【摘要】近年來(lái)，在建筑工程建設(shè)中廣泛推廣應(yīng)用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，加強(qiáng)了建筑物的整體性的抗震性能，取得了很好的效果。但在取得成績(jī)的同時(shí)，也出現(xiàn)一個(gè)非常普遍的質(zhì)量問(wèn)題，即樓板裂縫，有些已影響到房屋正常使用，成為工程質(zhì)量投訴的熱點(diǎn)。因此，裂縫問(wèn)題是一個(gè)迫切需要解決的技術(shù)難題。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，大部分現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因?yàn)榛炷潦湛s裂縫，如今，通過(guò)許多工程實(shí)例分析表明，溫度應(yīng)力也是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的一個(gè)重要原因，下面通過(guò)工程實(shí)例分析由溫度應(yīng)力導(dǎo)致某廠房樓板產(chǎn)生裂縫。

　　1.檢測(cè)概述

　　本次廠房樓板裂縫檢測(cè)項(xiàng)目的房屋位于上海市浦東新區(qū)XXX公司廠區(qū)內(nèi)，為一幢二層建筑，本房屋設(shè)計(jì)建造于1999年，建成后一直作為生產(chǎn)車間正常使用至今。房屋結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，整體現(xiàn)澆；基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立承臺(tái)樁基礎(chǔ)。業(yè)主在房屋使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)房屋二層樓板板底和板面出現(xiàn)不同程度的裂縫損壞情況，為了查清目前房屋裂縫的實(shí)際分布情況及其大小程度，對(duì)有關(guān)裂縫的現(xiàn)狀和產(chǎn)生原因進(jìn)行計(jì)算分析和綜合評(píng)估，并提出相應(yīng)的處理建議，就此業(yè)主委托我廠房檢測(cè)站對(duì)本房屋二層樓板進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估。

　　1.1房屋建筑設(shè)計(jì)情況

　　廠房建筑是一幢二層房屋，房屋設(shè)計(jì)建造于1999年，設(shè)計(jì)單位為華東建筑設(shè)計(jì)研究院。房屋平面呈矩形，南北向軸線總長(zhǎng)度57.6m，共8跨，每跨長(zhǎng)度均為7.2m；東西向軸線總長(zhǎng)度30m，共4跨，每跨長(zhǎng)度均為7.5m；房屋設(shè)計(jì)底層層高為5.25m，二層層高為2.2m。

　　1.2房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況

　　地基基礎(chǔ)

　　本房屋采用柱下獨(dú)立承臺(tái)樁基礎(chǔ)。樁采用預(yù)制鋼筋混凝土方樁，樁截面為400×400（未注明的長(zhǎng)度單位均為㎜，下同），樁長(zhǎng)26m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，設(shè)計(jì)單樁極限承載力為1600kN，總樁數(shù)233根。

　　二層結(jié)構(gòu)情況

　　本房屋結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土梁板樓蓋和屋蓋，整體現(xiàn)澆。柱：房屋框架柱的截面均為450×650。梁：橫向框架梁截面分別為350×750或350×850；縱向框架梁截面分別為350×850或350×700；縱向次梁截面為

　　350×650。二層樓板：二層樓板采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，板厚均為120。本房屋上部結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30。

　　2.現(xiàn)場(chǎng)二層樓板裂縫損壞情況調(diào)查

　　現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)日期是2019年3月28日，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)調(diào)查結(jié)果，本房屋二層樓板的板底和板面多處存在裂縫現(xiàn)象，房屋現(xiàn)有鋼筋混凝土梁、柱、板構(gòu)件等其外觀基本平整完好，除樓板裂縫外均未發(fā)現(xiàn)有明顯變形、混凝土剝落和露筋等現(xiàn)象。

　　3結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)

　　3.1混凝土碳化深度檢測(cè)

　　混凝土碳化是導(dǎo)致鋼筋銹蝕的一個(gè)重要因素，也是影響鋼筋混凝土耐久性的主要因素之一。當(dāng)碳化深度達(dá)到鋼筋表面時(shí)，混凝土的弱堿性環(huán)境遭到破壞，鋼筋銹蝕加速，造成混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性下降。

　　本次采用1%酚酞酒精溶液測(cè)試混凝土碳化深度，選擇部分主要的混凝土構(gòu)件，測(cè)得的混凝土zui大碳化深度為3mm，碳化曾度較輕。

　　3.2混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

　　本次我廠房檢測(cè)站分別用回彈法和超聲回彈綜合法抽樣檢測(cè)了本房屋部分構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度。依據(jù)《結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DG/TJ08-2020-2007），我們采用HT225型混凝土回彈儀和北京ZBL公司生產(chǎn)的ZBL－U510非金屬超聲檢測(cè)儀對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了抽查測(cè)試。其中回彈法采用根據(jù)碳化3mm深度修正后的混凝土強(qiáng)度。根據(jù)混凝土強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果，房屋有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)基本達(dá)到C30的原設(shè)計(jì)要求。

　　4沉降測(cè)量

　　本次檢測(cè)我廠房檢測(cè)站對(duì)現(xiàn)有房屋二層樓面的相對(duì)標(biāo)高進(jìn)行觀測(cè)。由于缺乏房屋的原始沉降觀測(cè)資料，我廠房檢測(cè)站通過(guò)觀測(cè)二層樓板的板面相對(duì)標(biāo)高，以判斷房屋的沉降情況。由相對(duì)標(biāo)高觀測(cè)結(jié)果反映出，目前本房屋東側(cè)區(qū)域的沉降略大。
 

　　5結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

　　根據(jù)有關(guān)二層樓板現(xiàn)有裂縫的評(píng)估要求，本次結(jié)構(gòu)驗(yàn)算將按照現(xiàn)行規(guī)范主要針對(duì)房屋的二層樓板結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。

　　5.1樓板承載力復(fù)核結(jié)果

　　按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)房屋二層樓板在原設(shè)計(jì)使用活荷載作用下進(jìn)行承載力驗(yàn)算。

　　5.2溫度應(yīng)力計(jì)算

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)調(diào)查情況、結(jié)構(gòu)類型及周圍環(huán)境特點(diǎn)，為了能更客觀地探尋揭示有關(guān)二層樓板產(chǎn)生裂縫的其他重要因素。所以，在本次結(jié)構(gòu)驗(yàn)算中還增加了有關(guān)結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力計(jì)算的內(nèi)容，進(jìn)行溫度作用的量化分析。

　　梁及柱采用三維框架單元模擬，每個(gè)桿單元節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度。樓板采用三維殼體單元模擬，每個(gè)面單元的節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度。材料按C30級(jí)混凝土，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010－2010），混凝土彈性模量取3.0×104N/m㎡，泊松比取0.2，線膨脹系數(shù)取1×10-5/℃。

　　結(jié)構(gòu)模型輸入（1）～（9）×（A）～（E）軸區(qū)域。計(jì)算結(jié)構(gòu)模型為兩層獨(dú)立框架結(jié)構(gòu)，軸線總尺寸57.6m×30m，柱網(wǎng)尺寸7.2m×7.5m。柱梁截面尺寸均按原設(shè)計(jì)輸入，二層樓板厚度120。模型X方向即為與（A）軸平行方向，Y方向即為與（1）軸平行方向。由于房屋外墻對(duì)房屋的約束明顯，對(duì)房屋（1）和（9）軸線的柱子在Y方向設(shè)置約束，對(duì)房屋（A）和（E）軸線的柱子在X方向設(shè)置約束。

　　5.3房屋裂縫損壞原因分析

　　針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要成因，我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

　　5.3.1外荷載作用

　　對(duì)樓板而言，引起其產(chǎn)生裂縫的荷載主要是作用在板上的恒載及活載。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，本廠房投入正常的生產(chǎn)使用已近13年，廠房二層作為超級(jí)電容生產(chǎn)車間，其生產(chǎn)設(shè)備重量未超過(guò)原設(shè)計(jì)使用荷載。結(jié)構(gòu)驗(yàn)算取活載2.0kN/㎡，采用建筑結(jié)構(gòu)分析軟件，按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)樓板在原設(shè)計(jì)使用活荷載作用下進(jìn)行承載力驗(yàn)算，結(jié)果為樓板配筋均滿足計(jì)算要求。因此，可以排除裂縫是由樓板超載作用引起的可能性。

　　5.3.2不均勻沉降

　　根據(jù)委托單位提供的資料，本房屋采用了400×400預(yù)制鋼筋混凝土樁基，樁長(zhǎng)26m，獨(dú)立承臺(tái)，承臺(tái)之間設(shè)有基礎(chǔ)拉梁。考慮到本房屋實(shí)際使用荷載未超過(guò)設(shè)計(jì)荷載。根據(jù)二層樓面標(biāo)高觀測(cè)結(jié)果，房屋尚未明顯的不均勻沉降。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，不均勻沉降會(huì)導(dǎo)致墻體（框架填充墻）產(chǎn)生斜裂縫。由于在現(xiàn)場(chǎng)沒有發(fā)現(xiàn)此類裂縫。因此，可以排除二層樓板裂縫主要是由不均勻沉降引起。

　　5.3.3溫度應(yīng)力

　　建筑結(jié)構(gòu)由于隨環(huán)境溫度的升降會(huì)產(chǎn)生膨脹或收縮變形，當(dāng)這種變形受到約束時(shí)，會(huì)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中產(chǎn)生相應(yīng)的溫度應(yīng)力。本房屋二層結(jié)構(gòu)平面的現(xiàn)澆樓板縱向長(zhǎng)度為57.6m，已處于規(guī)范規(guī)定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫zui大間距的上限值。因此，房屋在施工期和使用期由于溫差等所引起的混凝土收縮應(yīng)力較大。房屋外墻為粘土多孔磚，砌筑于基礎(chǔ)拉梁上，使在其平面內(nèi)具有較大的抗側(cè)剛度，形成了對(duì)樓板的彈性約束，尤其房屋角部外墻約束zui明顯。樓板結(jié)構(gòu)收縮時(shí)，在這些部位會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。根據(jù)mIDAS/Gen結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，在溫度降低20℃的工況下，二層樓板有效拉應(yīng)力的zui大的位置比較集中在房屋四角，與房屋四角出現(xiàn)貫穿斜向裂縫的分布規(guī)律基本一致。二層樓板沿X方向的拉應(yīng)力大小和分布，與目前二層樓板沿Y方向的裂縫形狀、走向和分布區(qū)域的實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致。

　　由于混凝土材料的結(jié)構(gòu)是非勻質(zhì)的，承受拉力作用時(shí)，截面中各質(zhì)點(diǎn)受力是不均勻的，有大量不規(guī)則的應(yīng)力集中點(diǎn)，這些點(diǎn)由于應(yīng)力集中首先達(dá)到抗拉強(qiáng)度的極限，引起了局部塑性變形，如結(jié)構(gòu)中沒有配置鋼筋，繼續(xù)受力，在應(yīng)力集中處會(huì)出現(xiàn)裂縫。如進(jìn)行適當(dāng)配筋，鋼筋將約束混凝土的塑性變形，從而分擔(dān)混凝土的內(nèi)應(yīng)力，推遲裂縫的出現(xiàn)，也就提高了混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。大量工程實(shí)踐表明，鋼筋能起到控制裂縫擴(kuò)展，減小裂縫寬度的作用。

　　本房屋二層樓板短跨方向?yàn)閅方向，板的主要受力鋼筋均沿Y方向配置，而X方向的鋼筋板底僅有少量的構(gòu)造配筋，為φ8@200，沒有考慮混凝土結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)所帶來(lái)溫度作用的不利影響。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在溫度降低20℃的工況下，二層樓板沿X方向的拉應(yīng)力zui大值約為2.2N/㎡，大于規(guī)范中C30混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值2.01N/㎡。因此，相對(duì)而言，樓板沿X方向的強(qiáng)度比較弱，混凝土收縮時(shí)結(jié)構(gòu)的抗拉性能也就比較差，容易產(chǎn)生了沿Y方向的通長(zhǎng)裂縫。

　　6檢測(cè)評(píng)估結(jié)論

　　(1)上海XXX科技開發(fā)有限公司廠房建筑是一幢二層房屋，房屋設(shè)計(jì)建造于1999年，建成后一直作為生產(chǎn)車間使用至今。房屋結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土梁板樓蓋和屋蓋，整體現(xiàn)澆，基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立承臺(tái)樁基礎(chǔ)。

　　(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)材料測(cè)試結(jié)果，本房屋混凝土碳化深度約為3.0mm；混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)基本達(dá)到C30的原設(shè)計(jì)要求。

　　(3)根據(jù)本房屋二層樓面四周標(biāo)高觀測(cè)結(jié)果，目前本房屋東側(cè)區(qū)域的沉降略大。

　　(4)根據(jù)對(duì)本房屋二層樓板的結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算結(jié)果，現(xiàn)有二層樓板結(jié)構(gòu)承載力能夠滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

　　(5)本房屋結(jié)構(gòu)平面的縱向長(zhǎng)度為57.6m，已處于規(guī)范規(guī)定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫zui大間距的上限值。房屋在施工期和使用期由于溫差等所引起的混凝土收縮應(yīng)力較大。有關(guān)二層樓板的溫度應(yīng)力計(jì)算結(jié)果顯示，在樓板的中部和四角混凝土拉應(yīng)力比較大，其結(jié)果與實(shí)際樓板的開裂區(qū)域和裂縫貫通橫向的走向基本符合。因此，根據(jù)本次二層樓板的溫度應(yīng)力計(jì)算結(jié)果、二層樓板的鋼筋配置情況等，并經(jīng)綜合分析評(píng)估。對(duì)于本房屋二層樓板出現(xiàn)的大量裂縫，其原因，主要是受到溫度作用的不利影響。

　　7處理意見

　　(1)建議對(duì)二層樓面裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，可采用壓力注漿或壓力注灌注環(huán)氧樹脂法修補(bǔ)封閉。

　　(2)建議對(duì)二層樓板板底縱向（X方向）粘貼碳纖維布，以提高樓板縱向（X方向）的抗拉強(qiáng)度，減小溫度應(yīng)力對(duì)樓板的影響。