上海某醫院頂層混凝土柱裂縫檢測與分析

賀 輝

(1.長沙市城市建設科學研究院，湖南 長沙 410000； 2.長沙市建設工程質量監督站，湖南 長沙 410000)

建筑結構在使用過程中，由于溫度和環境等因素的影響，結構構件容易產生開裂和鋼筋銹蝕的情況，并導致鋼筋混凝土柱豎向承載力的降低，嚴重影響著結構的安全性、適用性和耐久性。目前，建筑結構檢測技術在工程中得到了較多的應用[1-3]。本文針對上海市某醫院頂層結構的病害展開檢測評估，分析病害的成因并提出相應的處理方法，以期為類似工程問題的處理提供參考。

1 工程概況

上海長征醫院設計建造于21世紀初，為一幢地下2層，地上32層的鋼筋混凝土框架—剪力墻結構房屋。房屋平面形狀不規則，東西向軸線總長度為68.40 m，共9跨，每跨長度均為7.60 m；南北向軸線總長度為50.18 m，共6跨，跨長多數為7.60 m,7.80 m及9.79 m；房屋設計底層層高為5.0 m，其余各層層高多為3.4 m,3.7 m等，頂層層高為2.8 m。房屋地下2層主要作為地下停車庫，底層主要為門診大廳，中間各層為診療室及住院科，頂層為海戰傷救治訓練中心，屋面上方設有直升機停機坪。在進行房屋修繕過程中發現主樓頂層部分混凝土柱開裂，為確保房屋安全使用，按照相關檢測標準[4-7]對其主樓頂層混凝土柱的裂縫進行專項檢測，并對存在的問題提出處理建議。頂層框架柱截面尺寸多為400 mm×400 mm，屋面板厚度主要為150 mm。頂層樓面沿外圍框架柱設有混凝土女兒墻，女兒墻高1.2 m。房屋頂層結構平面布置圖如圖1所示；屋面停機坪現狀如圖2所示。

2 病害特點

在現場對頂層的損傷情況進行了調查，調查結果表明，軸6-7/D-E屋面板底大面積潮濕滲水，涂料脫落，見圖3；軸3/E,3/F框架柱上方各數條斜向貫穿裂縫，最大縫寬約1.5 mm，裂縫最長約1.0 m，病害見圖4,圖5，柱上裂縫展開圖見圖6。

3 檢測方法與過程

本次檢測主要內容如下：

1)對房屋頂層的整體結構布置和承重體系進行復核；2)對房屋頂層的使用情況進行調查；3)對頂層混凝土柱的裂縫情況進行全面檢測，內容包括：裂縫的寬度、長度、位置；4)對頂層開裂混凝土柱的材料性能和配筋情況進行檢測；5)測量混凝土柱的變形情況。

4 檢測結果與病害分析

4.1 檢測結果

現場采用激光測距儀等儀器對頂層的建筑結構情況進行檢測，結果表明：頂層軸3/E和3/F框架柱與混凝土女兒墻之間未設置分隔縫，兩構件相連形成整體，存在一定構造缺陷；其余建筑結構布置及截面尺寸等總體上滿足原設計要求，主要檢測結果如表1～表3所示。

表1 頂層軸網尺寸檢測結果匯總表 mm

表2 頂層層高實測值 mm

表3 頂層梁截面尺寸實測值 mm

根據現場條件，采用回彈法對房屋頂層開裂混凝土柱的強度進行抽樣檢測，并根據國家標準GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標準附錄K的規定，對回彈結果進行修正，修正系數取0.90。混凝土構件強度的檢測結果見表4,表5。根據混凝土強度測試結果，按單個混凝土構件修正后推定值對構件強度等級進行評定，房屋頂層檢測混凝土構件強度等級均達到C35的原設計要求。現場采用鋼筋探測儀探測頂層開裂混凝土柱鋼筋數量與間距，采用游標卡尺測量鋼筋直徑及保護層厚度，鋼筋檢測結果見表6,表7。可見頂層混凝土柱的配筋總體上滿足原設計要求。根據現場測量條件，依據國家行業標準JGJ 8—2016建筑變形測量規范，采用建筑工程檢測器測量頂層開裂混凝土柱的相對垂直度，測量結果包括原始施工誤差、測量誤差在內，測量結果詳見表8,表9。

表4 混凝土強度檢測結果 MPa

表5 混凝土強度檢測結果處理

表6 頂層框架柱配筋設計要求 mm

表7 頂層框架柱配筋檢測結果 mm

表8 土柱傾斜測量結果

表9 頂層混凝土柱傾斜測量結果一覽表

頂層框架柱相對垂直度測量結果見圖7。框架柱相對垂直度檢測結果表明，各框架柱東西向均向西傾斜，向西最大傾斜率為7.0‰；各框架柱南北向傾斜方向不一致，南北向最大傾斜率為4.5‰。

4.2 病害分析

根據現場檢測結果，頂層軸3/E,3/F框架柱裂縫主要特征表現為棗核狀，中間寬兩端窄，裂縫沿柱頂兩側面自內向外斜向開展，且多數為貫穿性裂縫。由裂縫形態分析，該框架柱存在的裂縫主要是由于屋面溫度變形引起的剪切裂縫。

調查結果表明，雖然5年前因屋面滲漏水重新鋪設了屋面防水層，但仍存在局部屋面滲漏水情況。由此可知，病害是由于防水層失效造成屋面保溫層浸水，失去保溫功能，導致屋面產生了較大的溫度變形。調查同時發現，屋面結構的外圍框架柱中僅3/E,3/F軸框架柱與混凝土女兒墻緊密相連，導致兩柱形成短柱(見圖8)。由于短柱剛度較大，其變形引起的剪力也相對較大。計算分析結果表明，由于屋面發生溫度變形在該兩短柱上產生的剪切力遠遠大于其抗剪承載力，從而導致這兩根柱發生了嚴重的剪切破壞變形。

5 結語

1)對房屋頂層建筑結構情況進行復核，頂層建筑結構布置及截面尺寸等總體上滿足原設計要求；但軸3/E,3/F框架柱與混凝土女兒墻之間未設置分隔縫，柱上裂縫呈現中間寬兩端窄的棗核狀，分析表明女兒墻的約束使上述兩柱成為短柱是導致柱病害的主要誘因之一。

2)根據現場調查情況及框架柱承載力驗算結果，框架柱頂端開裂主要是由于屋面溫度變形引起的剪切裂縫，裂縫的產生對框架柱的承載力已造成嚴重影響。對開裂混凝土柱，建議首先對裂縫進行灌漿修復處理，并采取外包鋼等合理加固措施；加固時應在框架柱與混凝土女兒墻間設置分隔縫，從而消除短柱影響。

3)建議按照DG/TJ 08—207—2008房屋修繕工程技術規程相關條文的要求對其余損傷進行修繕，條件允許時建議對屋面翻修，加強屋面的防水及保溫性能，盡可能減少屋面的溫度變形。

[1] 李勝利，石鴻帥，毋光明，等.聲發射技術在混凝土空心板橋裂縫檢測中的應用[J].橋梁建設，2017，47(5)：83-88.

[2] 邱煥利.混凝土結構的檢測技術[J].包鋼科技，2016，42(6)：84-87.

[3] 王有宗，范新杰，楊小萍.剪力墻結構裂縫實例與分析[J].建筑技術開發，2016，43(12)：44-45.

[4] GB/T 50344—2004,建筑結構檢測技術標準[S].

[5] DG/TJ 08—804—2005,既有建筑物結構檢測與評定標準[S].

[6] JGJ 8—2016,建筑變形測量規范[S].

[7] GB 50292—2015,民用建筑可靠性鑒定標準[S].