某工程樓板裂縫對(duì)構(gòu)件承載力影響的試驗(yàn)研究與分析

趙勇 周結(jié)穩(wěn) 石云龍 夏躍挺 劉正勇

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前房建工程中應(yīng)用最為廣泛的建筑結(jié)構(gòu)，但因混凝土拌制、澆筑及養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，極易出現(xiàn)非受力裂縫。本文對(duì)某房建工程中一出現(xiàn)非受力裂縫的板類(lèi)構(gòu)件，在裂縫未經(jīng)處理的情況下，通過(guò)原位加載試驗(yàn)，以驗(yàn)證其承載能力是否滿足設(shè)計(jì)要求，來(lái)確定其結(jié)構(gòu)的安全性。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);非受力裂縫;原位加載;承載能力;安全性

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由素混凝土和鋼筋組合而成的一種組合材料，鋼筋混凝土充分發(fā)揮了混凝土的低價(jià)高抗壓強(qiáng)度，普通鋼筋的高抗拉抗壓強(qiáng)度。素混凝土以水泥作為膠凝材料，礦物參合料作為輔助膠凝材料，砂、石子作為骨料，外加劑作為改善性能調(diào)節(jié)劑，和水按一定比例拌和后水化凝固而成。從以上可知混凝土的生產(chǎn)材料多樣，且在凝固工程中受外界環(huán)境影響因素較多，同時(shí)混凝土雖具有較高的抗壓強(qiáng)度，但抗拉強(qiáng)度值極低，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)裂縫，特別是對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)中的板類(lèi)構(gòu)件。本項(xiàng)目位于干熱河谷地帶，1至5月基本無(wú)雨，干燥、炎熱，在此階段施工過(guò)程中，部分樓板在拆除模板后發(fā)現(xiàn)大量裂縫，混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中樓板滲水嚴(yán)重。

1 樓板質(zhì)量及裂縫檢測(cè)

針對(duì)房屋樓板質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)行樓板荷載試驗(yàn)前的質(zhì)量及裂縫檢測(cè)。檢測(cè)情況：樓板現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度實(shí)測(cè)值為32.4MPa，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30要求;樓板厚度實(shí)測(cè)5點(diǎn)，在規(guī)范允許偏差范圍內(nèi)，平均值183.4 mm，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求;樓板板底鋼筋保護(hù)層厚度實(shí)測(cè)30個(gè)點(diǎn)，不符合板底鋼筋保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值15mm的允許偏差值點(diǎn)數(shù)為3點(diǎn)，合格點(diǎn)率為90.0%;樓板板面鋼筋保護(hù)層厚度實(shí)測(cè)30個(gè)點(diǎn)，不符合板面鋼筋保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值15mm的允許偏差值點(diǎn)數(shù)為18點(diǎn)，合格點(diǎn)率為40.0%，樓板板底鋼筋保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求;樓板板面鋼筋保護(hù)層厚度不滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。檢查樓板有裂縫存在分布，樓板裂縫最大寬度為0.27mm，裂縫分布示意圖詳見(jiàn)圖1。

從裂縫分布情況看，裂縫為不規(guī)則網(wǎng)狀分布，最大裂縫寬度0.27mm，樓板裂縫為拆除鋁模板后即發(fā)現(xiàn)，拆模過(guò)程中未拆除預(yù)留豎向支撐體系，板面未出現(xiàn)集中放置材料情況。

結(jié)合樓板質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，板面鋼筋保護(hù)層厚度雖然不滿足設(shè)計(jì)及《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50204-2015）規(guī)定的要求，但樓板裂縫主要集中位于樓板中間位置，樓板所出現(xiàn)裂縫非板面負(fù)筋保護(hù)層厚度不滿足設(shè)計(jì)及《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50204-2015）要求導(dǎo)致。綜合以上結(jié)果分析，該樓板裂縫應(yīng)為混凝土拌制、澆筑、養(yǎng)護(hù)中某一環(huán)節(jié)或多個(gè)環(huán)節(jié)導(dǎo)致，且為非受力裂縫。

2樓板原位加載試驗(yàn)

通過(guò)常規(guī)質(zhì)量及裂縫檢測(cè)，大致分析了裂縫成因及裂縫類(lèi)型，但仍無(wú)法消除業(yè)主對(duì)裂縫是否對(duì)結(jié)構(gòu)安全有影響疑慮。查閱《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50152-2012），對(duì)五種類(lèi)型結(jié)構(gòu)可進(jìn)行原位加載試驗(yàn)。該鋼筋混凝土樓板結(jié)構(gòu)存在有明顯缺陷，并對(duì)其質(zhì)量產(chǎn)生懷疑，通過(guò)樓板原位加載試驗(yàn)，以驗(yàn)證樓板在非受力裂縫未經(jīng)處理情況下，樓板承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，來(lái)確定其結(jié)構(gòu)的安全性，是符合我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范要求的?；谝陨锨闆r，設(shè)計(jì)實(shí)施了本次樓板原位加載試驗(yàn)。

靜載檢驗(yàn)可分為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的適用性檢驗(yàn)、安全性檢驗(yàn)和承載力檢驗(yàn)。本試驗(yàn)按安全性檢驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性檢驗(yàn)荷載應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值和加載圖式經(jīng)換算確定。荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）的有關(guān)規(guī)定計(jì)算確定，或由設(shè)計(jì)文件提供。

本試驗(yàn)荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）計(jì)算確定。荷載基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值S，應(yīng)按由可變荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值、由永久荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值中取最不利的效應(yīng)設(shè)計(jì)值。

可變荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：

永久荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：

本結(jié)構(gòu)中，樓板永久荷載為樓板結(jié)構(gòu)自重、樓板裝修層，其中樓板荷載標(biāo)準(zhǔn)值為樓板實(shí)測(cè)厚度乘以鋼筋混凝土容重26kN/m3，樓板樓板裝修層為板底粉層及板面裝修層，其原材查閱設(shè)計(jì)文件并根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值;可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)設(shè)計(jì)文件取值為2.5kN/㎡。永久荷載、可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值最終計(jì)算及取值詳見(jiàn)表1。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可變荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值S=10.602kN/㎡，永久荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值S=10.439kN/㎡，取最不利的可變荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值S=10.602kN/㎡，最終外加荷載值為效應(yīng)設(shè)計(jì)值減樓板荷載標(biāo)準(zhǔn)值，試驗(yàn)所需外加荷載值為5.834kN/㎡。本次加載就地取材，以現(xiàn)場(chǎng)備用的混凝土磚作為荷重，通過(guò)多塊磚稱(chēng)量統(tǒng)計(jì)，單磚平均重量為2.710kg，試驗(yàn)加載時(shí)按每級(jí)荷載的加載量，用人工把相應(yīng)的磚數(shù)量均勻放置在需檢驗(yàn)的樓板上?？偦炷链u數(shù)量：5057塊（每塊重2.710kg）;總重量13.704t。

加載時(shí)，混凝土磚均勻分布在樓板上。樓板加載范圍及現(xiàn)場(chǎng)加載情況詳見(jiàn)圖2。樓板加載分級(jí)加載程序詳見(jiàn)表2。

3 試驗(yàn)結(jié)果

撓度測(cè)試采用精密百分表測(cè)試，共布置5個(gè)撓度測(cè)點(diǎn)，分別布置在板跨中位置及雙向四分點(diǎn)處，所有的撓度測(cè)點(diǎn)均布置在樓板的下表面。撓度測(cè)點(diǎn)見(jiàn)圖3。

在安全性檢驗(yàn)荷載（設(shè)計(jì)值）作用下，受檢構(gòu)件無(wú)明顯破壞現(xiàn)象，實(shí)測(cè)撓度實(shí)測(cè)值見(jiàn)表3，與荷載基本保持線性關(guān)系見(jiàn)圖4，構(gòu)件在彈性范圍內(nèi);在適用性檢驗(yàn)荷載值（準(zhǔn)永久值）作用下，板的撓度亦符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范要求。

在適用性檢驗(yàn)荷載（準(zhǔn)永久值）下，受檢構(gòu)件未出現(xiàn)新增裂縫，既有裂縫未繼續(xù)擴(kuò)展，裂縫寬度未發(fā)生變化。在安全性檢驗(yàn)荷載（設(shè)計(jì)值）作用下，受檢構(gòu)件裂縫寬度均小于0.70mm，受檢構(gòu)件未達(dá)到承載能力極限狀態(tài)。

4結(jié)論

對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中板類(lèi)構(gòu)件，對(duì)裂縫最大寬度值小于0.70mm的非受力裂縫，即使未經(jīng)修繕加固，在設(shè)計(jì)荷載作用下，板類(lèi)構(gòu)件承載力并未達(dá)到極限狀態(tài)，其承載力完全滿足安全性要求;在試驗(yàn)荷載值作用下，受檢構(gòu)件裂縫、撓度檢驗(yàn)指標(biāo)均在允許范圍內(nèi)，滿足適用性要求。

[1]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50784-2013）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2012）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

Experimental Research and Analysis on the Influence of Floor Cracks on the Bearing Capacity of Members in a Project

ZHAO Yong， ZHOU Jiewen， SHI Yunlong， XIA Yueting，LIU Zhengyong

（1.Yunnan Academy of Architectural Sciences Co.， Ltd. Yunnan Key Laboratory of Building Structure and new Material Enterprises，? Kunming Yunnan 650223;

2.Yunnan Construction Engineering Quality Inspection Station Co.， Ltd.，? Kunming Yunnan 650223;

3.Kunming Key Laboratory of Structural Safety and new Technology，? Kunming Yunnan 650223;

4.Yunnan Immigration Industry Investment and Financing Co.， Ltd.， Kunming Yunnan 650223）

Reinforced concrete structure is the most widely used building structure in housing construction， but due to improper mixing， pouring and maintenance of concrete， it is easy to appear non stress cracks. In this paper， a plate component with non stress cracks in a building project is tested by in-situ loading test to verify whether its bearing capacity meets the design requirements and to determine the safety of its structure.

Reinforced concrete structure; Non stress crack; In situ loading; Carrying capacity; Security