混凝土现浇板原位加载试验应用技术研究

徐平荣，绳钦柱，张建鹏

（1.五莲县建筑工程管理服务中心，山东 日照 262300；2.山东省建筑科学研究院有限公司，山东 济南 250031；3.山东省建筑质量检验检测中心有限公司，山东 济南 250031）

0 引言

近年来，随着经济的发展，建筑施工业也有了质的飞跃，同时，建筑施工质量也伴随着产生了一系列问题，如混凝土强度不足、钢筋保护层不满足设计要求等。由于结构设计过程中存在一定的富裕度，其中，一些工程问题可通过结构验算或结构试验来进一步验证确认是否满足结构安全和使用要求，这样既能保证结构的安全，又避免了结构不必要的加固，造成不必要的经济损失和施工延期［1］。本文通过某工程实例，4 层某楼板负弯矩筋钢筋保护层厚度过大，建立楼板的支撑模型，通过分级原位加载，测量混凝土现浇板的荷载、挠度、残余应变等指标，与理论形成对比，并对试验结果与理论结果进行讨论和分析［2］，为后续类似工程提供参考。

1 工程概况

某公寓楼为 6 层框架结构，楼屋面均采用钢筋混凝土现浇板。结构设计安全等级为二级，建筑抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为 7 度（0.10g），设计地震分组为第三组，建筑场地类别为 II 类，框架抗震等级为三级。工程立面如图 1 所示。经有关部门检测，因4 层 1/4～5/A～C 轴间楼板沿 1/4 轴负弯矩钢筋保护层超出允许偏差 38 mm 最大，为保证结构工程的安全使用，本文考虑荷载最不利因素，在 4 层 1/4～5/A～C 轴间楼板沿 1/4 轴楼板原位进行了安全性静载检验。

图1 工程立面图

2 现场试验

2.1 试验准备和加载

考虑荷载最不利因素条件下，现场对该公寓楼 4 层4～1/4/A～C 轴间楼板、1/4～5/A～C 轴间楼板进行安全性静载检验时需对 3～1/3/A～C 轴间楼板、4～1/4/A～C 轴间楼板、1/4～5/A～C 轴间楼板、1/5～6/A～C 轴间楼板同时加载。具体加载布置图如图 2 所示（图中阴影处梁支座为 1/4 轴支座，斜线板为需要同时加载的板）。

图2 加载位置示意图（单位：mm）

根据设计图纸、图集对楼面恒荷载进行统计，公寓楼面活荷载按 2.0 kN/m2取值，阳台楼面活荷载按2.5 kN/m2取值，卫生间楼面活荷载按 2.5kN/m2取值。依据 GB/T 50784－2013《混凝土结构现场检测技术标准》和 GB 50009－2012《建筑结构荷载规范》，安全性静载检验的检验荷载应采用承载能力极限状态荷载效应组合的设计值［3］，经计算，公寓地面为 9.22 kN/m2，阳台地面为 11.12 kN/m2，卫生间地面为 17 kN/m2；本试验采用水为加载重物，在楼板底面短跨支座及跨中位置设置百分表。加载分 10 级，其中第 1 级为板自重状态，每级荷载持荷时间严格按 GB/T 50152－2012《混凝土结构试验方法标准》的规定执行。加载现场如图 3～8 所示。

图3 第二次加载

图6 第八次加载

2.2 试验结果

在构件安全性检验荷载作用下，4～1/4/A～C 轴间楼板在加载至第 6 级时板底发现开裂，开裂位置均为板底线盒处，裂缝宽度最大处为 0.10 mm，加载至第 10 级时，裂缝宽度最大处为 0.15 mm，卸载后裂缝宽度最大处为 0.12 mm；1/4～5/A～C 轴间楼板在加载至第 5 级时板底发现开裂，开裂位置均为板底线盒处，裂缝宽度最大处为 0.11 mm，加载至第 10 级时，裂缝宽度最大处为0.17 mm，卸载后裂缝宽度最大处为 0.13 mm。实测挠度值均小于相应的理论计算值，各级荷载作用下挠度实测值和楼板板的开裂情况如表 1～2 所示。（表中挠度均为外加荷载所产生的短期挠度，不含初始挠度）所示；实测挠度与荷载基本保持线性关系，具体各级荷载与挠度实测值关系曲线如图 9 所示（图中 1 号板为 4～1/4/A～C 轴间楼板，图中 2 号板为 1/4～5/A～C 轴间楼板）；4～1/4/A～C 轴间楼板板底短跨方向百分表测得的构件残余挠度为 18.6 %，1/4～5/A～C 轴间楼板板底短跨方向百分表测得的构件残余挠度为 18.9 %，均不大于最大挠度的 20 %，所检楼板安全性满足要求。

图9 荷载-挠度曲线

荷载级数公寓加载值/kN·m-2阳台加载值/kN·m-2卫生间加载值/kN·m-2挠度/mm开裂情况裂缝宽度/mm 备注1 0 0 0 未开裂 板自重2 0.8 1.2 2.4 0.18 未开裂3 0.8 1.2 2.4 0.33 未开裂4 0.5 0.6 2.4 0.42 未开裂5 0.5 0.6 2.4 0.51 未开裂6 0.6 0.7 0.6 0.63 开裂 0.10 7 0.6 0.7 0.6 0.73 开裂 0.11 8 0.6 0.7 1.2 0.89 开裂 0.12 9 0.6 0.7 1.2 1.04 开裂 0.13 10 0.6 0.7 1.2 1.18 开裂 0.15卸载 0.22 开裂 0.12 卸载

荷载级数公寓加载值/kN·m-2阳台加载值/kN·m-2卫生间加载值/kN·m-2挠度/mm开裂情况裂缝宽度/mm备注1 0 0 0 未开裂 板自重2 0.8 1.2 2.4 0.20 未开裂3 0.8 1.2 2.4 0.42 未开裂4 0.5 0.6 2.4 0.55 未开裂5 0.5 0.6 2.4 0.67 开裂 0.11 6 0.6 0.7 0.6 0.81 开裂 0.12 7 0.6 0.7 0.6 0.96 开裂 0.14 8 0.6 0.7 1.2 1.14 开裂 0.14 9 0.6 0.7 1.2 1.34 开裂 0.15 10 0.6 0.7 1.2 1.53 开裂 0.17卸载 0.29 开裂 0.13 卸载

本次试验是在原位情况下进行，四周支座为框架梁，试验过程中需考虑支座下沉的情况，因此挠度数据处理需要考虑支座的影响［4］，消除支座沉降影响后实测的跨中最大挠度、考虑自重等修正后的跨中最大挠度如式（1）～式（3）所示［5］，具体计算结果如表 3 所示。

检测部位 挠度/mm 结论4 层 4～1/4/A～C轴间楼板短跨方向理论计算值 4.62 满足规范要求实测值 1.18 4 层 1/4～5/A～C轴间楼板短跨方向理论计算值 4.62 满足规范要求实测值 1.53

3 试验分析

该工程 4 层 4～1/4/A～C 轴间楼板、1/4～5/A～C 轴间楼板未产生明显破坏现象，实测挠度值小于相应的理论计算值，实测挠度与荷载基本保持线性关系，板底短跨及长跨方向百分表测得的构件残余挠度均不大于最大挠度的 20 %，依据 GB/T 50784－2013《混凝土结构现场检测技术标准》第 12.2.14-2 条静载检验结构评定规定：在构件安全性检验荷载作用下，当受检构件无明显破坏迹象，实测挠度值满足下列条件之一时，可评定受检构件安全性满足要求。①实测挠度值小于相应的理论计算值；②实测挠度与荷载基本保持线性关系；③构件残余挠度不大于最大挠度的 20 %。该工程所检 4 层4～1/4/A～C 轴间楼板、1/4～5/A～C 轴间楼板安全性满足规范要求。

4 结语

本文结合实际工程，根据相关规范，考虑荷载最不利因素情况下，采用分级加载方式对现浇板进行加载，试验楼板在承载能力极限状态荷载效应组合设计值的作用下，未产生明显破坏，实测挠度值小于相应的理论计算值，实测挠度与荷载基本保持线性关系，构件残余挠度不大于最大挠度的 20 %。依据 GB/T 50784－2013《混凝土结构现场检测技术标准》第 12.2.14-2 条静载检验结构评定规定，该工程所检 4 层 4～1/4/A～C 轴间楼板、1/4～5/A～C 轴间楼板安全性满足规范要求，可按原设计功能安全使用，试验结果与理论基本相吻合，为后续类似工程提供参考。Q