混凝土現澆板原位加載試驗應用技術研究

徐平榮，繩欽柱，張建鵬

（1.五蓮縣建筑工程管理服務中心，山東 日照 262300；2.山東省建筑科學研究院有限公司，山東 濟南 250031；3.山東省建筑質量檢驗檢測中心有限公司，山東 濟南 250031）

0 引言

近年來，隨著經濟的發展，建筑施工業也有了質的飛躍，同時，建筑施工質量也伴隨著產生了一系列問題，如混凝土強度不足、鋼筋保護層不滿足設計要求等。由于結構設計過程中存在一定的富裕度，其中，一些工程問題可通過結構驗算或結構試驗來進一步驗證確認是否滿足結構安全和使用要求，這樣既能保證結構的安全，又避免了結構不必要的加固，造成不必要的經濟損失和施工延期［1］。本文通過某工程實例，4 層某樓板負彎矩筋鋼筋保護層厚度過大，建立樓板的支撐模型，通過分級原位加載，測量混凝土現澆板的荷載、撓度、殘余應變等指標，與理論形成對比，并對試驗結果與理論結果進行討論和分析［2］，為后續類似工程提供參考。

1 工程概況

某公寓樓為 6 層框架結構，樓屋面均采用鋼筋混凝土現澆板。結構設計安全等級為二級，建筑抗震設防類別為標準設防類，抗震設防烈度為 7 度（0.10g），設計地震分組為第三組，建筑場地類別為 II 類，框架抗震等級為三級。工程立面如圖 1 所示。經有關部門檢測，因4 層 1/4～5/A～C 軸間樓板沿 1/4 軸負彎矩鋼筋保護層超出允許偏差 38 mm 最大，為保證結構工程的安全使用，本文考慮荷載最不利因素，在 4 層 1/4～5/A～C 軸間樓板沿 1/4 軸樓板原位進行了安全性靜載檢驗。

圖1 工程立面圖

2 現場試驗

2.1 試驗準備和加載

考慮荷載最不利因素條件下，現場對該公寓樓 4 層4～1/4/A～C 軸間樓板、1/4～5/A～C 軸間樓板進行安全性靜載檢驗時需對 3～1/3/A～C 軸間樓板、4～1/4/A～C 軸間樓板、1/4～5/A～C 軸間樓板、1/5～6/A～C 軸間樓板同時加載。具體加載布置圖如圖 2 所示（圖中陰影處梁支座為 1/4 軸支座，斜線板為需要同時加載的板）。

圖2 加載位置示意圖（單位：mm）

根據設計圖紙、圖集對樓面恒荷載進行統計，公寓樓面活荷載按 2.0 kN/m2取值，陽臺樓面活荷載按2.5 kN/m2取值，衛生間樓面活荷載按 2.5kN/m2取值。依據 GB/T 50784－2013《混凝土結構現場檢測技術標準》和 GB 50009－2012《建筑結構荷載規范》，安全性靜載檢驗的檢驗荷載應采用承載能力極限狀態荷載效應組合的設計值［3］，經計算，公寓地面為 9.22 kN/m2，陽臺地面為 11.12 kN/m2，衛生間地面為 17 kN/m2；本試驗采用水為加載重物，在樓板底面短跨支座及跨中位置設置百分表。加載分 10 級，其中第 1 級為板自重狀態，每級荷載持荷時間嚴格按 GB/T 50152－2012《混凝土結構試驗方法標準》的規定執行。加載現場如圖 3～8 所示。

圖3 第二次加載

圖6 第八次加載

2.2 試驗結果

在構件安全性檢驗荷載作用下，4～1/4/A～C 軸間樓板在加載至第 6 級時板底發現開裂，開裂位置均為板底線盒處，裂縫寬度最大處為 0.10 mm，加載至第 10 級時，裂縫寬度最大處為 0.15 mm，卸載后裂縫寬度最大處為 0.12 mm；1/4～5/A～C 軸間樓板在加載至第 5 級時板底發現開裂，開裂位置均為板底線盒處，裂縫寬度最大處為 0.11 mm，加載至第 10 級時，裂縫寬度最大處為0.17 mm，卸載后裂縫寬度最大處為 0.13 mm。實測撓度值均小于相應的理論計算值，各級荷載作用下撓度實測值和樓板板的開裂情況如表 1～2 所示。（表中撓度均為外加荷載所產生的短期撓度，不含初始撓度）所示；實測撓度與荷載基本保持線性關系，具體各級荷載與撓度實測值關系曲線如圖 9 所示（圖中 1 號板為 4～1/4/A～C 軸間樓板，圖中 2 號板為 1/4～5/A～C 軸間樓板）；4～1/4/A～C 軸間樓板板底短跨方向百分表測得的構件殘余撓度為 18.6 %，1/4～5/A～C 軸間樓板板底短跨方向百分表測得的構件殘余撓度為 18.9 %，均不大于最大撓度的 20 %，所檢樓板安全性滿足要求。

圖9 荷載-撓度曲線

荷載級數公寓加載值/kN·m-2陽臺加載值/kN·m-2衛生間加載值/kN·m-2撓度/mm開裂情況裂縫寬度/mm 備注1 0 0 0 未開裂 板自重2 0.8 1.2 2.4 0.18 未開裂3 0.8 1.2 2.4 0.33 未開裂4 0.5 0.6 2.4 0.42 未開裂5 0.5 0.6 2.4 0.51 未開裂6 0.6 0.7 0.6 0.63 開裂 0.10 7 0.6 0.7 0.6 0.73 開裂 0.11 8 0.6 0.7 1.2 0.89 開裂 0.12 9 0.6 0.7 1.2 1.04 開裂 0.13 10 0.6 0.7 1.2 1.18 開裂 0.15卸載 0.22 開裂 0.12 卸載

荷載級數公寓加載值/kN·m-2陽臺加載值/kN·m-2衛生間加載值/kN·m-2撓度/mm開裂情況裂縫寬度/mm備注1 0 0 0 未開裂 板自重2 0.8 1.2 2.4 0.20 未開裂3 0.8 1.2 2.4 0.42 未開裂4 0.5 0.6 2.4 0.55 未開裂5 0.5 0.6 2.4 0.67 開裂 0.11 6 0.6 0.7 0.6 0.81 開裂 0.12 7 0.6 0.7 0.6 0.96 開裂 0.14 8 0.6 0.7 1.2 1.14 開裂 0.14 9 0.6 0.7 1.2 1.34 開裂 0.15 10 0.6 0.7 1.2 1.53 開裂 0.17卸載 0.29 開裂 0.13 卸載

本次試驗是在原位情況下進行，四周支座為框架梁，試驗過程中需考慮支座下沉的情況，因此撓度數據處理需要考慮支座的影響［4］，消除支座沉降影響后實測的跨中最大撓度、考慮自重等修正后的跨中最大撓度如式（1）～式（3）所示［5］，具體計算結果如表 3 所示。

檢測部位 撓度/mm 結論4 層 4～1/4/A～C軸間樓板短跨方向理論計算值 4.62 滿足規范要求實測值 1.18 4 層 1/4～5/A～C軸間樓板短跨方向理論計算值 4.62 滿足規范要求實測值 1.53

3 試驗分析

該工程 4 層 4～1/4/A～C 軸間樓板、1/4～5/A～C 軸間樓板未產生明顯破壞現象，實測撓度值小于相應的理論計算值，實測撓度與荷載基本保持線性關系，板底短跨及長跨方向百分表測得的構件殘余撓度均不大于最大撓度的 20 %，依據 GB/T 50784－2013《混凝土結構現場檢測技術標準》第 12.2.14-2 條靜載檢驗結構評定規定：在構件安全性檢驗荷載作用下，當受檢構件無明顯破壞跡象，實測撓度值滿足下列條件之一時，可評定受檢構件安全性滿足要求。①實測撓度值小于相應的理論計算值；②實測撓度與荷載基本保持線性關系；③構件殘余撓度不大于最大撓度的 20 %。該工程所檢 4 層4～1/4/A～C 軸間樓板、1/4～5/A～C 軸間樓板安全性滿足規范要求。

4 結語

本文結合實際工程，根據相關規范，考慮荷載最不利因素情況下，采用分級加載方式對現澆板進行加載，試驗樓板在承載能力極限狀態荷載效應組合設計值的作用下，未產生明顯破壞，實測撓度值小于相應的理論計算值，實測撓度與荷載基本保持線性關系，構件殘余撓度不大于最大撓度的 20 %。依據 GB/T 50784－2013《混凝土結構現場檢測技術標準》第 12.2.14-2 條靜載檢驗結構評定規定，該工程所檢 4 層 4～1/4/A～C 軸間樓板、1/4～5/A～C 軸間樓板安全性滿足規范要求，可按原設計功能安全使用，試驗結果與理論基本相吻合，為后續類似工程提供參考。Q