框架結(jié)構(gòu)辦公樓鋼筋混凝土樓板安全性檢測(cè)及開裂原因分析

郭權(quán)興

（廣東穩(wěn)固檢測(cè)鑒定有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

廣州某辦公樓在使用過程中發(fā)現(xiàn)天面結(jié)構(gòu)層部分樓板有開裂、滲水現(xiàn)象，且個(gè)別樓層部分樓板也出現(xiàn)有相似的開裂裂縫，為了解該辦公樓現(xiàn)時(shí)樓板的安全程度和明確裂縫產(chǎn)生的原因，故對(duì)該辦公樓上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查，輔以必要的檢測(cè)，結(jié)合相關(guān)資料進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析驗(yàn)算，并從設(shè)計(jì)、施工、使用狀況等因素對(duì)裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行綜合分析，評(píng)定構(gòu)件安全性，提出處理建議。

1 工程概況

廣州某辦公樓竣工于1998 年，為地下一層、地上四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平面布局大致呈凹形，軸網(wǎng)總長(zhǎng)度約35.0m，總寬度約14.3m，上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱、梁、板承重，燒結(jié)磚砌筑圍護(hù)、分隔墻體，首層高4.5m，二至四層高均為3.6m。外墻面貼條形磚飾面，內(nèi)墻面抹灰為混合砂漿打底、面刮膩?zhàn)?、局部貼瓷片飾面，室內(nèi)地面鋪耐磨磚、花崗巖石為主，室內(nèi)吊石膏板天花，玻璃門、不銹鋼門、木門，鋁合金窗，建筑面積約2300.00m2。

2 資料調(diào)查

（1）原始資料調(diào)查（表1）。

表1 原始資料調(diào)查

（2）基礎(chǔ)形式調(diào)查（表2）。

表2 基礎(chǔ)形式調(diào)查

（3）使用歷史調(diào)查。

據(jù)了解，該房屋在1998 年建成后投入作幼兒園使用，于2005 年改作辦公用途使用至今，在幼兒園投入使用后及改作辦公使用期間，相關(guān)使用單位均沒有對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行過拆改，亦沒有作對(duì)天面露臺(tái)樓面重作防水處理，該天面露臺(tái)一直保持原貌，房屋未作加層或受災(zāi)害影響。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢查、檢測(cè)結(jié)果

3.1 現(xiàn)狀檢查情況

經(jīng)檢查，樓板出現(xiàn)裂縫的條數(shù)主要集中在天面結(jié)構(gòu)層，且部分裂縫縫口處有滲水痕跡，第四結(jié)構(gòu)層樓板雖有裂縫，但數(shù)量不多，且主要出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)體型的中部（即凹位中部）；根據(jù)不同裂縫所處的位置及分布特征，樓板裂縫主要出現(xiàn)在跨中并沿短向或長(zhǎng)向開裂，部分裂縫在外廊轉(zhuǎn)角處開裂，縫寬0.2～0.3mm，但天面結(jié)構(gòu)層5～6×B～C 軸北起第二塊天花板底中部有一條呈“”狀裂縫，最大縫寬為4.36mm，沿樓板長(zhǎng)向貫通（圖1、圖2），該裂縫東端有滲水、發(fā)黃痕跡，對(duì)該裂縫進(jìn)行開鑿檢查，該天面板底短向鋼筋采用冷軋扭鋼筋，且部分板底短向受力鋼筋已拉斷，該板存在較大危險(xiǎn)隱患（圖3）；另外配合使用H51 非金屬樓板厚度測(cè)試儀對(duì)該板底裂縫對(duì)應(yīng)板面進(jìn)行定位檢查，并通過抽芯、破鑿檢查（圖4），未發(fā)現(xiàn)該對(duì)應(yīng)板面水磨石飾面層有開裂現(xiàn)象。

圖1 樓板開裂情況

圖2 裂縫縫寬測(cè)量結(jié)果

圖3 板底短向受力鋼筋拉斷

圖4 天面板抽芯及破損情況

天面層樓板底裂縫分布及形狀如圖5 所示。

圖5 天面層樓板底裂縫分布及形狀

3.2 房屋整體變形測(cè)量

經(jīng)用電子經(jīng)緯儀對(duì)房屋垂直度進(jìn)行測(cè)量，其頂點(diǎn)側(cè)向位移最大值為9mm（測(cè)高13.20m），小于《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》[1]中規(guī)定的不適于繼續(xù)承載的側(cè)向位移允許值。房屋整體傾斜變形不大，最大傾斜率為0.07%，在規(guī)定范圍內(nèi)，滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]的要求。

3.3 建筑結(jié)構(gòu)平面布置及層高檢測(cè)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)上述房屋的層高、軸線尺寸及結(jié)構(gòu)平面布置情況進(jìn)行檢查、量測(cè)，其平面布置及柱網(wǎng)尺寸與委托單位提供的設(shè)計(jì)圖紙基本相符。

3.4 承重構(gòu)件截面尺寸檢測(cè)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)用鋼尺、卷尺對(duì)部分柱、梁構(gòu)件進(jìn)行截面尺寸測(cè)量，并采用樓板厚度測(cè)試儀、鉆孔檢測(cè)等方法隨機(jī)抽檢樓板厚度，檢測(cè)結(jié)果表明，柱、梁、板構(gòu)件截面尺寸基本符合原設(shè)計(jì)要求，其中第四、天面結(jié)構(gòu)層樓板厚度抽檢結(jié)果如表3 所示。

表3 第四、天面結(jié)構(gòu)層板厚抽檢結(jié)果

3.5 構(gòu)件混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

根據(jù)《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》[3]的相關(guān)規(guī)定，采用鉆芯法對(duì)柱、梁、板構(gòu)件分別進(jìn)行混凝土強(qiáng)度抽樣檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，柱混凝土強(qiáng)度在29.3～53.0MPa 之間，均高于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C25 要求；梁混凝土強(qiáng)度在25.2～51.2MPa 之間，均高于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C25 要求；板混凝土強(qiáng)度在41.6～49.8MPa 之間，均高于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C25 要求。

3.6 構(gòu)件配筋檢測(cè)

根據(jù)《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》[4]，采用鋼筋探測(cè)儀及鋼筋檢測(cè)儀型鋼筋位置測(cè)定儀對(duì)該房屋部分柱、梁、板的配筋情況進(jìn)行抽檢，所抽檢的柱、梁配筋大部分基本滿足原設(shè)計(jì)要求，僅個(gè)別柱、梁構(gòu)件箍筋間距不符合原設(shè)計(jì)要求，實(shí)測(cè)間距比原設(shè)計(jì)間距稍大；另經(jīng)實(shí)測(cè)值與原設(shè)計(jì)圖紙比較，該房屋所抽檢的樓板原設(shè)計(jì)配筋為直徑6mm、8mm 的光面鋼筋，現(xiàn)采用抽芯、破損法揭露所抽檢樓板底筋采用冷軋扭鋼筋，根據(jù)《冷軋扭鋼筋混凝土構(gòu)件技術(shù)規(guī)程》[5]中附錄B 的規(guī)定進(jìn)行代換比較，個(gè)別樓板底鋼筋實(shí)測(cè)間距比原設(shè)計(jì)間距稍大。

4 結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的實(shí)際數(shù)據(jù)，依據(jù)國(guó)家有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)房屋上部結(jié)構(gòu)采用PKPM 結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。計(jì)算模型如圖6 所示。驗(yàn)算結(jié)果表明，抽檢的框架柱軸壓比均滿足原設(shè)計(jì)要求，部分柱加密區(qū)箍筋配箍率和個(gè)別梁加密區(qū)箍筋配箍率不滿足規(guī)范構(gòu)造要求，部分板構(gòu)件底筋不滿足規(guī)范最小配筋率構(gòu)造要求，另外天面結(jié)構(gòu)層5～6×B～C 軸北起第二塊板底嚴(yán)重開裂，個(gè)別板底短向受力鋼筋已拉斷，該板承載力已失效，存在較大危險(xiǎn)隱患。

圖6 結(jié)構(gòu)分析模型

5 板構(gòu)件安全性等級(jí)評(píng)定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查及檢測(cè)結(jié)果，按照《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》[1]，該房屋的板構(gòu)件安全性等級(jí)按承載能力、構(gòu)造、不適于承載的位移或變形、裂縫或其他損傷，等四個(gè)檢查項(xiàng)目分別評(píng)定，取當(dāng)中較低的等級(jí)作為構(gòu)件的安全性等級(jí)。該房屋部分鋼筋混凝土構(gòu)件有開裂、滲水現(xiàn)象，房屋抽檢的20 個(gè)板構(gòu)件中，1 個(gè)板構(gòu)件的安全性等級(jí)評(píng)定為du 級(jí)，安全性不符合本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)au 級(jí)的規(guī)定，已嚴(yán)重影響承載能力；13 個(gè)板構(gòu)件安全性等級(jí)均評(píng)定為cu級(jí)，安全性不符合本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)au 級(jí)的規(guī)定，顯著影響承載能力；其余6 個(gè)板構(gòu)件安全性等級(jí)均評(píng)定為bu 級(jí)，安全性略低于本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)au 級(jí)的規(guī)定，尚不顯著影響承載能力。

6 原因分析

根據(jù)以上檢測(cè)結(jié)果及計(jì)算復(fù)核結(jié)果，結(jié)合樓板出現(xiàn)裂縫的部位、形狀、特征、使用狀況等進(jìn)行綜合分析。

6.1 樓板跨角裂縫及跨中沿短向或長(zhǎng)向開裂的主要原因

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及圖紙顯示，樓板支座面筋沒有沿樓板面全長(zhǎng)拉通或增設(shè)防裂縫鋼筋網(wǎng)、房屋外廊轉(zhuǎn)角處沒有設(shè)置放射筋，且天面層受日照溫度影響較大，導(dǎo)致樓板面在支座面筋端部容易產(chǎn)生平行板跨長(zhǎng)向的收縮裂縫或樓板角位處產(chǎn)生跨角裂縫。

（2）該房屋平面布局大致呈凹形，且大部分樓板為單向板布置及配筋，經(jīng)實(shí)測(cè)所抽檢的板底長(zhǎng)向分布筋間距大部分均大于200mm，部分樓板板底分布筋間距大于250mm，由于受體型和溫度收縮變形導(dǎo)致樓板平行板跨短向產(chǎn)生收縮裂縫。

6.2 天面結(jié)構(gòu)層5～6×B～C 軸北起第二塊板開裂的主要原因

（1）該板底裂縫縫口處大部分未發(fā)現(xiàn)有滲水情況，僅裂縫東端（縫寬較小）稍有滲水、發(fā)黃痕跡，經(jīng)檢查該板底裂縫對(duì)應(yīng)板面水磨石飾面層未發(fā)現(xiàn)有開裂現(xiàn)象，表明該板底裂縫（裂縫較寬段）并未貫穿屋面防水層及其以上各飾面層；另外，部分裂縫段沿施工模板拼縫處開裂，裂縫處個(gè)別部位抹灰層分有多層，疑似有批補(bǔ)痕跡；根據(jù)調(diào)查及了解，屋面防水層自房屋竣工后沒有再重新作防水處理，可判斷該板底裂縫在房屋投入使用前已存在，不排除澆筑建造時(shí)因施工、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)纫蛩貙?dǎo)致該板底產(chǎn)生開裂，且在使用過程未作有效修補(bǔ)處理。

（2）經(jīng)開鑿發(fā)現(xiàn)板底短向受力鋼筋采用冷軋扭鋼筋，其鋼筋延性較差，脆性較大，在使用過程中，因該樓板裂縫未作有效封縫處理，鋼筋與空氣接觸產(chǎn)生銹蝕，且受本大點(diǎn)第1、2 點(diǎn)的共同影響，從而導(dǎo)致該樓板裂縫在使用過程中不斷發(fā)展，從而導(dǎo)致板底部分短向受力鋼筋出現(xiàn)拉斷、樓板開裂嚴(yán)重。

7 加固建議

（1）建議盡快對(duì)天面結(jié)構(gòu)層5～6×B～C 軸北起第二塊板裂縫先采用高壓灌注環(huán)氧樹脂合縫處理，然后在板底用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）進(jìn)行加固處理。

（2）對(duì)樓板裂縫采用高壓灌注改性環(huán)氧樹脂合縫處理。

（3）對(duì)加密區(qū)箍筋配置不滿足規(guī)范要求的梁、柱構(gòu)件采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）進(jìn)行加固處理。

（4）對(duì)底筋不滿足規(guī)范最小配筋率構(gòu)造要求的板構(gòu)件采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）進(jìn)行加固處理。

（5）鑒于天面結(jié)構(gòu)層樓板底多處有開裂、滲水現(xiàn)象，且部分樓板板底分布筋間距較大，且樓板支座面筋沒有沿樓板面全長(zhǎng)拉通或增設(shè)防裂縫鋼筋網(wǎng)、房屋外廊轉(zhuǎn)角處沒有設(shè)置放射筋，受體型和溫度收縮變形容易產(chǎn)生收縮裂縫，建議聘請(qǐng)有資質(zhì)的設(shè)計(jì)、施工單位對(duì)天面結(jié)構(gòu)層作整體加固、防水處理。

8 結(jié)語

隨著我國(guó)改革開放，建筑物如雨后春筍般涌現(xiàn)，現(xiàn)有全國(guó)既有建筑物的存量已破千億平方米，這些建筑物在長(zhǎng)期的使用過程中會(huì)出現(xiàn)很多涉及建筑物安全問題需要診治，通過檢測(cè)鑒定和加固改造，使這些建筑物及時(shí)得到維護(hù)，排除危險(xiǎn)患隱、延長(zhǎng)既有建筑物生命周期。