某商住小区地下车库框架柱、顶板裂缝成因分析

李铁纯

摘要： 某在建商住小区地下车库施工过程中框架柱、顶板出现裂缝。通过对该车库进行现场检测，并运用PKPM软件对车库承载力进行验算，从承载力、车库抗浮、温度收缩三方面对其裂缝成因进行分析。

Abstract： The roof and frame column of underground garage in a commercial and living district under construction cracks. This paper analyzes the crack reason of underground garage structure from the bearing capacity， the garage anti-floating and temperature shrinkage. On-site inspection and PKPM model verification is used to analyze the crack reason.

关键词： 地下车库；框架柱；顶板；PKPM软件；裂缝成因

Key words： underground garage；frame column；roof；PKPM software；crack reason

中图分类号：TU926 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）19-0120-03

0 引言

近年来，城市建设飞速发展，地下车库也随之向大型化和多功能发展，对混凝土结构的长度和宽度要求越来越高。从近年完成的小区住宅楼地下车库情况看，普遍存在混凝土裂缝的现象。本文以某小区住宅楼地下车库裂缝为例，对该地下车库混凝土裂缝展开分析，并就此提出相关预防措施。

1 工程概况

该工程为1层全埋式地下车库，现浇钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土挡土墙。地下车库东西长115.40m，南北长63.35m，层高4.2m，柱截面600mm×600mm，顶板厚400mm，挡土墙厚300mm，挡土墙及柱混凝土强度等级为C35。该工程于2014年5月开始施工，2014年8月主体施工完毕。2014年11月框架柱、顶板出现裂缝。

2 现场检测

现场对该车库顶板、墙及柱裂缝宽度、长度及走向进行普查。该车库东侧多数挡土墙存在竖向裂缝、西侧部分挡土墙存在竖向裂缝，最大裂缝宽度为0.9mm；顶板裂缝多数为东西方向，最大裂缝宽度为0.3mm，采用钻芯法对顶板存在裂缝的位置钻取芯样，发现裂缝已经贯通芯样，从车库内部（取芯位置）向上观察顶板时发现沿裂缝位置存在水渍，车库顶板裂缝示意图见图1，芯样外观见图2。框架柱裂缝多数位于车库东侧，为横向裂缝，最大裂缝宽度为0.9mm。车库东侧柱子裂缝多位于柱脚东面、柱端西面；车库西侧柱子裂缝多位于柱脚西面、柱端东面，框架柱裂缝分布示意图见图3，单根柱子裂缝示意图见图4。

对该车库顶板、框架柱、挡土墙的混凝土强度及钢筋配置情况进行检测，所测项目均满足设计要求；对车库东西两侧存在裂缝较多的框架柱垂直度偏差进行检测，发现东侧框架柱向西倾斜，西侧框架柱向东倾斜，且东侧柱子向西倾斜量较西侧柱子向东倾斜量大，柱子向南、北倾斜量较小，具体检测结果见图3。

在该车库柱子、板裂缝较多的部位随机抽取13块顶板，对其挠度进行检测，检测结果表明顶板挠度满足《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）的规定，测点布置示意图见图5。

3 裂缝原因分析

针对本工程裂缝的特点，本文从结构承载力、车库抗浮、温度收缩三个方面进行裂缝成因分析。

根据现场检测结果，采用中国建筑科学研究院编制的PKPM计算软件（2010版）对该建筑主体结构进行承载力验算。经现场检测，框架柱、顶板的混凝土强度均满足设计要求，验算时材料强度取设计值。本工程现场检测时顶板未覆覆土，为了更好查清车库框架柱、顶板裂缝成因，建模验算时未考虑覆土荷载。验算结果表明：在现有荷载及施工荷载下，该车库上部主体结构承载力满足要求。

根据该工程地勘报告，车库稳定地下水位标高为4.21～5.07m，平均水位标高为4.70m。该车库为独立基础，基础底标高为0.90m，防水板板面标高为1.28m，防水板板厚为0.30m。该车库未覆土前一直采取降水措施，地下水位稳定在基础以下2～3m左右，施工过程中基坑内未出现积水。车库底板、顶板未出现因抗浮不足产生的裂缝。根据现场情况分析，可排除车库因抗浮能力不足产生裂缝。

结合该工程顶板、框架柱裂缝的分布规律，同时考虑施工过程及环境因素的影响，分析裂缝成因：①该工程当年5月开始施工，8月南北两侧住宅楼及车库主体施工完毕，后浇带在主体完工后60天浇筑完成，随后发现顶板、框架柱出现裂缝，此过程中温度下降约25℃，温度降低引起混凝土收缩。该工程顶板南北两侧与住宅楼顶板相连，东侧与挡土墙相连。住宅楼顶板、挡土墙具有很大的侧向刚度，对车库顶板的收缩形成了很大的约束，在顶板上产生了温度應力，当顶板的温度收缩应力超过混凝土的抗拉应力时，顶板产生裂缝。车库南北两侧的约束作用强于东西两侧，故裂缝方向多为东西方向。框架柱的裂缝产生过程见图6。②该工程采用泵送商品混凝土，为使混凝土具有较好的工作性能，采用了较大的水灰比，因此混凝土具有较大的收缩性。这是车库顶板产生裂缝的内在原因之一。

在工程质量检测的基础上，为了对该工程裂缝成因进一步分析，采用大型软件PKPM中PMSAP模块对该工程温度应力进行分析。PMSAP温度应力分析参数设定：①所有楼板均应定义成弹性膜；②剪力墙应采用细分模型；③混凝土构件的温度效应指定折减系数，取为0.3；④温荷综合组合系数为0.96；⑤温度场类型为连续。

该工程在温度荷载作用下，地下车库框架柱位移图见7。由该图可以看出在温度荷载作用情况下，东侧柱子向西倾斜、西侧柱子向东倾斜，且东侧柱子的位移量大于西侧柱子的位移量，这与现场检测结果一致。4～17×G轴框架柱弯矩示意图见图8，从图8中可以看出：东侧框架柱，东面的柱脚、西面的柱端弯矩较大；车库西侧框架柱，西面的柱脚、东面面的柱端弯矩较大。且东侧框架柱的弯矩绝对值比西侧的大。这与框架柱的裂缝规律相一致。

4 结语

本文对地下车库框架柱、顶板的裂缝成因进行了分析。从现场检测结果及有限元软件计算结果综合考虑分析得出该车库裂缝为温度收缩裂缝。温度收缩裂缝在超长超宽混凝土结构中较常见且日趋增多，应从设计、施工两方面采取措施进行控制，才能减少、防止温度裂缝的产生及发展，提高工程质量。

具体措施如下：①车库主体结构完工后及时进行覆土；②降低混凝土的水灰比，建议采用浸水养护的方式减小混凝土的前期收缩；③屋面采用性能较好的隔热防水层，以减少屋面温度骤然变化对结构层的不利影响；④施工时拟在建筑物中设置多条后浇带，待整体结构竣工，混凝土前期收缩已完成后，再浇微膨胀混凝土连接两边。

参考文献：

[1]徐有邻，顾祥林.混凝土结构工程裂缝的判断与处理[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.