某工程楼板裂缝对构件承载力影响的试验研究与分析

赵勇 周结稳 石云龙 夏跃挺 刘正勇

钢筋混凝土结构是目前房建工程中应用最为广泛的建筑结构，但因混凝土拌制、浇筑及养护不当，极易出现非受力裂缝。本文对某房建工程中一出现非受力裂缝的板类构件，在裂缝未经处理的情况下，通过原位加载试验，以验证其承载能力是否满足设计要求，来确定其结构的安全性。

钢筋混凝土结构;非受力裂缝;原位加载;承载能力;安全性

钢筋混凝土结构是由素混凝土和钢筋组合而成的一种组合材料，钢筋混凝土充分发挥了混凝土的低价高抗压强度，普通钢筋的高抗拉抗压强度。素混凝土以水泥作为胶凝材料，矿物参合料作为辅助胶凝材料，砂、石子作为骨料，外加剂作为改善性能调节剂，和水按一定比例拌和后水化凝固而成。从以上可知混凝土的生产材料多样，且在凝固工程中受外界环境影响因素较多，同时混凝土虽具有较高的抗压强度，但抗拉强度值极低，导致混凝土结构极易出现裂缝，特别是对于建筑结构中的板类构件。本项目位于干热河谷地带，1至5月基本无雨，干燥、炎热，在此阶段施工过程中，部分楼板在拆除模板后发现大量裂缝，混凝土养护过程中楼板渗水严重。

1 楼板质量及裂缝检测

针对房屋楼板质量问题，进行楼板荷载试验前的质量及裂缝检测。检测情况：楼板现龄期混凝土强度实测值为32.4MPa，满足设计强度等级C30要求;楼板厚度实测5点，在规范允许偏差范围内，平均值183.4 mm，满足设计及规范要求;楼板板底钢筋保护层厚度实测30个点，不符合板底钢筋保护层厚度设计值15mm的允许偏差值点数为3点，合格点率为90.0%;楼板板面钢筋保护层厚度实测30个点，不符合板面钢筋保护层厚度设计值15mm的允许偏差值点数为18点，合格点率为40.0%，楼板板底钢筋保护层厚度满足设计及规范要求;楼板板面钢筋保护层厚度不满足设计及规范要求。检查楼板有裂缝存在分布，楼板裂缝最大宽度为0.27mm，裂缝分布示意图详见图1。

从裂缝分布情况看，裂缝为不规则网状分布，最大裂缝宽度0.27mm，楼板裂缝为拆除铝模板后即发现，拆模过程中未拆除预留竖向支撑体系，板面未出现集中放置材料情况。

结合楼板质量检测结果，板面钢筋保护层厚度虽然不满足设计及《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2015）规定的要求，但楼板裂缝主要集中位于楼板中间位置，楼板所出现裂缝非板面负筋保护层厚度不满足设计及《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2015）要求导致。综合以上结果分析，该楼板裂缝应为混凝土拌制、浇筑、养护中某一环节或多个环节导致，且为非受力裂缝。

2楼板原位加载试验

通过常规质量及裂缝检测，大致分析了裂缝成因及裂缝类型，但仍无法消除业主对裂缝是否对结构安全有影响疑虑。查阅《混凝土结构试验方法标准》（GB/T 50152-2012），对五种类型结构可进行原位加载试验。该钢筋混凝土楼板结构存在有明显缺陷，并对其质量产生怀疑，通过楼板原位加载试验，以验证楼板在非受力裂缝未经处理情况下，楼板承载力是否满足设计要求，来确定其结构的安全性，是符合我国现行规范要求的。基于以上情况，设计实施了本次楼板原位加载试验。

静载检验可分为结构构件的适用性检验、安全性检验和承载力检验。本试验按安全性检验进行试验。结构构件安全性检验荷载应根据结构构件承载能力极限状态荷载效应组合的设计值和加载图式经换算确定。荷载效应组合的设计值应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）的有关规定计算确定，或由设计文件提供。

本试验荷载效应组合的设计值按《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）计算确定。荷载基本组合的效应设计值S，应按由可变荷载控制的效应设计值、由永久荷载控制的效应设计值中取最不利的效应设计值。

可變荷载控制的效应设计值按下式计算：

永久荷载控制的效应设计值按下式计算：

本结构中，楼板永久荷载为楼板结构自重、楼板装修层，其中楼板荷载标准值为楼板实测厚度乘以钢筋混凝土容重26kN/m³，楼板楼板装修层为板底粉层及板面装修层，其原材查阅设计文件并根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）计算标准值;可变荷载标准值根据设计文件取值为2.5kN/㎡。永久荷载、可变荷载标准值最终计算及取值详见表1。

根据以上计算结果，可变荷载控制的效应设计值S=10.602kN/㎡，永久荷载控制的效应设计值S=10.439kN/㎡，取最不利的可变荷载控制的效应设计值S=10.602kN/㎡，最终外加荷载值为效应设计值减楼板荷载标准值，试验所需外加荷载值为5.834kN/㎡。本次加载就地取材，以现场备用的混凝土砖作为荷重，通过多块砖称量统计，单砖平均重量为2.710kg，试验加载时按每级荷载的加载量，用人工把相应的砖数量均匀放置在需检验的楼板上。总混凝土砖数量：5057块（每块重2.710kg）;总重量13.704t。

加载时，混凝土砖均匀分布在楼板上。楼板加载范围及现场加载情况详见图2。楼板加载分级加载程序详见表2。

3 试验结果

挠度测试采用精密百分表测试，共布置5个挠度测点，分别布置在板跨中位置及双向四分点处，所有的挠度测点均布置在楼板的下表面。挠度测点见图3。

在安全性檢验荷载（设计值）作用下，受检构件无明显破坏现象，实测挠度实测值见表3，与荷载基本保持线性关系见图4，构件在弹性范围内;在适用性检验荷载值（准永久值）作用下，板的挠度亦符合国家现行规范要求。

在适用性检验荷载（准永久值）下，受检构件未出现新增裂缝，既有裂缝未继续扩展，裂缝宽度未发生变化。在安全性检验荷载（设计值）作用下，受检构件裂缝宽度均小于0.70mm，受检构件未达到承载能力极限状态。

4结论

对钢筋混凝土结构中板类构件，对裂缝最大宽度值小于0.70mm的非受力裂缝，即使未经修缮加固，在设计荷载作用下，板类构件承载力并未达到极限状态，其承载力完全满足安全性要求;在试验荷载值作用下，受检构件裂缝、挠度检验指标均在允许范围内，满足适用性要求。

[1]中国建筑科学研究院.混凝土结构现场检测技术标准（GB/T 50784-2013）.北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2]中国建筑科学研究院.建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）.北京：中国建筑工业出版社，2012.

Experimental Research and Analysis on the Influence of Floor Cracks on the Bearing Capacity of Members in a Project

ZHAO Yong， ZHOU Jiewen， SHI Yunlong， XIA Yueting，LIU Zhengyong

（1.Yunnan Academy of Architectural Sciences Co.， Ltd. Yunnan Key Laboratory of Building Structure and new Material Enterprises，  Kunming Yunnan 650223;

2.Yunnan Construction Engineering Quality Inspection Station Co.， Ltd.，  Kunming Yunnan 650223;

3.Kunming Key Laboratory of Structural Safety and new Technology，  Kunming Yunnan 650223;

4.Yunnan Immigration Industry Investment and Financing Co.， Ltd.， Kunming Yunnan 650223）

Reinforced concrete structure is the most widely used building structure in housing construction， but due to improper mixing， pouring and maintenance of concrete， it is easy to appear non stress cracks. In this paper， a plate component with non stress cracks in a building project is tested by in-situ loading test to verify whether its bearing capacity meets the design requirements and to determine the safety of its structure.

Reinforced concrete structure; Non stress crack; In situ loading; Carrying capacity; Security