常見陽臺(tái)變形原因分析及加固建議

石開明

（黑龍江省寒地建筑科學(xué)研究院，哈爾濱 150080）

0 引言

房屋安全事關(guān)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，關(guān)乎社會(huì)發(fā)展穩(wěn)定。我國每年都會(huì)由于房屋安全問題造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。目前全國住建系統(tǒng)都在加強(qiáng)房屋安全隱患排查工作，各省市編制了安全隱患排查手冊(cè)、指南等資料，用以指導(dǎo)和規(guī)范既有房屋結(jié)構(gòu)安全排查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和治理安全隱患房屋，保障人民群眾的生命和生產(chǎn)安全以及社會(huì)的和諧穩(wěn)定。

房屋存在安全隱患的主要原因，一是不可抗拒的外力，比如罕遇地震、洪水、大風(fēng)等等；二是違規(guī)改造的房屋，比如未經(jīng)過專業(yè)設(shè)計(jì)擅自拆改承重構(gòu)件、擅自改變使用功能導(dǎo)致荷載增加等；三是原有施工存在質(zhì)量問題，如材料強(qiáng)度不足，配筋數(shù)量不足，構(gòu)件尺寸不足等；四是原有建筑經(jīng)過多年的使用之后，承重材料存在老化、侵蝕、酥堿等問題。

其中住宅樓陽臺(tái)變形的問題是其中一個(gè)常見且較為棘手的問題，陽臺(tái)變形被發(fā)現(xiàn)多數(shù)都是由于陽臺(tái)欄板與墻體交接處開裂，出現(xiàn)透風(fēng)、結(jié)露等現(xiàn)象。在進(jìn)行陽臺(tái)變形原因鑒定及下一步的加固處理過程中，經(jīng)常出現(xiàn)居民、建設(shè)單位、施工單位、管理單位之間的種種矛盾，導(dǎo)致上訪告狀事件頻頻發(fā)生，所以了解摸清陽臺(tái)變形問題出現(xiàn)的根源，并盡量在源頭解決問題尤其重要。在這方面有的學(xué)者已經(jīng)做出了一些原因分析及處理建議[1-4]。

文中將通過實(shí)際案例，結(jié)合原設(shè)計(jì)情況及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)陽臺(tái)變形的原因進(jìn)行深入剖析，并提出加固建議，為今后類似工程提供借鑒與參考。

1 工程概況

某樓房建于2009年5月，完工日期2009年12月份。據(jù)介紹，樓房完工后不久，有居民發(fā)現(xiàn)陽臺(tái)欄板與外縱墻之間有開裂現(xiàn)象，隨后建設(shè)單位對(duì)有問題的陽臺(tái)采取發(fā)泡封堵等簡易處理，在后期使用過程中，小區(qū)居民發(fā)現(xiàn)上述裂縫依然有發(fā)展的跡象。陽臺(tái)欄板與墻體交接處的裂縫常見形態(tài)為上寬下窄見圖1。

圖1 陽臺(tái)欄板與墻體交接處開裂

樓房結(jié)構(gòu)形式為砌體結(jié)構(gòu)，墻體為燒結(jié)普通磚和混合砂漿砌筑，樓屋蓋均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)。原設(shè)計(jì)室內(nèi)梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C20，陽臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30。

開裂現(xiàn)象較為嚴(yán)重的為南側(cè)各層陽臺(tái)，該類型的陽臺(tái)均為懸挑板結(jié)構(gòu)，懸挑長度為1380mm，根部厚度為120mm，端部厚度為90mm，上部受力鋼筋均為12@150mm，分布筋為8@200mm，保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值為25mm。陽臺(tái)欄板為100mm厚混凝土板。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

抽取了其中5個(gè)存在變形的陽臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)，5個(gè)陽臺(tái)懸挑長度跟圖紙相符，陽臺(tái)懸挑板厚度均能滿足設(shè)計(jì)要求；受力鋼筋及分布鋼筋的直徑和間距均能滿足設(shè)計(jì)要求。

通過檢測(cè)，5個(gè)陽臺(tái)中未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的或存在的問題基本類似，主要有以下3個(gè)問題，采用回彈法和取芯法兩種方式進(jìn)行檢測(cè)，得出5個(gè)陽臺(tái)混凝土強(qiáng)度推定值平均值為20.8MPa，達(dá)不到設(shè)計(jì)C30的要求；采用鋼筋掃描儀和破損法相結(jié)合的方式進(jìn)行檢測(cè)，受力鋼筋保護(hù)層厚度平均值為40mm，大于設(shè)計(jì)25mm的要求；設(shè)計(jì)陽臺(tái)無地?zé)釋樱瑢?shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)所有陽臺(tái)均鋪設(shè)了地?zé)幔闄z的陽臺(tái)地?zé)釋铀鼗炷翆蛹罢移綄涌偤穸绕骄禐?30mm，恒荷載遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值；從陽臺(tái)欄板與墻體交接處的裂縫處可以看到，該欄板與墻體之間未設(shè)置拉結(jié)筋。檢測(cè)過程中的部分照片參見下圖2～圖3。

圖2 取芯檢測(cè)樓板厚度

圖3 檢測(cè)裝飾層厚度

3 承載力及變形驗(yàn)算

驗(yàn)算先按5個(gè)陽臺(tái)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行驗(yàn)算[5,6]。

3.1 計(jì)算簡圖（見圖4）

圖4 陽臺(tái)平面示意圖及剖面圖（單位：mm）

3.2 荷載及彎矩（見表1）

表1 陽臺(tái)懸挑板荷載及彎矩

標(biāo)準(zhǔn)組合彎矩Mk=48.81kN·m

準(zhǔn)永久組合Mq=46.1kN·m

基本組合M=59.5kN·m

3.3 驗(yàn)算懸挑板極限彎矩

3.3.1 基本數(shù)據(jù)

3.3.2 驗(yàn)算最小配筋率

最小配筋率滿足規(guī)范要求。

3.3.3 驗(yàn)算截面所能承受的彎矩設(shè)計(jì)值Mu

所以，實(shí)際情況下陽臺(tái)懸挑板抗彎承載能力不滿足規(guī)范要求。

3.4 驗(yàn)算使用階段懸挑板的撓度

3.4.1 基本數(shù)據(jù)

θ=2（混凝土規(guī)范7.2.5條，考慮荷載長期作用對(duì)撓度增大的影響系數(shù)）

3.4.2 求Bs（短期剛度，混凝土規(guī)范7.2.3條）

3.4.3 求B（長期剛度，混凝土規(guī)范7.2.2條）

3.4.4 計(jì)算懸挑板的撓度

查混凝土規(guī)范3.4.3條。

故實(shí)際情況下陽臺(tái)懸挑板撓度不滿足規(guī)范要求。

4 對(duì)比分析

依據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)其進(jìn)行承載能力及撓度驗(yàn)算分析，均能滿足設(shè)計(jì)要求，這里就不具體展示計(jì)算過程，原設(shè)計(jì)與實(shí)際情況數(shù)據(jù)對(duì)比見表2。

表2 混凝土配合比

從計(jì)算過程中發(fā)現(xiàn)，影響計(jì)算結(jié)果的因素主要集中在，陽臺(tái)板懸挑長度、荷載、樓板計(jì)算高度、混凝土強(qiáng)度、配筋大小5個(gè)方面。懸挑長度跟圖紙不符的情況在實(shí)際案例中極少出現(xiàn)，所以針對(duì)其他4個(gè)病害進(jìn)行分析。

4.1 荷載過大

荷載過大造成懸挑板的彎矩變大。恒荷載過大的原因往往是由于用戶隨意裝修造成的，比如有的陽臺(tái)施工不平整，為了找平，鋪設(shè)的找平層達(dá)到60～80mm，超過原設(shè)計(jì)的要求；再比如原設(shè)計(jì)無地?zé)幔脩羧胱『蟾臑榈責(zé)幔責(zé)釋雍穸纫话阍?0～100mm，超過原設(shè)計(jì)要求；活荷載過大的原因往往是由于功能改變或者堆載造成的，有的用戶把陽臺(tái)改成了儲(chǔ)藏室，把書柜、大米等荷載較大的物品堆積在陽臺(tái)上，導(dǎo)致實(shí)際活荷載超過原設(shè)計(jì)的要求。

4.2 保護(hù)層厚度過大

保護(hù)層厚度過大造成懸挑板的計(jì)算高度降低，導(dǎo)致懸挑板的抗彎承載能力降低。保護(hù)層厚度過大的原因往往是由于施工過程中人為操作不當(dāng)導(dǎo)致的，比如振搗過程中鋼筋被踩踏下移，或馬凳筋設(shè)置不合理等，甚至由于施工隊(duì)伍的水平較低出現(xiàn)頂部受力鋼筋設(shè)置在底部的錯(cuò)誤情況。只要是保護(hù)層過大的懸挑板很難避免陽臺(tái)出現(xiàn)變形開裂的現(xiàn)象，應(yīng)在施工過程中加強(qiáng)管理進(jìn)而避免。

4.3 混凝土強(qiáng)度不足

混凝土強(qiáng)度不足會(huì)造成懸挑板的抗彎承載能力降低。影響混凝土強(qiáng)度的原因有很多，商品混凝土強(qiáng)度不足、澆筑時(shí)溫度較低、振搗不實(shí)、運(yùn)輸時(shí)間過長、養(yǎng)護(hù)不到位等等。應(yīng)在商品混凝土廠家、施工過程中加強(qiáng)管理進(jìn)而避免。

4.4 配筋不足

配筋不足會(huì)造成懸挑板的抗彎承載能力降低。配筋不足可能是由于施工過程中看錯(cuò)圖紙、偷工減料等原因造成的。應(yīng)加強(qiáng)施工隊(duì)伍的管理進(jìn)而避免該問題的發(fā)生。

4.5 其他構(gòu)造缺陷

陽臺(tái)欄板與墻體之間未設(shè)置拉結(jié)筋，雖然設(shè)計(jì)時(shí)這些拉結(jié)筋不參與承載能力計(jì)算，僅是構(gòu)造要求，但其實(shí)拉結(jié)筋起到了很好的作用，實(shí)際檢測(cè)過程中，設(shè)置拉結(jié)筋的陽臺(tái)很少出現(xiàn)變形開裂的情況。

5 處理建議

陽臺(tái)出現(xiàn)變形的原因往往不止一個(gè)，基本都是同時(shí)伴隨了多個(gè)因素，具體采用什么樣的方式對(duì)其進(jìn)行加固，還是要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)加固條件，合理選用加固方案。

5.1 拆除重新澆筑

將陽臺(tái)懸挑板拆除重新按要求綁扎鋼筋澆筑混凝土的加固措施，該種加固方案的思路較為簡單明確，如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許，這是最有效、最直接的加固方式。如果混凝土強(qiáng)度低于加固設(shè)計(jì)的最低要求時(shí)，盡量采取這種加固方式。

5.2 懸挑板頂部加固

在陽臺(tái)懸挑板上部增設(shè)鋼筋、鋼板、碳纖維片材的加固措施，這種加固方案的思路為使懸挑板的上部受力鋼筋面積增加從而達(dá)到增加懸挑板的抗彎承載能力的目的。前提是混凝土強(qiáng)度必須滿足加固設(shè)計(jì)的最低要求。

5.3 懸挑板下部加固

在陽臺(tái)懸挑板下方增設(shè)混凝土疊合層的加固措施，這種加固方案的思路為使懸挑板的下部受壓區(qū)高度增加從而達(dá)到增加懸挑板的抗彎承載能力的目的。前提是混凝土強(qiáng)度必須滿足加固設(shè)計(jì)的最低要求。

5.4 陽臺(tái)兩側(cè)加固

采取在陽臺(tái)兩側(cè)增設(shè)斜拉鋼筋，錨固到墻體內(nèi)的加固措施，這種加固方案的思路為控制其兩端的下?lián)献冃螐亩_(dá)到增加懸挑板的抗彎能力和變形能力的目的。前提是混凝土強(qiáng)度必須滿足加固設(shè)計(jì)的最低要求。

5.5 陽臺(tái)外圍加固

采取在陽臺(tái)外圍增設(shè)框架的加固措施，這種加固方案的思路為改變懸挑板的受力形態(tài)，使其變?yōu)楹喼О濉?/p>

6 結(jié)語

陽臺(tái)變形、開裂問題日趨凸顯，影響居民使用及結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)引起足夠重視，盡量在源頭把控，保證陽臺(tái)的安全性。通過研究陽臺(tái)變形的原因和加固建議，得到了以下結(jié)論：

（1） 陽臺(tái)變形主要是由于荷載過大、鋼筋保護(hù)層厚度過大、混凝土強(qiáng)度不足、配筋不足等幾個(gè)原因造成的。

（2） 在陽臺(tái)出現(xiàn)變形時(shí)，可采取拆除重新澆筑、在懸挑板頂部、底部、兩側(cè)、外圍等方式進(jìn)行加固，具體方案應(yīng)合理選擇，盡量選擇安全可靠、方便施工的加固方式。