某商住小區地下車庫框架柱、頂板裂縫成因分析

李鐵純

摘要： 某在建商住小區地下車庫施工過程中框架柱、頂板出現裂縫。通過對該車庫進行現場檢測，并運用PKPM軟件對車庫承載力進行驗算，從承載力、車庫抗浮、溫度收縮三方面對其裂縫成因進行分析。

Abstract： The roof and frame column of underground garage in a commercial and living district under construction cracks. This paper analyzes the crack reason of underground garage structure from the bearing capacity， the garage anti-floating and temperature shrinkage. On-site inspection and PKPM model verification is used to analyze the crack reason.

關鍵詞： 地下車庫；框架柱；頂板；PKPM軟件；裂縫成因

Key words： underground garage；frame column；roof；PKPM software；crack reason

中圖分類號：TU926 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）19-0120-03

0 引言

近年來，城市建設飛速發展，地下車庫也隨之向大型化和多功能發展，對混凝土結構的長度和寬度要求越來越高。從近年完成的小區住宅樓地下車庫情況看，普遍存在混凝土裂縫的現象。本文以某小區住宅樓地下車庫裂縫為例，對該地下車庫混凝土裂縫展開分析，并就此提出相關預防措施。

1 工程概況

該工程為1層全埋式地下車庫，現澆鋼筋混凝土框架結構，鋼筋混凝土擋土墻。地下車庫東西長115.40m，南北長63.35m，層高4.2m，柱截面600mm×600mm，頂板厚400mm，擋土墻厚300mm，擋土墻及柱混凝土強度等級為C35。該工程于2014年5月開始施工，2014年8月主體施工完畢。2014年11月框架柱、頂板出現裂縫。

2 現場檢測

現場對該車庫頂板、墻及柱裂縫寬度、長度及走向進行普查。該車庫東側多數擋土墻存在豎向裂縫、西側部分擋土墻存在豎向裂縫，最大裂縫寬度為0.9mm；頂板裂縫多數為東西方向，最大裂縫寬度為0.3mm，采用鉆芯法對頂板存在裂縫的位置鉆取芯樣，發現裂縫已經貫通芯樣，從車庫內部（取芯位置）向上觀察頂板時發現沿裂縫位置存在水漬，車庫頂板裂縫示意圖見圖1，芯樣外觀見圖2。框架柱裂縫多數位于車庫東側，為橫向裂縫，最大裂縫寬度為0.9mm。車庫東側柱子裂縫多位于柱腳東面、柱端西面；車庫西側柱子裂縫多位于柱腳西面、柱端東面，框架柱裂縫分布示意圖見圖3，單根柱子裂縫示意圖見圖4。

對該車庫頂板、框架柱、擋土墻的混凝土強度及鋼筋配置情況進行檢測，所測項目均滿足設計要求；對車庫東西兩側存在裂縫較多的框架柱垂直度偏差進行檢測，發現東側框架柱向西傾斜，西側框架柱向東傾斜，且東側柱子向西傾斜量較西側柱子向東傾斜量大，柱子向南、北傾斜量較小，具體檢測結果見圖3。

在該車庫柱子、板裂縫較多的部位隨機抽取13塊頂板，對其撓度進行檢測，檢測結果表明頂板撓度滿足《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2010）的規定，測點布置示意圖見圖5。

3 裂縫原因分析

針對本工程裂縫的特點，本文從結構承載力、車庫抗浮、溫度收縮三個方面進行裂縫成因分析。

根據現場檢測結果，采用中國建筑科學研究院編制的PKPM計算軟件（2010版）對該建筑主體結構進行承載力驗算。經現場檢測，框架柱、頂板的混凝土強度均滿足設計要求，驗算時材料強度取設計值。本工程現場檢測時頂板未覆覆土，為了更好查清車庫框架柱、頂板裂縫成因，建模驗算時未考慮覆土荷載。驗算結果表明：在現有荷載及施工荷載下，該車庫上部主體結構承載力滿足要求。

根據該工程地勘報告，車庫穩定地下水位標高為4.21～5.07m，平均水位標高為4.70m。該車庫為獨立基礎，基礎底標高為0.90m，防水板板面標高為1.28m，防水板板厚為0.30m。該車庫未覆土前一直采取降水措施，地下水位穩定在基礎以下2～3m左右，施工過程中基坑內未出現積水。車庫底板、頂板未出現因抗浮不足產生的裂縫。根據現場情況分析，可排除車庫因抗浮能力不足產生裂縫。

結合該工程頂板、框架柱裂縫的分布規律，同時考慮施工過程及環境因素的影響，分析裂縫成因：①該工程當年5月開始施工，8月南北兩側住宅樓及車庫主體施工完畢，后澆帶在主體完工后60天澆筑完成，隨后發現頂板、框架柱出現裂縫，此過程中溫度下降約25℃，溫度降低引起混凝土收縮。該工程頂板南北兩側與住宅樓頂板相連，東側與擋土墻相連。住宅樓頂板、擋土墻具有很大的側向剛度，對車庫頂板的收縮形成了很大的約束，在頂板上產生了溫度應力，當頂板的溫度收縮應力超過混凝土的抗拉應力時，頂板產生裂縫。車庫南北兩側的約束作用強于東西兩側，故裂縫方向多為東西方向。框架柱的裂縫產生過程見圖6。②該工程采用泵送商品混凝土，為使混凝土具有較好的工作性能，采用了較大的水灰比，因此混凝土具有較大的收縮性。這是車庫頂板產生裂縫的內在原因之一。

在工程質量檢測的基礎上，為了對該工程裂縫成因進一步分析，采用大型軟件PKPM中PMSAP模塊對該工程溫度應力進行分析。PMSAP溫度應力分析參數設定：①所有樓板均應定義成彈性膜；②剪力墻應采用細分模型；③混凝土構件的溫度效應指定折減系數，取為0.3；④溫荷綜合組合系數為0.96；⑤溫度場類型為連續。

該工程在溫度荷載作用下，地下車庫框架柱位移圖見7。由該圖可以看出在溫度荷載作用情況下，東側柱子向西傾斜、西側柱子向東傾斜，且東側柱子的位移量大于西側柱子的位移量，這與現場檢測結果一致。4～17×G軸框架柱彎矩示意圖見圖8，從圖8中可以看出：東側框架柱，東面的柱腳、西面的柱端彎矩較大；車庫西側框架柱，西面的柱腳、東面面的柱端彎矩較大。且東側框架柱的彎矩絕對值比西側的大。這與框架柱的裂縫規律相一致。

4 結語

本文對地下車庫框架柱、頂板的裂縫成因進行了分析。從現場檢測結果及有限元軟件計算結果綜合考慮分析得出該車庫裂縫為溫度收縮裂縫。溫度收縮裂縫在超長超寬混凝土結構中較常見且日趨增多，應從設計、施工兩方面采取措施進行控制，才能減少、防止溫度裂縫的產生及發展，提高工程質量。

具體措施如下：①車庫主體結構完工后及時進行覆土；②降低混凝土的水灰比，建議采用浸水養護的方式減小混凝土的前期收縮；③屋面采用性能較好的隔熱防水層，以減少屋面溫度驟然變化對結構層的不利影響；④施工時擬在建筑物中設置多條后澆帶，待整體結構竣工，混凝土前期收縮已完成后，再澆微膨脹混凝土連接兩邊。

參考文獻：

[1]徐有鄰，顧祥林.混凝土結構工程裂縫的判斷與處理[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]GB 50010-2010，混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.