【摘要】近年來，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。但在取得成績的同時，也出現(xiàn)一個非常普遍的質(zhì)量問題，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。因此，裂縫問題是一個迫切需要解決的技術(shù)難題。根據(jù)以往的經(jīng)驗，大部分現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因為混凝土收縮裂縫，如今，通過許多工程實例分析表明，溫度應(yīng)力也是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的一個重要原因，下面通過工程實例分析由溫度應(yīng)力導(dǎo)致某廠房樓板產(chǎn)生裂縫。

　　1.檢測概述

　　本次廠房樓板裂縫檢測項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)采用柱下獨立承臺樁基礎(chǔ)。業(yè)主在房屋使用過程中發(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際分布情況及其大小程度，對有關(guān)裂縫的現(xiàn)狀和產(chǎn)生原因進行計算分析和綜合評估，并提出相應(yīng)的處理建議，就此業(yè)主委托我廠房檢測站對本房屋二層樓板進行檢測評估。

　　1.1房屋建筑設(shè)計情況

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

　　1.2房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計情況

　　地基基礎(chǔ)

　　本房屋采用柱下獨立承臺樁基礎(chǔ)。樁采用預(yù)制鋼筋混凝土方樁，樁截面為400×400（未注明的長度單位均為㎜，下同），樁長26m，樁身混凝土強度等級為C30，設(shè)計單樁極限承載力為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)混凝土強度等級均為C30。

　　2.現(xiàn)場二層樓板裂縫損壞情況調(diào)查

　　現(xiàn)場作業(yè)日期是2019年3月28日，根據(jù)現(xiàn)場檢測調(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

　　3.1混凝土碳化深度檢測

　　混凝土碳化是導(dǎo)致鋼筋銹蝕的一個重要因素，也是影響鋼筋混凝土耐久性的主要因素之一。當(dāng)碳化深度達到鋼筋表面時，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%酚酞酒精溶液測試混凝土碳化深度，選擇部分主要的混凝土構(gòu)件，測得的混凝土zui大碳化深度為3mm，碳化曾度較輕。

　　3.2混凝土強度檢測

　　本次我廠房檢測站分別用回彈法和超聲回彈綜合法抽樣檢測了本房屋部分構(gòu)件的混凝土強度。依據(jù)《結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度檢測技術(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非金屬超聲檢測儀對混凝土強度進行了抽查測試。其中回彈法采用根據(jù)碳化3mm深度修正后的混凝土強度。根據(jù)混凝土強度測試結(jié)果，房屋有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)強度等級基本達到C30的原設(shè)計要求。

　　4沉降測量

　　本次檢測我廠房檢測站對現(xiàn)有房屋二層樓面的相對標(biāo)高進行觀測。由于缺乏房屋的原始沉降觀測資料，我廠房檢測站通過觀測二層樓板的板面相對標(biāo)高，以判斷房屋的沉降情況。由相對標(biāo)高觀測結(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)驗算

　　根據(jù)有關(guān)二層樓板現(xiàn)有裂縫的評估要求，本次結(jié)構(gòu)驗算將按照現(xiàn)行規(guī)范主要針對房屋的二層樓板結(jié)構(gòu)進行計算復(fù)核。

　　5.1樓板承載力復(fù)核結(jié)果

　　按現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范對房屋二層樓板在原設(shè)計使用活荷載作用下進行承載力驗算。

　　5.2溫度應(yīng)力計算

　　根據(jù)現(xiàn)場檢測調(diào)查情況、結(jié)構(gòu)類型及周圍環(huán)境特點，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)驗算中還增加了有關(guān)結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力計算的內(nèi)容，進行溫度作用的量化分析。

　　梁及柱采用三維框架單元模擬，每個桿單元節(jié)點有6個自由度。樓板采用三維殼體單元模擬，每個面單元的節(jié)點有6個自由度。材料按C30級混凝土，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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。計算結(jié)構(gòu)模型為兩層獨立框架結(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。由于房屋外墻對房屋的約束明顯，對房屋（1）和（9）軸線的柱子在Y方向設(shè)置約束，對房屋（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

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

　　5.3.1外荷載作用

　　對樓板而言，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，廠房二層作為超級電容生產(chǎn)車間，其生產(chǎn)設(shè)備重量未超過原設(shè)計使用荷載。結(jié)構(gòu)驗算取活載2.0kN/㎡，采用建筑結(jié)構(gòu)分析軟件，按現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范對樓板在原設(shè)計使用活荷載作用下進行承載力驗算，結(jié)果為樓板配筋均滿足計算要求。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26m，獨立承臺，承臺之間設(shè)有基礎(chǔ)拉梁?？紤]到本房屋實際使用荷載未超過設(shè)計荷載。根據(jù)二層樓面標(biāo)高觀測結(jié)果，房屋尚未明顯的不均勻沉降。對于框架結(jié)構(gòu)，不均勻沉降會導(dǎo)致墻體（框架填充墻）產(chǎn)生斜裂縫。由于在現(xiàn)場沒有發(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)境溫度的升降會產(chǎn)生膨脹或收縮變形，當(dāng)這種變形受到約束時，會在結(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，在這些部位會產(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)域的實測結(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，截面中各質(zhì)點受力是不均勻的，有大量不規(guī)則的應(yīng)力集中點，這些點由于應(yīng)力集中首先達到抗拉強度的極限，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)力集中處會出現(xiàn)裂縫。如進行適當(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度。大量工程實踐表明，鋼筋能起到控制裂縫擴展，減小裂縫寬度的作用。

　　本房屋二層樓板短跨方向為Y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)超長所帶來溫度作用的不利影響。根據(jù)計算結(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度標(biāo)準(zhǔn)值2.01N/㎡。因此，相對而言，樓板沿X方向的強度比較弱，混凝土收縮時結(jié)構(gòu)的抗拉性能也就比較差，容易產(chǎn)生了沿Y方向的通長裂縫。

　　6檢測評估結(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)采用柱下獨立承臺樁基礎(chǔ)。

　　(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)材料測試結(jié)果，本房屋混凝土碳化深度約為3.0mm；混凝土結(jié)構(gòu)強度等級基本達到C30的原設(shè)計要求。

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

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

　　(5)本房屋結(jié)構(gòu)平面的縱向長度為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)力計算結(jié)果、二層樓板的鋼筋配置情況等，并經(jīng)綜合分析評估。對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)建議對二層樓面裂縫進行修補，可采用壓力注漿或壓力注灌注環(huán)氧樹脂法修補封閉。

　　(2)建議對二層樓板板底縱向（X方向）粘貼碳纖維布，以提高樓板縱向（X方向）的抗拉強度，減小溫度應(yīng)力對樓板的影響。