框架结构办公楼钢筋混凝土楼板安全性检测及开裂原因分析

郭权兴

（广东稳固检测鉴定有限公司，广东广州 510000）

0 引言

广州某办公楼在使用过程中发现天面结构层部分楼板有开裂、渗水现象，且个别楼层部分楼板也出现有相似的开裂裂缝，为了解该办公楼现时楼板的安全程度和明确裂缝产生的原因，故对该办公楼上部结构进行全面检查，辅以必要的检测，结合相关资料进行结构分析验算，并从设计、施工、使用状况等因素对裂缝产生原因进行综合分析，评定构件安全性，提出处理建议。

1 工程概况

广州某办公楼竣工于1998 年，为地下一层、地上四层钢筋混凝土框架结构，平面布局大致呈凹形，轴网总长度约35.0m，总宽度约14.3m，上部结构采用现浇钢筋混凝土柱、梁、板承重，烧结砖砌筑围护、分隔墙体，首层高4.5m，二至四层高均为3.6m。外墙面贴条形砖饰面，内墙面抹灰为混合砂浆打底、面刮腻子、局部贴瓷片饰面，室内地面铺耐磨砖、花岗岩石为主，室内吊石膏板天花，玻璃门、不锈钢门、木门，铝合金窗，建筑面积约2300.00m2。

2 资料调查

（1）原始资料调查（表1）。

表1 原始资料调查

（2）基础形式调查（表2）。

表2 基础形式调查

（3）使用历史调查。

据了解，该房屋在1998 年建成后投入作幼儿园使用，于2005 年改作办公用途使用至今，在幼儿园投入使用后及改作办公使用期间，相关使用单位均没有对原结构进行过拆改，亦没有作对天面露台楼面重作防水处理，该天面露台一直保持原貌，房屋未作加层或受灾害影响。

3 现场检查、检测结果

3.1 现状检查情况

经检查，楼板出现裂缝的条数主要集中在天面结构层，且部分裂缝缝口处有渗水痕迹，第四结构层楼板虽有裂缝，但数量不多，且主要出现在结构体型的中部（即凹位中部）；根据不同裂缝所处的位置及分布特征，楼板裂缝主要出现在跨中并沿短向或长向开裂，部分裂缝在外廊转角处开裂，缝宽0.2～0.3mm，但天面结构层5～6×B～C 轴北起第二块天花板底中部有一条呈“”状裂缝，最大缝宽为4.36mm，沿楼板长向贯通（图1、图2），该裂缝东端有渗水、发黄痕迹，对该裂缝进行开凿检查，该天面板底短向钢筋采用冷轧扭钢筋，且部分板底短向受力钢筋已拉断，该板存在较大危险隐患（图3）；另外配合使用H51 非金属楼板厚度测试仪对该板底裂缝对应板面进行定位检查，并通过抽芯、破凿检查（图4），未发现该对应板面水磨石饰面层有开裂现象。

图1 楼板开裂情况

图2 裂缝缝宽测量结果

图3 板底短向受力钢筋拉断

图4 天面板抽芯及破损情况

天面层楼板底裂缝分布及形状如图5 所示。

图5 天面层楼板底裂缝分布及形状

3.2 房屋整体变形测量

经用电子经纬仪对房屋垂直度进行测量，其顶点侧向位移最大值为9mm（测高13.20m），小于《民用建筑可靠性鉴定标准》[1]中规定的不适于继续承载的侧向位移允许值。房屋整体倾斜变形不大，最大倾斜率为0.07%，在规定范围内，满足《建筑地基基础设计规范》[2]的要求。

3.3 建筑结构平面布置及层高检测

经现场对上述房屋的层高、轴线尺寸及结构平面布置情况进行检查、量测，其平面布置及柱网尺寸与委托单位提供的设计图纸基本相符。

3.4 承重构件截面尺寸检测

经现场用钢尺、卷尺对部分柱、梁构件进行截面尺寸测量，并采用楼板厚度测试仪、钻孔检测等方法随机抽检楼板厚度，检测结果表明，柱、梁、板构件截面尺寸基本符合原设计要求，其中第四、天面结构层楼板厚度抽检结果如表3 所示。

表3 第四、天面结构层板厚抽检结果

3.5 构件混凝土强度检测

根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》[3]的相关规定，采用钻芯法对柱、梁、板构件分别进行混凝土强度抽样检测。检测结果表明，柱混凝土强度在29.3～53.0MPa 之间，均高于原设计强度等级C25 要求；梁混凝土强度在25.2～51.2MPa 之间，均高于原设计强度等级C25 要求；板混凝土强度在41.6～49.8MPa 之间，均高于原设计强度等级C25 要求。

3.6 构件配筋检测

根据《混凝土中钢筋检测技术规程》[4]，采用钢筋探测仪及钢筋检测仪型钢筋位置测定仪对该房屋部分柱、梁、板的配筋情况进行抽检，所抽检的柱、梁配筋大部分基本满足原设计要求，仅个别柱、梁构件箍筋间距不符合原设计要求，实测间距比原设计间距稍大；另经实测值与原设计图纸比较，该房屋所抽检的楼板原设计配筋为直径6mm、8mm 的光面钢筋，现采用抽芯、破损法揭露所抽检楼板底筋采用冷轧扭钢筋，根据《冷轧扭钢筋混凝土构件技术规程》[5]中附录B 的规定进行代换比较，个别楼板底钢筋实测间距比原设计间距稍大。

4 结构复核验算

根据现场检测的实际数据，依据国家有关建筑结构设计规范，对房屋上部结构采用PKPM 结构软件进行计算复核。计算模型如图6 所示。验算结果表明，抽检的框架柱轴压比均满足原设计要求，部分柱加密区箍筋配箍率和个别梁加密区箍筋配箍率不满足规范构造要求，部分板构件底筋不满足规范最小配筋率构造要求，另外天面结构层5～6×B～C 轴北起第二块板底严重开裂，个别板底短向受力钢筋已拉断，该板承载力已失效，存在较大危险隐患。

图6 结构分析模型

5 板构件安全性等级评定

根据现场检查及检测结果，按照《民用建筑可靠性鉴定标准》[1]，该房屋的板构件安全性等级按承载能力、构造、不适于承载的位移或变形、裂缝或其他损伤，等四个检查项目分别评定，取当中较低的等级作为构件的安全性等级。该房屋部分钢筋混凝土构件有开裂、渗水现象，房屋抽检的20 个板构件中，1 个板构件的安全性等级评定为du 级，安全性不符合本标准对au 级的规定，已严重影响承载能力；13 个板构件安全性等级均评定为cu级，安全性不符合本标准对au 级的规定，显著影响承载能力；其余6 个板构件安全性等级均评定为bu 级，安全性略低于本标准对au 级的规定，尚不显著影响承载能力。

6 原因分析

根据以上检测结果及计算复核结果，结合楼板出现裂缝的部位、形状、特征、使用状况等进行综合分析。

6.1 楼板跨角裂缝及跨中沿短向或长向开裂的主要原因

（1）根据现场检测及图纸显示，楼板支座面筋没有沿楼板面全长拉通或增设防裂缝钢筋网、房屋外廊转角处没有设置放射筋，且天面层受日照温度影响较大，导致楼板面在支座面筋端部容易产生平行板跨长向的收缩裂缝或楼板角位处产生跨角裂缝。

（2）该房屋平面布局大致呈凹形，且大部分楼板为单向板布置及配筋，经实测所抽检的板底长向分布筋间距大部分均大于200mm，部分楼板板底分布筋间距大于250mm，由于受体型和温度收缩变形导致楼板平行板跨短向产生收缩裂缝。

6.2 天面结构层5～6×B～C 轴北起第二块板开裂的主要原因

（1）该板底裂缝缝口处大部分未发现有渗水情况，仅裂缝东端（缝宽较小）稍有渗水、发黄痕迹，经检查该板底裂缝对应板面水磨石饰面层未发现有开裂现象，表明该板底裂缝（裂缝较宽段）并未贯穿屋面防水层及其以上各饰面层；另外，部分裂缝段沿施工模板拼缝处开裂，裂缝处个别部位抹灰层分有多层，疑似有批补痕迹；根据调查及了解，屋面防水层自房屋竣工后没有再重新作防水处理，可判断该板底裂缝在房屋投入使用前已存在，不排除浇筑建造时因施工、养护不当等因素导致该板底产生开裂，且在使用过程未作有效修补处理。

（2）经开凿发现板底短向受力钢筋采用冷轧扭钢筋，其钢筋延性较差，脆性较大，在使用过程中，因该楼板裂缝未作有效封缝处理，钢筋与空气接触产生锈蚀，且受本大点第1、2 点的共同影响，从而导致该楼板裂缝在使用过程中不断发展，从而导致板底部分短向受力钢筋出现拉断、楼板开裂严重。

7 加固建议

（1）建议尽快对天面结构层5～6×B～C 轴北起第二块板裂缝先采用高压灌注环氧树脂合缝处理，然后在板底用碳纤维增强复合材料（CFRP）进行加固处理。

（2）对楼板裂缝采用高压灌注改性环氧树脂合缝处理。

（3）对加密区箍筋配置不满足规范要求的梁、柱构件采用碳纤维增强复合材料（CFRP）进行加固处理。

（4）对底筋不满足规范最小配筋率构造要求的板构件采用碳纤维增强复合材料（CFRP）进行加固处理。

（5）鉴于天面结构层楼板底多处有开裂、渗水现象，且部分楼板板底分布筋间距较大，且楼板支座面筋没有沿楼板面全长拉通或增设防裂缝钢筋网、房屋外廊转角处没有设置放射筋，受体型和温度收缩变形容易产生收缩裂缝，建议聘请有资质的设计、施工单位对天面结构层作整体加固、防水处理。

8 结语

随着我国改革开放，建筑物如雨后春笋般涌现，现有全国既有建筑物的存量已破千亿平方米，这些建筑物在长期的使用过程中会出现很多涉及建筑物安全问题需要诊治，通过检测鉴定和加固改造，使这些建筑物及时得到维护，排除危险患隐、延长既有建筑物生命周期。