某工程樓板裂縫對構(gòu)件承載力影響的試驗研究與分析

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)護不當(dāng)，極易出現(xiàn)非受力裂縫。本文對某房建工程中一出現(xiàn)非受力裂縫的板類構(gòu)件，在裂縫未經(jīng)處理的情況下，通過原位加載試驗，以驗證其承載能力是否滿足設(shè)計要求，來確定其結(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)揮了混凝土的低價高抗壓強度，普通鋼筋的高抗拉抗壓強度。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，同時混凝土雖具有較高的抗壓強度，但抗拉強度值極低，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)裂縫，特別是對于建筑結(jié)構(gòu)中的板類構(gòu)件。本項目位于干熱河谷地帶，1至5月基本無雨，干燥、炎熱，在此階段施工過程中，部分樓板在拆除模板后發(fā)現(xiàn)大量裂縫，混凝土養(yǎng)護過程中樓板滲水嚴(yán)重。

1 樓板質(zhì)量及裂縫檢測

針對房屋樓板質(zhì)量問題，進行樓板荷載試驗前的質(zhì)量及裂縫檢測。檢測情況：樓板現(xiàn)齡期混凝土強度實測值為32.4MPa，滿足設(shè)計強度等級C30要求;樓板厚度實測5點，在規(guī)范允許偏差范圍內(nèi)，平均值183.4 mm，滿足設(shè)計及規(guī)范要求;樓板板底鋼筋保護層厚度實測30個點，不符合板底鋼筋保護層厚度設(shè)計值15mm的允許偏差值點數(shù)為3點，合格點率為90.0%;樓板板面鋼筋保護層厚度實測30個點，不符合板面鋼筋保護層厚度設(shè)計值15mm的允許偏差值點數(shù)為18點，合格點率為40.0%，樓板板底鋼筋保護層厚度滿足設(shè)計及規(guī)范要求;樓板板面鋼筋保護層厚度不滿足設(shè)計及規(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)量檢測結(jié)果，板面鋼筋保護層厚度雖然不滿足設(shè)計及《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(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)筋保護層厚度不滿足設(shè)計及《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(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)護中某一環(huán)節(jié)或多個環(huán)節(jié)導(dǎo)致，且為非受力裂縫。

2樓板原位加載試驗

通過常規(guī)質(zhì)量及裂縫檢測，大致分析了裂縫成因及裂縫類型，但仍無法消除業(yè)主對裂縫是否對結(jié)構(gòu)安全有影響疑慮。查閱《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50152-2012），對五種類型結(jié)構(gòu)可進行原位加載試驗。該鋼筋混凝土樓板結(jié)構(gòu)存在有明顯缺陷，并對其質(zhì)量產(chǎn)生懷疑，通過樓板原位加載試驗，以驗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)計要求，來確定其結(jié)構(gòu)的安全性，是符合我國現(xiàn)行規(guī)范要求的。基于以上情況，設(shè)計實施了本次樓板原位加載試驗。

靜載檢驗可分為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的適用性檢驗、安全性檢驗和承載力檢驗。本試驗按安全性檢驗進行試驗。結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性檢驗荷載應(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)計值和加載圖式經(jīng)換算確定。荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）的有關(guān)規(guī)定計算確定，或由設(shè)計文件提供。

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

可變荷載控制的效應(yīng)設(shè)計值按下式計算：

永久荷載控制的效應(yīng)設(shè)計值按下式計算：

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)值為樓板實測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)計文件并根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）計算標(biāo)準(zhǔn)值;可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)設(shè)計文件取值為2.5kN/㎡。永久荷載、可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值最終計算及取值詳見表1。

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

加載時，混凝土磚均勻分布在樓板上。樓板加載范圍及現(xiàn)場加載情況詳見圖2。樓板加載分級加載程序詳見表2。

3 試驗結(jié)果

撓度測試采用精密百分表測試，共布置5個撓度測點，分別布置在板跨中位置及雙向四分點處，所有的撓度測點均布置在樓板的下表面。撓度測點見圖3。

在安全性檢驗荷載（設(shè)計值）作用下，受檢構(gòu)件無明顯破壞現(xiàn)象，實測撓度實測值見表3，與荷載基本保持線性關(guān)系見圖4，構(gòu)件在彈性范圍內(nèi);在適用性檢驗荷載值（準(zhǔn)永久值）作用下，板的撓度亦符合國家現(xiàn)行規(guī)范要求。

在適用性檢驗荷載（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)擴展，裂縫寬度未發(fā)生變化。在安全性檢驗荷載（設(shè)計值）作用下，受檢構(gòu)件裂縫寬度均小于0.70mm，受檢構(gòu)件未達到承載能力極限狀態(tài)。

4結(jié)論

對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中板類構(gòu)件，對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)計荷載作用下，板類構(gòu)件承載力并未達到極限狀態(tài)，其承載力完全滿足安全性要求;在試驗荷載值作用下，受檢構(gòu)件裂縫、撓度檢驗指標(biāo)均在允許范圍內(nèi)，滿足適用性要求。

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

[2]中國建筑科學(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