某钢-混结构楼板在荷载试验下的裂缝分析

刘有军 董桂红 王纪伟

摘要：楼板裂缝是钢-混结构中常见的通病之一。楼板裂缝会引起渗漏，降低建筑的抗渗能力，影响建筑物的使用功能。同时还会引起钢筋的锈蚀，降低材料耐久性，影响建筑物的承载能力，降低建筑的使用寿命。以某钢-混结构的楼板为例，进行现场荷载试验，记录楼板裂缝变化、楼板和钢梁的挠度以及楼板和钢梁的动态响应。分析裂缝对结构产生的影响，并提出处理建议。

Abstract： Floor cracks are one of the common diseases in steel-concrete structures. Floor cracks can cause leakage， reduce the building's permeability， and affect the use of buildings. Cracks will also cause corrosion of steel bars， reduce the durability of materials， and affect the bearing capacity of buildings. Cracks would reduce the useful life of buildings. Taking the floor of a steel-concrete structure as an example， the loading test is carried out to record changes of floor cracks， and the deflection of floor and steel beams are also recorded. The dynamic response of floor and steel beams are tested. The influence of cracks on structure is analyzed， and some suggestions are put forward.

关键词：混凝土楼板;钢梁;裂缝;荷载试验

Key words： concrete floor;steel beams;cracks;loading test

中图分类号：TU375.2                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）17-0121-04

0  引言

对于砖混结构、框架结构等结构类型，钢筋混凝土现浇楼板出现各种程度的裂缝是十分普遍的。裂缝的存在不仅影响建筑美观和使用功能，也极有可能會给建筑结构的安全性和整体性造成影响。楼板裂缝大多会给房屋使用者带来不便，而楼板开裂引起的质量投诉也一直居高不下。如何采取措施克服和控制楼板裂缝的发展是一项技术难题[1]。产生楼板裂缝的原因较多，楼板裂缝在承受内在与外在的荷载作用下会产生位移，轻则影响建筑使用，重则影响结构承载，威胁结构安全[2]。因此，对出现裂缝的楼板结构安全性进行检测鉴定是十分必要的。文章以钢-混框架结构为案例，对开裂严重的楼板进行裂缝普查，包括开裂楼板的裂缝分布测绘及裂缝宽度测读，以全面了解该楼楼板开裂状况并分析裂缝成因，在裂缝普查工作完成后，楼板进行静载试验，通过观测加载前后楼板的挠度及裂缝发展状况[3]，分析裂缝主要成因以及裂缝对结构安全性的影响。

1  工程概况

构件几何尺寸：

某商业中心位于昆明市北京路与霖雨路交叉口，该建筑为钢-混框架结构，框架柱与楼板为钢筋混凝土构件，框架梁为钢梁。该建筑标高±0.000mm 7-8/（1/0A-2/0A）楼板及7-8/（2/0A-3/0A）楼板存在不同程度开裂，裂缝特性各异[2]。受业主委托，对上述两块楼板进行检测，加载荷载为23.5t载重货车，明确车辆荷载对上述两块楼板的影响。检测项目分为：

①楼板裂缝在空载与车辆荷载下的宽度变化;②钢梁与楼板跨中在车辆荷载下的挠度变化;③钢梁跨中在车辆荷载下的动态应变;④楼板在车辆荷载下的动力响应。

车辆加载情况如图1。

2  现场检测

2.1 楼板裂缝的宽度变化

该楼框架柱、梁构件及楼板板底均已粉刷，现场检查结构框架柱、梁构件及其连接节点未见明显开裂或变形;填充墙体未见明显的不均匀沉降裂缝[4]。对存在开裂的7-8/（1/0A-2/0A）楼板及7-8/（2/0A-3/0A）楼板的裂缝进行描述并标记（共标记5处）。具体裂缝分布状态如图2。

根据现场检测发现：楼板部分裂缝状态呈现为斜向分布，部分裂缝平行于字母轴方向，沿钢梁与混凝土板的连接部位可见竖向裂缝，个别裂缝为不规则的龟裂，可见楼板裂缝无明显分布规律，开裂形态表现出较为明显的收缩裂缝特征，属于非结构受力裂缝[5]。

采用ZBL-F800裂缝综合测试仪检测加载前后楼板的挠度及裂缝宽度发展状况。分别测量标记裂缝在空载与车辆荷载下的宽度变化，发现在空载情况下板底最大裂缝宽度测读值为0.60mm，在车辆荷载下，裂缝宽度最大变化值为0.04mm，最小变化值为0.02mm。具体见表1。

楼板在荷载试验加载过程中，均未出现新增裂缝，各试验楼板在加载前后的裂缝宽度变化值较小，最大仅0.04mm，可见该楼板裂缝的形成以及发展与荷载因素的相关性不大[6]。在安全性检验最大加载值作用下，所测楼板未见破坏迹象[3]。

2.2 钢梁与楼板的挠度变化在7-8/（1/0A-2/0A）及7-8/（2/0A-3/0A）楼板的跨中及其板下主梁和次梁的跨中支设大量程百分表，观测其在车辆荷载下的挠度变化。具体支设位置如  分别测量楼板跨中及钢梁跨中在车辆荷载下的挠度变化，发现在车辆荷载下，楼板跨中最大挠度变化值为1.58mm;钢梁跨中最大挠度变化值为0.65mm。具体见表2。试验楼板、钢梁跨中挠度均小于受弯构件的挠度允许值;实测挠度与荷载基本保持线性关系。依据《混凝土结构现场 检测技术标准》（GB/T50784-2013）[7]第12.2.14条规定，在构件安全性检验荷载的作用下，所检楼板的安全性满足要求。

2.3 钢梁动态应变

对7-8/（1/0A-2/0A）楼板下的钢梁跨中下翼缘进行打磨去漆，粘贴应变片，并在附近同材料钢梁6-7/（2/0A）上粘贴温度补偿片，组成1/4桥路，测量钢梁在车辆荷载下的动态应变变化。应变片粘贴位置如图5、图6。

分别测量钢梁跨中在车辆荷载下的动态应变，发现在车辆荷载下，钢梁跨中最大动态拉应变在⑤号位置，为49με，远小于钢梁的极限拉应变。如图7，其中①号为红色曲线、②号为绿色曲线、③号为蓝色曲线、④号为紫色曲线、⑤号为黑色曲线。

2.4 楼板动力响应

采用DH3819无线静态应变测试分析系统以及DH5922动态信号测试分析系统对楼板7-8/（1/0A-2/0A）进行实验分析。在楼板跨中位置附近固定两个加速度传感器，测量该楼板在车辆荷载下的动力响应（加速度变化），加速度传感器固定位置如图8，现场检测如图9。

分别测量楼板①号和②号位置在车辆荷载下的动力响应，发现该楼板在车辆荷载下的最大加速度为0.001m/s2，远小于楼盖加速度限值要求。具体如图10，其中第一条为①号位置、第二条为②号位置。

3  结构裂缝原因分析

很多原因会造成混凝土构件开裂，比如外力荷载[6]，主要表现为建筑受到周边的振动影响，建筑结构基础不均匀沉降等。此外，建筑结构设计欠缺考虑、施工过程养护不当、温差太大产生温度应力以及混凝土的收缩等都会使得混凝土构件的薄弱部位产生裂缝。

经过调差，该商业中心周边环境稳定，未有打桩、爆破等引起振动的事项。而基础不均匀沉降产生的裂缝分布具有一定的规律性，表现为框架柱梁节点、填充墙及梁构件出现开裂，最终才会导致楼板开裂[7]。经检测，该结构楼板裂缝分布状态无规律，并且未发现填充墙及框架梁开裂， 填充墙体未见明显的不均匀沉降裂缝，仅部分楼板出现开裂现象。可排除基础不均匀沉降的影响因素。

当混凝土构件所受到的约束拉应力超过了其抗拉强度或极限拉应变就会产生非荷载裂缝。该商业中心混凝土楼板在现浇过程中硬化，构件体内水分蒸发，构件体积逐渐减小，商业中心的楼板较大，水分蒸发速度快，导致混凝土收缩的快，混凝土楼板四周产生的约束力增大，因此引起楼板开裂。此外，室内外的温度差异引起构件的温度应力，使楼板在约束处开裂。

4  结语

楼板裂缝分布状态无规律。从结构的受力情况分析，该商业中心的楼板裂缝并不符合板构件受力后内力分布的特点。从裂缝形态上看，有的平行支座，有的斜向走向，裂缝开裂形态属于非结构受力裂缝[8]。

在车辆荷载下，钢梁跨中最大动态拉应变为49με，远小于钢梁的极限拉应变。楼板的最大加速度为0.001m/s2，远小于楼盖加速度限值要求。

综合以上可知，这些裂缝的产生与板的结构受荷无关，即與板的承载能力无关[8]，目前楼板裂缝对结构承载力影响较小。建议对现有楼板裂缝进行封闭处理，以保证耐久性，同时定时观测楼板裂缝开展情况，以保证安全。

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]陈俊民.某住宅楼板裂缝检测与静载试验[J].江西建材，2016（17）：105-111.

[3]王振平.混凝土现浇楼板裂缝的分析与防控[J].工程质量，2015，33（1）：64-69.

[4]张灿民.某住宅楼楼板裂缝成因及安全性技术鉴定[J].福建建材，2018（4）：30-32.

[5]侯晓东.高层建筑楼板贯穿裂缝的分析与处理[J].建筑技术，2017（4）：94-96.

[6]侯晓东.混凝土楼板裂缝现场检测与分析——以某教学楼为例[J].四川建材，2018，44（4）：24-25.

[7]混凝土结构现场检测技术标准：GB/T50784-2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[8]唐玉文.某住宅小区现浇楼板裂缝调查及成因分析[J].成都工业学院学报，2018，21（3）：47-50.

[9]王季青，胡春兰.现浇混凝土楼板裂缝检测与静载试验[J].长沙理工大学学报，2010，7（1）：46-51.

作者简介：刘有军（1985-），男，云南昭通人，工程师，本科，项目经理，研究方向为工程结构检测及鉴定。