某廠房坡道梁板開裂原因鑒定分析

李書奇，崔國芳，張仁江

（中國建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工業(yè)設(shè)備更新速度快，而工業(yè)廠房原結(jié)構(gòu)不一定能滿足新設(shè)備的承載力要求，本文以存在梁板開裂狀況的某廠房坡道為例，闡述該類項(xiàng)目的原因分析鑒定。

1 工程概況

該坡道始建于 2016 年，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建成投入使用后，框架梁板出現(xiàn)混凝土開裂、疏松脫落等狀況（見圖 1、圖 2）。

圖1 坡道外立面

圖2 坡道結(jié)構(gòu)平面圖（單位：mm）

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況

2.1 結(jié)構(gòu)外觀現(xiàn)狀檢查

1）部分梁側(cè)面有多條豎向裂縫，裂縫寬度在0.05～0.1 mm，大部分裂縫在箍筋位置，局部箍筋外露。

2）部分梁端有多條正八字斜向裂縫，裂縫長0.2～0.8 m，寬 0.05～0.2 mm。

3）部分板底混凝土開裂（見圖 3）、局部有滲水痕跡，部分板底混凝土脫落、局部鋼筋外露。

圖3 板底混凝土開裂

2.2 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

采用鉆芯法對(duì)混凝土構(gòu)件強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)及評(píng)定工作依據(jù) JGJ/T 384－2016《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》［1］的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果：所檢 30 根構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度在 32.3～59.3 MPa，均滿足設(shè)計(jì) C30 混凝土的強(qiáng)度等級(jí)要求。

2.3 構(gòu)件鋼筋配置情況抽樣檢測(cè)

對(duì)構(gòu)件鋼筋配置情況進(jìn)行抽樣檢測(cè)，檢測(cè)操作按JGJ/T 152－2008《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》［2］的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。根據(jù) GB 50204－2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》［3］，梁主筋根數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，箍筋間距的允許偏差為±20 mm，樓板鋼筋間距的允許偏差為±10 mm。

檢測(cè)結(jié)果：

1）所檢 20 處梁底排主筋根數(shù)均符合要求。

2）所檢 32 處梁箍筋間距均符合要求。

3）所檢 20 處板底鋼筋間距中，6 處單向板分布鋼筋間距不符合要求，受力鋼筋間距符合要求。

2.4 梁板鋼筋保護(hù)層厚度抽樣檢測(cè)

對(duì)鋼筋混凝土保護(hù)層厚度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)操作按 JGJ/T 152－2008《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。依據(jù) GB 50204－2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》要求，梁構(gòu)件鋼筋保護(hù)層厚度的允許偏差為+10 mm、-7 mm，板構(gòu)件鋼筋保護(hù)層厚度的允許偏差為+8 mm、-5 mm。

檢測(cè)結(jié)果：

1）所檢 22 根梁共 132 處梁鋼筋保護(hù)層厚度中，94 處不符合要求（其中 92 處偏?。?。

2）所檢 10 塊板共 60 處板底鋼筋保護(hù)層厚度中，6 處不符合要求。

2.5 構(gòu)件截面尺寸檢測(cè)

對(duì)構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行抽樣檢測(cè)，依據(jù) GB 50204－2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，梁、板的尺寸偏差允許值為+10 mm、-5 mm。

構(gòu)件截面尺寸檢測(cè)結(jié)果：所檢 29 根梁、板構(gòu)件的 48 處截面尺寸均符合要求。

2.6 梁板變形情況抽樣檢測(cè)

對(duì)梁板變形情況進(jìn)行抽樣檢測(cè)，檢測(cè)操作依據(jù) JGJ 8－2016《建筑變形測(cè)量規(guī)范》［4］的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。依據(jù) GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015 年版）［5］的規(guī)定，梁板構(gòu)件的撓度限值為l0/200，l0為計(jì)算跨度。

梁板變形情況抽樣檢測(cè)結(jié)果：所檢 20 根梁、10 塊板的撓度均符合要求。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明，梁板存在明顯開裂狀況，部分單向板分布鋼筋間距偏大，部分梁板鋼筋保護(hù)層厚度偏小，其余檢測(cè)項(xiàng)目符合要求。在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算。

3 設(shè)計(jì)工況下結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算

3.1 參數(shù)選取

1）梁加密區(qū)箍筋間距取 100 mm，非加密區(qū)箍筋間距取 150 mm。

2）梁縱向受力鋼筋的保護(hù)層厚度取 30 mm，板底受力鋼筋的保護(hù)層厚度取 15 mm。

3）溫度荷載。該結(jié)構(gòu)采用伸縮縫等構(gòu)造措施，來減少溫度作用對(duì)構(gòu)件影響，伸縮縫間距 47.2 m，滿足現(xiàn)澆框架最大 55 m 的規(guī)范限值，符合規(guī)范要求。故復(fù)核原設(shè)計(jì)圖紙及模型時(shí)不考慮溫度荷載計(jì)算。

4）樓面等效均布活荷載依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙取 50 kN/m2。

3.2 驗(yàn)算結(jié)果

1）原設(shè)計(jì)梁板縱向鋼筋、箍筋配筋面積均滿足計(jì)算要求。

2）梁撓度計(jì)算均滿足規(guī)范要求。

3）樓板裂縫驗(yàn)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，計(jì)算結(jié)果均＜0.3 mm 的規(guī)范限值。

設(shè)計(jì)工況下結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算結(jié)果表明，梁板存在的開裂狀況與原設(shè)計(jì)無關(guān)；排除設(shè)計(jì)原因后，進(jìn)行實(shí)際工況下結(jié)構(gòu)承載力的驗(yàn)算。

4 使用環(huán)境與使用荷載檢查

1）對(duì)使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)存在造成混凝土開裂疏松的使用環(huán)境因素。

2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及使用車輛資料，該工程實(shí)際使用的最大重量貨車為 QJ125T 陽極車，實(shí)際總重約為 50 t，單個(gè)輪壓換算成等效均布活荷載約為 88 kN/m2，超過設(shè)計(jì)圖紙中等效均布活荷載最大值 50 kN/m2。

5 實(shí)際工況下結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算

5.1 參數(shù)選取

1）拖車荷載。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和車輛資料，現(xiàn)場(chǎng)拖車重量為 50 t=50 000 kg=500 kN，相應(yīng)單個(gè)后輪輪壓取 98 kN，考慮動(dòng)力系數(shù) 1.3 后，后輪集中荷載取 127 kN。

2）梁、板構(gòu)件計(jì)算方法。輪壓作為集中荷載，在梁構(gòu)件上的最不利位置可以確定，并計(jì)算出構(gòu)件內(nèi)力，故按實(shí)際使用條件計(jì)算時(shí)，采用集中荷載布置在梁構(gòu)件之上，避免對(duì)梁構(gòu)件采用“等效均布活荷載”這種前期估算的方法。對(duì)于板驗(yàn)算時(shí)，仍采用等效均布活荷載的方法，按板跨中彎矩等效的原則，127 kN 集中荷載換算成等效均布活荷載= 88 kN/m2。依據(jù) GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015 年版）5.4.2 條，對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的構(gòu)件（平臺(tái)板），不應(yīng)采用塑性內(nèi)力重分布的方法（彎矩調(diào)幅法），應(yīng)采用彈性方法計(jì)算。

3）軸距及輪距。依據(jù)車輛資料，拖車輪距取 2.25 m，混凝土料車后軸軸距取 1.35 m。

4）數(shù)量。1 臺(tái)。彎矩和剪力效應(yīng)不利位置如圖 4 及圖 5（a）、（b）所示。

圖4 縱向次梁荷載布置示意圖

圖5 橫梁荷載布置圖

5）樓面活荷載考慮少量人員和雜物，取 0.5 kN/m2參與組合。

5.2 驗(yàn)算結(jié)果

1）梁截面抗剪、抗彎承載力均滿足規(guī)范要求。

2）坡道板跨中截面抗彎承載力不滿足規(guī)范要求，抗彎承載力與彎矩效應(yīng)之比為 0.87。

3）板抗沖切驗(yàn)算等均滿足規(guī)范要求。部分驗(yàn)算結(jié)果如表 1～表 2 所示。

表1 實(shí)際工況下梁構(gòu)件抗剪承載力計(jì)算結(jié)果

表2 實(shí)際工況下板構(gòu)件抗彎承載力計(jì)算結(jié)果

6 原因分析及處理建議

1）坡道板混凝土疏松開裂主要原因?yàn)槭褂煤奢d偏大，超過設(shè)計(jì)荷載；部分樓板分布鋼筋間距偏大也對(duì)混凝土疏松開裂有不利影響。

2）梁混凝土開裂主要原因?yàn)殇摻畋Ｗo(hù)層厚度偏小及混凝土自身收縮，與施工質(zhì)量偏差和施工控制措施不到位有關(guān)；使用荷載偏大對(duì)梁端斜裂縫的發(fā)展也有不利影響。

3）建議對(duì)承載力不滿足要求的坡道板進(jìn)行加固處理；對(duì)梁上裂縫進(jìn)行封閉處理，并對(duì)出現(xiàn)梁端斜裂縫的梁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固；對(duì)梁板露筋部位進(jìn)行除銹及修復(fù)處理。

7 結(jié)語

本文從實(shí)體檢測(cè)及承載力驗(yàn)算兩方面入手，比較原設(shè)計(jì)工況及實(shí)際工況下結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算的結(jié)果，分析得出坡道梁板開裂的原因，為梁板后續(xù)處理提供依據(jù)。文中坡道的使用環(huán)境相對(duì)簡單，工業(yè)建筑中經(jīng)常有較為復(fù)雜的環(huán)境因素（溫度、有害物質(zhì)等），需要相關(guān)從業(yè)人員綜合考慮各種因素進(jìn)行鑒定及判斷。Q