某廠大尺度樓蓋裂縫成因分析
關(guān)鍵詞：樓蓋，大尺度，裂縫，配筋
1工程概況
某電子工業(yè)廠房，主廠房平面尺寸約為135m×77.8m，1～12軸部分單元采用人工挖孔樁獨(dú)立柱柱基（C20），13～18軸部分單元采用天然地基基礎(chǔ)；樁身直徑為1200～1700mm，樁凈長(zhǎng)為6～19m左右，樁身進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化基巖不小于3500mm，單樁容許承載力為2500～6290kN。廠房結(jié)構(gòu)為全框架結(jié)構(gòu)，共四層，底層層高5.5m，其余各層層高4m；柱網(wǎng)大部分為9m×9m，基本均勻，框架柱截面基本相同，尺寸為700mm×650mm，連梁為350mm×1050mm，現(xiàn)澆板厚100mm。負(fù)彎矩鋼筋間距@130mm，上下層鋼筋間距47mm。
在后來(lái)使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)四樓車間的樓板及天面的板、梁體出現(xiàn)寬度不等，長(zhǎng)短不一，走向各異的裂縫，嚴(yán)重影響了建筑物的安全正常使用。
2檢測(cè)試驗(yàn)工作程序
按照現(xiàn)行國(guó)家和行業(yè)規(guī)范規(guī)程要求[1]，考慮盡量避免試驗(yàn)檢測(cè)工作對(duì)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生影響，本項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)范圍主要圍繞四樓的板、主、次梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行。檢測(cè)內(nèi)容針對(duì)以上范圍的梁、板體裂縫分布狀態(tài)、混凝土強(qiáng)度及缺陷進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)；對(duì)梁、板結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力主筋的位置、數(shù)量、保護(hù)層厚度、混凝土碳化深度及板內(nèi)鋼筋力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。
3結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土裂縫的檢測(cè)
對(duì)主廠房的四樓樓層梁、板結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土裂縫進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明，四層樓層梁、板構(gòu)件均出現(xiàn)有不同程度的裂縫。其中四層樓板在主、次梁邊、板角部及變形縫邊角處開裂較為普遍嚴(yán)重。實(shí)測(cè)樓板裂縫寬度在0.12～3.84mm，且大部分已貫穿樓板厚度，裂縫形態(tài)為上窄下寬；實(shí)測(cè)梁體裂縫寬度在0.10～1.18mm，部分裂縫深度在34.7～119.4mm，其余的已貫通梁截面，在同一梁段中間隔出現(xiàn)多條垂直裂縫分布，且形態(tài)多為兩端縫窄而中間縫寬或接近等寬度，僅很少梁的端部發(fā)現(xiàn)細(xì)小斜向裂縫[2]。典型的樓板及梁體裂縫分布情況如圖1、2所示�！�
3.1樓板鋼筋力學(xué)性能試驗(yàn)
此次鋼筋力學(xué)性能檢測(cè)，截取四層樓板中受力主筋、分布筋及負(fù)彎矩筋（Ф10、Ф8、Ф6.5光園鋼筋）,依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了力學(xué)性能檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼筋的力學(xué)性能指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.2現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板厚度、保護(hù)層厚度及板內(nèi)鋼筋布置檢測(cè)
從樓板鑿開的洞口及樓板鉆取芯樣量測(cè)的結(jié)果，樓板的實(shí)測(cè)厚度77～113.3mm，平均厚度95.6mm，為設(shè)計(jì)厚度100mm的77%～113.3%，其中小于設(shè)計(jì)板厚的占58.8%；鋼筋保護(hù)層厚度19～51mm，平均厚度37.8mm；樓板內(nèi)負(fù)彎矩鋼筋間距50～345mm，平均間距173mm，上下層鋼筋距離47mm，不滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。
4裂縫成因分析
4.1荷載分析
(1)配筋計(jì)算
主要核算受力縱筋,分布筋以及邊界按照規(guī)范構(gòu)造要求執(zhí)行[3]。
主要參數(shù)：
1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)γo＝1.00考慮活荷不利組合
2)混凝土容重γc＝25.00kN/m3箍筋間距Sv＝200mm
3)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)γQ＝1.40可變荷載的組合值系數(shù)ψc＝0.70
4)混凝土強(qiáng)度(C25)fc＝11.9N/mm2ft＝1.27N/mm2Ec=27871N/mm2
5)鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy＝210N/mm2fyv＝210N/mm2Es=200000N/mm2
6)標(biāo)準(zhǔn)層活荷載為5KN/m2:
選擇連續(xù)的五跨板計(jì)算，因?yàn)閷?duì)稱性,只列出1,2,3跨的數(shù)據(jù)
(1-1)M－As負(fù)筋400mm2
原設(shè)計(jì)配筋:Φ10@160(As=491mm2)
原設(shè)計(jì)是否滿足受力要求:是
M＋As底筋257mm2
實(shí)際配筋:構(gòu)造配筋Φ6@200(As=141mm2)
原設(shè)計(jì)是否滿足受力要求:不
(2-2)M－As負(fù)筋400mm2
原設(shè)計(jì)配筋:Φ10@160(As=491mm2)
原設(shè)計(jì)是否滿足受力要求:是
M＋As底筋134mm2
實(shí)際配筋:構(gòu)造配筋Φ6@200(As=141mm2)
原設(shè)計(jì)是否滿足受力要求:不
(2)根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范(GB5001-2002)[23]，雙向板應(yīng)滿足如下要求：
厚度：h≥1/50×9000=180mm
梁高：（1/14～1/8）×9000＝644～1125mm
而實(shí)際工程中板厚為100mm，明顯偏小。
(3)雙向板的最初設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)活載是5KN/m2，底筋為Φ6@200，滿足受力要求，負(fù)筋為Φ10@160，不滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)使用功能改變時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)荷載是10KN/m2，底筋與負(fù)筋均不滿足受力要求。
而實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樓板負(fù)彎矩鋼筋平均間距@173mm（大于設(shè)計(jì)@130mm），上下層鋼筋距離47mm，與板底鋼筋距離偏�。ò丛O(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)為70mm），導(dǎo)致截面的內(nèi)力臂減小。
由于樓板的厚度不足，因而抵抗負(fù)彎矩作用能力不足，樓板出現(xiàn)裂縫也難以避免[4][5]。
由計(jì)算結(jié)果可知，板受到的最大溫度應(yīng)力，已大大高于混凝土的最大抗拉應(yīng)力；最大的裂縫間距37.4m，還在規(guī)范要求之內(nèi)；而溫度作用的最大裂縫寬度已經(jīng)超過(guò)規(guī)范允許值0.3mm。因此本工程這樣大尺度的樓蓋結(jié)構(gòu)溫度的作用是不能忽視的。
5小結(jié)
(1)通過(guò)對(duì)樓蓋的實(shí)際構(gòu)造及裂紋情況的詳細(xì)檢測(cè)及計(jì)算分析，得到了設(shè)計(jì)構(gòu)造中板厚不足，板的配筋偏低是引起樓蓋開裂的主要原因。
(2)大尺度現(xiàn)澆混凝土板受溫度應(yīng)力作用，產(chǎn)生裂縫，將會(huì)影響結(jié)構(gòu)的功能及耐久性，如，加劇鋼筋的銹蝕，引起滲漏等。
(3)該廠房在使用過(guò)程中增加了部分生產(chǎn)設(shè)備，在改擴(kuò)建中增加了屋面花園，局部加層，這些都加劇了裂縫的開展。
參考文獻(xiàn)
[1].陳長(zhǎng)征.結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)與智能診斷.北京:科學(xué)出版社,2001
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[3].混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002
[4].吳勝興,任旭華.混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫的特點(diǎn)及其配筋控制.水利水電科技進(jìn)展,1996,12(5)
[5].鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004
