某超長大跨度混凝土框架結(jié)構(gòu)樓板裂縫檢測及成因分析

蔣長遠(yuǎn)

（上海砼測檢測技術(shù)有限公司，上海 2018020）

1 工程概況

某物流倉庫廠房位于浙江省杭州市，為二層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，廠房中部的變形縫將廠房分為79.6m×84.0m 的兩個單體結(jié)構(gòu)，總建筑面積30643m2。柱網(wǎng)尺寸主要為11.4m×10.5m，一層、二層層高均為10.2m，樓板厚150mm，混凝土強(qiáng)度等級為C30，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)。二層樓面設(shè)計活荷載為20kN/m2。廠房于2017年投入使用，使用過程中發(fā)現(xiàn)二層樓板出現(xiàn)不同程度的開裂現(xiàn)象，且部分區(qū)域為貫通裂縫。

2 現(xiàn)場調(diào)查及檢測

2.1 工程施工質(zhì)量復(fù)核

（1）建筑結(jié)構(gòu)布置復(fù)核。現(xiàn)場采取量測法對建筑結(jié)構(gòu)布置、軸線尺寸、層高等進(jìn)行了隨機(jī)抽查復(fù)核，測量結(jié)果均滿足原設(shè)計要求。

（2）混凝土強(qiáng)度檢測。采用數(shù)顯混凝土回彈儀對構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了隨機(jī)抽查檢測，所抽測構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級均大于C30，滿足原設(shè)計要求。

（3）鋼筋配置與保護(hù)層厚度檢測。現(xiàn)場采用一體式鋼筋掃描儀結(jié)合鑿除法對構(gòu)件的鋼筋配置和保護(hù)層厚度進(jìn)行了隨機(jī)抽查檢測，所測構(gòu)件所測部位鋼筋配置基本符合原設(shè)計要求，保護(hù)層厚度基本滿足規(guī)范要求。

（4）構(gòu)件變形測量。采用全站儀對構(gòu)件變形進(jìn)行抽測，實測發(fā)現(xiàn)框架柱傾斜率、框架梁及樓板撓度均未超過相關(guān)規(guī)范的限值。

2.2 裂縫分布調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，該廠房二層樓板存在大面積開裂現(xiàn)象，開裂部位多集中于A-C 軸兩跨，其中板面裂縫較多，板底裂縫較少，裂縫形態(tài)主要為斜裂縫，多數(shù)圍繞著框架柱分布，開裂方向無明顯規(guī)律，且多數(shù)為非貫穿裂縫，局部為貫穿裂縫。板面裂縫長度在0.4m～3.2m 之間，裂縫寬度在0.20mm～0.62mm 之間，板底裂縫長度在0.3m～3.0m 之間，裂縫寬度在0.12mm～0.40mm 之間。裂縫分布情況見圖1、圖2。

圖1 板面裂縫分布圖

圖2 板底裂縫分布圖

2.3 裂縫成因分析

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，對裂縫成因分析如下：

（1）經(jīng)現(xiàn)場檢測可知，抽測部位的建筑結(jié)構(gòu)布置、軸線尺寸、混凝土強(qiáng)度、鋼筋配置、保護(hù)層厚度等基本滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求。且廠房框架柱傾斜率、框架梁及樓板撓度測量結(jié)果均符合規(guī)范要求，故結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生超出正常使用條件下的結(jié)構(gòu)變形。因此，初步可以排除結(jié)構(gòu)因承載能力不足而發(fā)生開裂。

（2）經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查與分析，被檢廠房的柱距、跨度較大，單體結(jié)構(gòu)尺寸在東西向和南北向尺寸均超過《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010-2010）第8.1.1 條中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距要求（55.0m），屬于超長大跨度的框架結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)對混凝土養(yǎng)護(hù)條件要求較高，易因溫度應(yīng)力、混凝土材料收縮而產(chǎn)生裂縫。經(jīng)查閱圖紙資料，結(jié)構(gòu)設(shè)計說明中指出設(shè)計未考慮冬期施工影響，進(jìn)一步結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查的裂縫形態(tài)、分布、尺寸等，可以得出該超長大跨度框架結(jié)構(gòu)樓板裂縫成因主要為溫度應(yīng)力、材料收縮變形引起。

（3）經(jīng)調(diào)查，廠房二層樓面作為物流倉庫使用，其使用方所采用的叉車在裝卸或升降貨物時樓板會產(chǎn)生一定的振動。經(jīng)對比，裂縫較為集中在叉車頻繁運行裝卸貨物的A-C 軸區(qū)域，而C-J 軸設(shè)置有高層貨架，為叉車運行較少的區(qū)域，因此叉車荷載的反復(fù)作用，是使得易受振動影響的大跨度框架結(jié)構(gòu)樓板裂縫進(jìn)一步發(fā)展的原因。

3 經(jīng)驗教訓(xùn)和裂縫控制建議

眾所周知，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因主要可以分為受力裂縫和非受力裂縫。非受力裂縫主要是由于混凝土材料受到溫度變化影響發(fā)生熱脹冷縮變形、地基基礎(chǔ)沉降變形等，結(jié)構(gòu)變形又受到約束后而產(chǎn)生。據(jù)相關(guān)資料表明，非受力裂縫占到混凝土裂縫中的80%，而溫度作用導(dǎo)致的又占絕大部分的比例。因此建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計施工時就應(yīng)考慮溫度變化對結(jié)構(gòu)的影響。但是超長大跨度結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度應(yīng)力計算參數(shù)的采用困難，計算溫度應(yīng)力難以實施，在具體工程簡化計算得到的結(jié)果誤差較大，難以達(dá)到實際效果。由于超長大跨度框架結(jié)構(gòu)是近些年新崛起的新型結(jié)構(gòu)形式，雖然已經(jīng)有了一定研究成果，但在實際施工中的應(yīng)用還相當(dāng)有限，特別是我國現(xiàn)有的各類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對于如何在設(shè)計施工中考慮溫度作用對超長大跨度框架結(jié)構(gòu)的影響未進(jìn)行明確規(guī)定。

3.1 保證加強(qiáng)措施的有效作用

由于超長大跨度框架結(jié)構(gòu)建筑數(shù)量的不斷增加，人們對于此類結(jié)構(gòu)形式的房屋產(chǎn)生混凝土裂縫會越來越重視。事實上，設(shè)計方和施工方在進(jìn)行超長大跨度框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工時，都會考慮采取一定的減少樓板產(chǎn)生裂縫的措施。例如在混凝土結(jié)構(gòu)施工時設(shè)置結(jié)構(gòu)后澆帶或鞏固加強(qiáng)帶，然而在具體的施工過程中，相關(guān)施工方和管理方因各種原因未按相關(guān)規(guī)定實施，以至于加強(qiáng)裂縫控制的措施不能達(dá)到預(yù)期效果，對工程的質(zhì)量的監(jiān)督力度不夠，導(dǎo)致所采取的加強(qiáng)裂縫管理的措施都沒有達(dá)到預(yù)期的效果，如設(shè)計方要求后澆帶需在兩側(cè)結(jié)構(gòu)施工完成且溫度應(yīng)力釋放后才可進(jìn)行封閉施工，然而施工方會因為工期等因素縮短后澆帶的澆筑時間。對于鞏固加強(qiáng)帶的施工需要特別保證混凝土的施工質(zhì)量，但由于部分施工方為節(jié)約工程造價，在鞏固加強(qiáng)帶的施工上不能夠達(dá)到相關(guān)設(shè)計及規(guī)范要求，導(dǎo)致控制這些加強(qiáng)措施不能起到應(yīng)有的作用。因此，設(shè)計方在對超長大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)明確給施工方指出混凝土材料收縮限值，這樣才能使施工結(jié)構(gòu)與設(shè)計預(yù)期達(dá)成一致，來保證超長大跨度結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量符合相關(guān)要求。

3.2 控制混凝土澆筑早期裂縫

由于超長大跨度框架結(jié)構(gòu)對于溫度變化較為敏感，特別是在施工過程中面領(lǐng)著嚴(yán)峻的養(yǎng)護(hù)條件考驗。設(shè)計方可對于季節(jié)溫差作用下易出現(xiàn)的裂縫，通過溫度應(yīng)力計算，根據(jù)溫度應(yīng)力結(jié)果采取相應(yīng)的裂縫控制措施?；炷翝仓缙诋a(chǎn)生的樓板裂縫，可采用纖維混凝土或補(bǔ)償收縮混凝土以增加結(jié)構(gòu)抵抗溫度應(yīng)力變形的能力?；炷翝仓蟮酿B(yǎng)護(hù)條件對混凝土的材料收縮影響巨大，養(yǎng)護(hù)環(huán)境的相對濕度越大，則混凝土材料收縮越小。對于補(bǔ)償收縮混凝土的養(yǎng)護(hù)，其在澆筑后須在潮濕的環(huán)境中才能發(fā)生膨脹，通常需要在澆筑完成后的42h 內(nèi)連續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)；如養(yǎng)護(hù)條件不得當(dāng)，則補(bǔ)償收縮混凝土質(zhì)量無法得到保證，不能發(fā)揮其膨脹補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

3.3 設(shè)計、施工、使用的對立統(tǒng)一

面對日益發(fā)展的社會需求，對房屋結(jié)構(gòu)的使用功能要求會越來越高，超長大跨度框架結(jié)構(gòu)在這種環(huán)境下應(yīng)運而生，這也就促使結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工領(lǐng)域的技術(shù)水平和理論研究一定要得到提升。例如，目前考慮汽車動力荷載作用在道路、橋梁領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，而對于超長大跨度框架結(jié)構(gòu)房屋在此方面的研究還有待深入。對于超長大跨度框架結(jié)構(gòu)房屋全過程的把控，設(shè)計方應(yīng)在設(shè)計時全面考慮結(jié)構(gòu)后續(xù)施工和使用階段可能遇到的各種因素，施工方也同樣應(yīng)按照設(shè)計圖的相關(guān)設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行施工，確保結(jié)構(gòu)符合設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求，使用方應(yīng)嚴(yán)格遵循原設(shè)計圖紙，不得擅自改變房屋結(jié)構(gòu)及使用功能，定期對房屋進(jìn)行檢查及維保。

4 結(jié)語

對于超長大跨度框架結(jié)構(gòu)樓板出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象較為普遍，其裂縫產(chǎn)生的原因可能是由于設(shè)計、施工、使用各個階段導(dǎo)致的，但要規(guī)避這些風(fēng)險也不無可能。一方面，理論研究與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的完善對于這個目標(biāo)的實現(xiàn)有著重要的影響意義，另一方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工領(lǐng)域從業(yè)人員也應(yīng)盡量采取控制減少樓板裂縫的有效措施，使用方也應(yīng)規(guī)范使用房屋，只要全過程各階段做好管理和把控，就能將樓板裂縫的產(chǎn)生可能盡量減小。