某工業廠房屋面梁開裂檢測鑒定及原因分析

江秋建

(1.福建省建筑科學研究院　福建福州　350025;2.福建省綠色建筑技術重點實驗室　福建福州　350025)

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某工業廠房屋面梁開裂檢測鑒定及原因分析

江秋建

(1.福建省建筑科學研究院福建福州350025;2.福建省綠色建筑技術重點實驗室福建福州350025)

通過具體工程實例，介紹工業廠房屋面梁開裂檢測鑒定及原因分析過程。首先對設計竣工圖進行復核驗算，判斷廠房設計圖紙是否符合規范要求，然后對現場框架柱、梁等構件施工質量及工作狀況進行檢測，最后在圖紙復核驗算、施工質量、現狀檢測的基礎上，結合廠房使用過程相關資料，分析屋面梁開裂原因，并總結了經驗教訓。

裂縫；檢測鑒定；施工質量；圖紙復核

0　引言

在工程實踐中經常會遇到各種項目的檢測，其中工程質量檢測和梁板開裂原因分析的委托是占比較大的，它涉及到建筑物后續的安全與正常使用，也關系到項目相關單位的利益。當工程質量出現問題的時候，經常引起各方糾紛甚至對簿公堂。因此如何檢測鑒定并作出讓人信服的結論顯得尤為重要。通過具體工程實例，介紹工業廠房屋面梁開裂檢測鑒定及原因分析過程，希望對類似的工程提供一些參考。

1　工程概況

某廠房為多層現澆鋼筋砼框架結構，建筑面積約為4 500m2，共分為2個結構單元，檢測時尚未投入使用。該廠房(7-16)-(1/A0-A)軸區域屋面結構圖見圖1，屋面板上放置多個生產所需的罐體，見圖2、圖3，廠房正式投入使用時罐體內均儲水。為試運行生產系統，建設單位于3月22日上午開始灌注自來水，對(7-13軸)的罐體POl-1#至Pol-6#同時灌注。3月23日上午發現這6個罐體內進水量不一，于是對(7-9軸)的罐體Pol-1#、Pol-2#先注水加滿后再分別對罐體(9-11軸)的罐體Pol-3#、Pol-4#和(11-13軸)的罐體Pol-5#、Pol-6#注水直至加滿為止。3月27日中午施工單位現場施工人員發現(7-16)-(1/A0-A)軸區域內多處屋面梁開裂，典型照片見圖4，當天下午立即開始將6個罐體的水同時排出，至3月28日罐體的水全部排完。設備平臺POl-1#至Pol-6#每個罐體重量為4t，容量為40m3。罐體底部基座為100mm厚水泥砂漿。(13-14)軸區間目前安裝的2個罐體MD1-1#， MD1-2#，每個罐體重量為5.5t，容量為34m3，通過鋼管支撐于屋面，當時尚未注水。由于施工單位、設計單位等各方對屋面梁的開裂原因存在不同意見，同時對施工質量存在爭議，我單位對設計竣工圖進行復核驗算，判斷廠房設計圖紙是否符合規范要求，然后對現場框架柱、梁等構件施工質量及工作狀況進行檢測，最后在圖紙復核驗算、施工質量、現狀檢測的基礎上，結合(7-16)-(1/A0-A)軸區域內屋面安裝、試載過程說明及其他相關資料，分析屋面梁開裂原因。

2　圖紙復核驗算

依據房屋設計時期的國家相關結構規范及建設單位提供的設計圖紙、地質勘察報告及相關資料對該廠房整體結構設計施工圖進行復核驗算，判斷該廠房設計圖紙結構承載能力是否滿足規范要求。

(1)根據建設單位提供的設計施工圖進行分析，該廠房房屋高度未超過規范限值要求，該車間標高9m處設備層平面大開洞，樓板局部不連續，側向剛度不連續，為平面不規則及豎向不規則結構，該車間Ⅱ區全長69.7m，設計為平面不規則及豎向不規則結構。房屋總長約100m，設計在(6)～(7)軸間設置縫寬為100mm的變形縫，在(13)～(14)軸間設后澆帶進行補償，基本滿足規范對變形縫的要求。

(2)該廠房持力層為中風化粉砂巖層，2個結構單元的基礎采用鉆孔擴底灌注樁及局部柱下獨立基礎，不滿足建造時設計規范《建筑抗震設計規范》[1]GB 50011-2001(2008)第3.3.4.2條同一結構單元不宜部分采用天然地基部分采用樁基的規定。根據建設單位提供的設計施工圖及巖土工程報告進行復核驗算、分析，柱下獨立基礎的承載力、樁基礎的單樁豎向承載力與樁身強度符合規范要求。

(3)根據建設單位提供的設計施工圖及委托方和設計院提供的設計荷載進行復核驗算、分析，框架柱、梁、板承載能力可滿足規范要求；按彈性方法計算的樓層內最大的彈性層間位移角未超過規范限值要求；抗震構造措施上，框架柱梁截面尺寸、柱軸壓比、柱梁的縱筋配置、柱箍筋加密區的體積配筋率、柱梁箍筋加密區的箍筋肢距等可滿足規范要求。

以上驗算結果表明設計圖紙無偏差，可以排除設計方面對梁開裂造成的影響。

3　施工質量檢測

(1)根據目前狀況對(7-16)-(1/A0-A)軸區域內8.970m標高處梁采用超聲回彈綜合法[2]結合鉆芯修正[3]進行現齡期砼強度檢測，其余部位梁采用回彈法[4]進行現齡期砼強度檢測，框架柱采用回彈法或回彈法結合鉆芯修正來進行現齡期砼強度檢測，均采用批量檢測方式進行。

所檢82根柱的現齡期砼強度推定值為<10MPa～45.7MPa，其中46根柱的砼現齡期強度推定值低于設計強度等級C25。所檢107根梁的現齡期砼強度推定值為<10MPa～32.8MPa，其中83根梁的砼現齡期強度推定值低于設計強度等級C25。由于部分檢測批的批標準差超過規范允許值，部分構件的砼強度推定值小于10MPa，該類檢測批的砼強度無法按批推定。

⑵抽取部分框架柱、梁構件進行鋼筋分布檢測(指柱縱筋、梁底主筋分布及柱、梁箍筋間距檢測)，鋼筋數量及箍筋間距采用鋼筋掃描儀進行掃描，鑿開部分砼保護層用游標卡尺實測鋼筋內徑確定鋼筋直徑。框架柱、主梁的檢測數量根據《建筑結構檢測技術標準》[5](GB/T 50344-2004)中的B類進行抽取，次梁的檢測數量根據A類進行抽取。

7根所檢柱檢測部位主筋根數符合設計要求，角筋規格大于設計值，其余22根符合設計要求。10根所檢梁檢測部位主筋根數或鋼筋規格不符合設計要求，其余84根符合設計要求。38根所檢柱的箍筋分布或箍筋規格不符合設計要求，其余9根符合設計要求。58根所檢梁的箍筋分布或箍筋規格不符合設計要求，其余33根符合設計要求。

(3)截取2組鋼筋進行力學性能試驗，所檢2組鋼筋力學性能指標符合HRB400要求。

以上檢測結果表明施工單位施工在砼強度、主筋、箍筋配筋項目上均存在部分構件達不到設計要求，可能造成梁開裂，需結合計算模型進行綜合分析再下結論。

4　屋面梁開裂原因分析

混凝土結構常見的裂縫分為以下幾類[6]：(1)荷載裂縫(2)溫度裂縫(3)收縮裂縫(4)地基基礎變形引起的裂縫(5)鋼筋銹蝕引起的裂縫。混凝土裂縫產生的主要原因有以下幾條[6]：(1)材料使用不當(2)施工控制不當(3)設計偏差(4)使用不當，超載(5)其他原因：體現在混凝土使用中的高溫、高腐蝕環境；使用中隨意改變結構的使用導致荷載受力出現問題；不注意清除常年積灰，凍脹凍融，反復荷載的疲勞作用等。

(7-16)-(1/A0-A)軸區域內除(7)、(16)軸外的數字軸框架梁均開裂，(7～11)-(1/A0)軸梁開裂，(10-11)-(A) 、(14-15)-(A)軸梁開裂，所檢砼梁裂縫寬度測讀值最大為1.20mm，該區域內典型主梁裂縫分布示意圖見圖5。從(7-16)-(1/A0-A)屋面梁裂縫形態看，主梁在兩端處出現八字形裂縫，呈現典型的斜截面承載力不足導致開裂的特征，現場未見鋼筋銹蝕現象，未發現周邊地面局部沉陷或開裂，上部結構墻體未出現明顯的不均勻沉降裂縫，因此可判斷該裂縫為荷載裂縫。

該廠房尚未投入使用，現場檢查未見高溫、高腐蝕環境，未見積灰，凍脹凍融或反復荷載的疲勞作用，圖紙復核驗算結果表明設計圖紙無偏差。

檢測結果表明(7-16)-(1/A0-A)軸區域所檢屋面梁的現齡期砼強度均低于設計強度等級C25，且普遍低于C15，所檢的7根橫向框架主梁中有6根梁底主筋配筋面積小于設計值，所檢的4根橫向框架主梁箍筋分布中有3根主梁箍筋間距實測值為130mm～138 mm，大于設計值(100mm)，其中(12)、(13)軸實測箍筋直徑均為8mm，小于設計直徑10mm。(7-16)-(1/A0-A)軸區域屋面梁實際砼強度遠低于設計強度等級C25，不符合建造時設計規范《混凝土結構設計規范》[7](GB 50010-2002)第4.1.2條規定(即鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級不應低于C15，當采用HRB400級鋼筋時混凝土強度等級不得低于C20)，實測部分構件實配鋼筋小于設計值，致使結構承載能力大幅下降。按設計活載及實測的砼強度進行驗算，發現大部分屋面梁承載能力不滿足規范要求。按現狀罐體位置、罐體試載荷載及實測的砼強度進行驗算，發現大部分屋面梁承載能力不滿足規范要求。

建設單位及設計單位提供的荷載取值說明：(7-16)-(1/A0-A)軸區域屋面設備平臺(7)軸-(13)軸設計活荷載取20kN/m2，設備平臺(13)軸-(16)軸設計活荷載取15kN/m2。而根據屋面實際狀況，按現狀罐體位置、罐體試載荷載及設計砼強度進行驗算，(7-13軸)區域產生的荷載效應大于設計荷載下的荷載效應，2根主梁計算所需箍筋及少數次梁計算所需主筋大于設計配筋，說明實際試水試驗荷載超過原設計荷載即超載。如果其他條件不變，按實測的砼強度進行驗算，大部分屋面梁承載能力不滿足規范要求。

施工質量和試驗荷載在不同情況下對屋面梁承載能力的影響會有所不同，見表1。

表1　施工質量和試驗荷載在不同情況下對屋面

從表格看出，施工質量不符合設計或試水試驗荷載大于設計時均會造成屋面梁承載能力不滿足進而出現裂縫，如果只有施工質量不符合設計會造成大部分屋面梁承載能力不滿足，如果只有試驗荷載不符合設計則會造成少數梁承載能力不滿足，說明施工質量不符合設計對屋面梁承載能力的影響要大于試驗荷載不符合設計時的影響。綜合以上分析及計算結果，(7-16)-(1/A0-A)屋面梁裂縫產生的主要原因為施工控制不當，施工質量達不到設計要求，次要原因為試水試驗荷載大于原設計荷載。

5　結語

通過本次工程質量檢測及開裂原因分析， 對于此類工業廠房的建造及使用過程可以吸取一些經驗教訓:

(1)各相關單位在施工過程中應加強監管，保證施工質量達到設計要求。

(2)砼構件成型后投入使用前應抽取部分構件對其施工質量進行檢測。

(3)廠房的恒、活載不得超過設計荷載，當設備荷載變更應及時通知設計院進行復核驗算，設計院復核驗算通過后方可變更設備荷載。

(4)在廠房加載或使用中加強觀察和監測，如果發現出現梁板開裂等異常情況應立即停止加載或使用并聯系相關單位進行處理。

[1]GB 50011-2001 建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[2]CECS 02-2005 超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程[S].北京：中國計劃出版社，2005.

[3]CECS 03-2007 鉆芯法檢測混凝土強度技術規程[S].北京：中國計劃出版社，2007.

[4]DBJ 13-71-2006 回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[5]GB/T 50344-2004 建筑結構檢測技術標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[6]張運偉.淺談混凝土結構裂縫處理與加固[J].山西建筑，2011，37(27)：39-40.

[7]GB 50010-2002 混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

Detection and Identification of the roof Beam Crack of an Industrial Factory and Its Reason Analysis

JIANGQiujian

(1.Fujian Academy of Building Research Fuzhou 350025；2.Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology Fuzhou 350025)

This paper, through specific engineering examples, introduces the engineering quality detection and identification of an industrial factory and analyses the reasons of its roof beam crack.First, the design-built drawings are reviewed and checked in order to determine whether the factory design drawings are in compliance with regulatory requirements; then the construction quality and working conditions of frame columns, beams and other components in site are tested; finally, on the basis of checking the drawing review, construction quality, and monitoring the status, combining with the related information of the use of the factory, the paper analyzes the reasons of roof beam crack , and sums up the experience and lessons.

Crack;Detection and Identification; Construction Quality; Drawing Review

江秋建(1981.10-)男，工程師。

E-mail:20271572@qq.com

2016-04-27

TU37

A

1004-6135(2016)07-0050-04