淺談地下室頂板裂縫的成因與處理方法

【摘 要】隨著我國經濟的飛速發展，附有地下室的建筑物越來越多，并向大面積、大荷載方向發展。由于地下室頂板屬超長、超寬混凝土結構，裂縫現象比較突出，直接影響了建筑物的使用功能與耐久性。因此，本文針對頂板裂縫的成因及處理方法進行探討，并以某工程為例進行詳細分析。以期通過本文的闡述提出工程質量，減少地下室頂板裂縫現象的發生。

【關鍵字】地下室；頂板裂縫；設計；施工

1 地下室頂板裂縫的成因

1.1 結構方案的選擇有誤

大面積地下室的頂板多采用粱板結構和平板結構。20世紀8O年代后，無粘結預應力混凝土平板結構得到了較廣泛的應用，且許多預應力設計單位為自身利益也極力推薦采用此種方案，因此許多設計人員產生了采用平板結構可以降低工程造價的錯誤認識。實際上，目前平板結構較多的原因在于隱含了平板結構能降低層高這一有利條件。由于層高降低帶來了空間的節省，降低了工程的造價。在相同層高條件下，預應力平板結構并不比梁板結構經濟。

1.2 采取的裂縫控制措施未起到既定作用

現在超長混凝土的裂縫控制越來越得到重視。施工單位采取了減少裂縫的措施(例如設置后澆帶或膨脹加強帶)，但實際施工中，多數工程由于現場質量管理不夠細致，導致所采取的裂縫控制措施未達到既定作用(例如后澆帶未達到規定時間就進行封閉，所用膨脹混凝土性能不穩定等)。設計及施工脫節也是原因之一，設計單位在設計時一般要求采用低收縮混凝土，但對收縮限值并未給出規定，施工單位選用混凝上有很大靈活性，無法保證體現設計意圖。因此，設計單位應明確給出對混凝土的要求，規定最大收縮量，設計與施工相互配合提高混凝土的抗裂能力。

1.3 設計方案變更

高層建筑大面積地下室的設計過程中，有時會出現在地下室區域增加多道剪力墻的設計變更。對這種超長、超寬的預應力混凝土頂板，在有很多抗側剛度較大的剪力墻結構的情況下，會限制混凝土收縮與溫差引起的應力釋放，引起頂板開裂。若只按原設計采取裂縫控制措施而忽略剪力墻引起的混凝土收縮及溫差產生的拉應力，未增加有效的結構與旋工措施，是大面積地下室結構頂板出現裂縫的一個重要原因。

1.4 預應力筋張拉引起施工裂縫

大面積地下室頂板上多有覆土，有的達數米厚有的由于綠化要求還有假山等，防滲要求高，預應力混凝土平扳按不出現裂縫原進行設計。預應力筋的數量是根據抵消頂板承受的所有荷載確定的。頂板旌加預應力時，覆土荷載一股都不計入施加預應力，故地下室頂板上覆土及消防車道引起的后期恒載與活載遠大于結構自重(以板厚300mm、覆土厚1m計算，僅覆土引起的后期恒載與結構自重的荷載之比就達2.4)。預應力筋張拉時，若板面分布鋼筋數量較少，易產生較大反拱，板面容易開裂，因此施加預應力時應考慮按頂板逐漸承受的荷載進行，分數次進行張拉或增加板面非預應力筋數量。

1.5 非預應力筋的數量及布置

現行混凝土結構設計規范規定在溫差、收縮應力較大的現澆板區域內，鋼筋間距宜取為150～200mm，并應在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋。板的上下表面沿縱、橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1％。根據承載力的要求，現行規范對框架梁、次梁、板負筋的截斷位置及截斷數量作出了規定，但這并不適用于超長混凝土結構。由于板面鋼筋的截斷造成剛度的突變，在溫差收縮作用下截斷處易產生裂縫。建議在超長混凝土結構中，將原有鋼筋貫通布置，或另行設置構造鋼筋網，并與原有鋼筋按受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構件中錨固。

2 地下室頂板裂縫的處理方法

2.1 對于大型地下室頂板出現的裂縫，應根據其對結構的有害程度進行處理。裂縫寬度不大于O.3mm的非貫穿裂縫對結構承載力及持久強度無有害影響，此類裂縫可不做處理；寬度大于O.3mm的非貫穿裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響結構持久承載力，故應采用環氧膠泥進行封閉；貫穿性漏水裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響使用功能，應采用水溶性聚氨酯進行化學灌漿；貫穿性非滲漏裂縫，應采用環氧樹脂灌漿補強。

2.2 對于采用平板結構的地下室頂板，一般采用等代框架進行結構的彈性分析，并以此作為承載力計算及抗裂驗算的依據。等代框架用于承載力計算對不允許開裂的結構是可行的，用于抗裂分析在某些部位則可能偏于不安全。對于裂縫已出現的結構，內力將會出現重分布。無論是預應力產生的次彎矩還是內力重分布都將引起平板跨中彎矩的增加。僅按彈性分析得到的跨中彎矩進行驗算相應的承載力將偏向不安全。建議跨中的設計彎矩不宜小于按簡支梁計算相應彎矩的一半。對于按彈性計算結果配筋(不富余)并已開裂的結構，建議進行承載力校核，若不滿足承載力要求，可在原混凝土頂板上覆蓋一層新的混凝土并加強構造鋼筋配筋，這樣既可提高結構抗裂能力，又可提高結構承載力。

3 地下室結構頂板裂縫處理工程實例

某安置房工程，分為東西兩地塊，建筑層數13—14層，地下1層為車庫，共設計有16棟住宅樓(個別樓帶有裙房)、一所9班幼兒園、一座清潔樓，建筑高度42.1-43米，建筑總面積235428.90平米，地上建筑面積184699.93平米，地下建筑面積50728.97平米，其中東地塊地下室建筑面積為26981.92平米。

該工程東地塊地下室頂板局部出現裂縫，經專家現場專題論證分析本工程現場裂縫分為兩大區域：

3.1 汽車坡道周邊：裂縫和結構構造有關。水平和坡道支撐猶如橋梁，本應為鉸支連接，現在剛性連接。

3.2 地下室中部幼兒園周邊：裂縫產生的主要原因是溫度和應力綜合作用，不是結構性裂縫，對安全構造功能不會重大有影響，以后產生的裂縫不是很重要。

3.3 修補方法：對局部裂縫進行碳纖維和鋼筋混凝土補強，同時進行板面抗滲處理。

混凝土板表面采用高一級標號混凝土內配10@125雙向鋼筋，拉接長度不少于1/4跨。混凝土板底采用碳纖維布雙向補強加固。碳纖維布加固結構技術是一種新型的結構加固技術，它是利用樹脂類粘結材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達到對結構及構件加固補強的目的。它的工藝流程為：基底處理→涂底膠→找平→粘貼→保護。裂縫修補加固工程在施工前必須選擇合適的粘結劑，認真查看材料的質保書及使用說明，掌握材料的各有關參數，以確保它有足夠的強度，能保證碳纖維絲共同工作，同時又確保碳纖維布與結構共同工作；在施工過程中，參照使用說明，每道膠都必須處理好，應盡可能讓膠充分地滲入到碳纖維絲之間(細部空鼓處，可用針筒注射膠)，確保相互共同工作。

對于大型地下室頂板出現的裂縫，應根據其對結構的有害程度進行處理。裂縫寬度不大于0.3mm的非貫穿裂縫對結構承載力及持久強度無有害影響，此類裂縫可不做處理，寬度大干0.3mm的非貫穿裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響結構持久承載力，故應采用環氧膠泥進行封閉；貫穿性漏水裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響使用功能，應采用水溶性聚氯酯進行化學灌漿；貫穿性非滲漏裂縫，應采用環氧樹脂灌漿補強。

4 結束語

地下室混凝土頂板裂縫的發生較為普遍。裂縫發生的原因很多，裂縫控制不能僅考慮某一環節，應從結構設計、構造優化、原材料優選、混凝土配合比優化設計、施工過程控制等多方面采取措施，進行綜合控制。只要措施采取得當并嚴格執行，裂縫控制就能取得較好的效果。

參考文獻

[1]陳昌明，劉志平．建筑事故防范與處理實用全書(上、下冊)[M]．北京： 中國建材工業出版社，1998．

[2]王鐵夢．工程結構裂縫控制[M]．北京：中國建筑工業出版社，1997．