。由該圖可以看出在溫度荷載作用情況下，東側(cè)柱子向西傾斜、西側(cè)柱子向東傾斜，且東側(cè)柱子的位移量大于西側(cè)柱子的位移量，這與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果一致。4～17×G軸框架柱彎矩示意圖見圖8，從圖8中可以看出：東側(cè)框架柱，東面的柱腳、西面的柱端彎矩較大；車庫西側(cè)框架柱，西面的柱腳、東面面的柱端彎矩較大。且東側(cè)框架柱的彎矩絕對(duì)值比西側(cè)的大。這與框架柱的裂縫規(guī)律相一致。

4 結(jié)語

本文對(duì)地下車庫框架柱、頂板的裂縫成因進(jìn)行了分析。從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果及有限元軟件計(jì)算結(jié)果綜合考慮分析得出該車庫裂縫為溫度收縮裂縫。溫度收縮裂縫在超長(zhǎng)超寬混凝土結(jié)構(gòu)中較常見且日趨增多，應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工兩方面采取措施進(jìn)行控制，才能減少、防止溫度裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展，提高工程質(zhì)量。

具體措施如下：①車庫主體結(jié)構(gòu)完工后及時(shí)進(jìn)行覆土；②降低混凝土的水灰比，建議采用浸水養(yǎng)護(hù)的方式減小混凝土的前期收縮；③屋面采用性能較好的隔熱防水層，以減少屋面溫度驟然變化對(duì)結(jié)構(gòu)層的不利影響；④施工時(shí)擬在建筑物中設(shè)置多條后澆帶，待整體結(jié)構(gòu)竣工，混凝土前期收縮已完成后，再澆微膨脹混凝土連接兩邊。

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