某超長大跨度混凝土框架結構樓板裂縫檢測及成因分析

蔣長遠

（上海砼測檢測技術有限公司，上海 2018020）

1 工程概況

某物流倉庫廠房位于浙江省杭州市，為二層鋼筋混凝土框架結構，廠房中部的變形縫將廠房分為79.6m×84.0m 的兩個單體結構，總建筑面積30643m2。柱網尺寸主要為11.4m×10.5m，一層、二層層高均為10.2m，樓板厚150mm，混凝土強度等級為C30，基礎形式為樁基礎。二層樓面設計活荷載為20kN/m2。廠房于2017年投入使用，使用過程中發現二層樓板出現不同程度的開裂現象，且部分區域為貫通裂縫。

2 現場調查及檢測

2.1 工程施工質量復核

（1）建筑結構布置復核?，F場采取量測法對建筑結構布置、軸線尺寸、層高等進行了隨機抽查復核，測量結果均滿足原設計要求。

（2）混凝土強度檢測。采用數顯混凝土回彈儀對構件的混凝土強度進行了隨機抽查檢測，所抽測構件混凝土強度等級均大于C30，滿足原設計要求。

（3）鋼筋配置與保護層厚度檢測?，F場采用一體式鋼筋掃描儀結合鑿除法對構件的鋼筋配置和保護層厚度進行了隨機抽查檢測，所測構件所測部位鋼筋配置基本符合原設計要求，保護層厚度基本滿足規范要求。

（4）構件變形測量。采用全站儀對構件變形進行抽測，實測發現框架柱傾斜率、框架梁及樓板撓度均未超過相關規范的限值。

2.2 裂縫分布調查

經現場調查，該廠房二層樓板存在大面積開裂現象，開裂部位多集中于A-C 軸兩跨，其中板面裂縫較多，板底裂縫較少，裂縫形態主要為斜裂縫，多數圍繞著框架柱分布，開裂方向無明顯規律，且多數為非貫穿裂縫，局部為貫穿裂縫。板面裂縫長度在0.4m～3.2m 之間，裂縫寬度在0.20mm～0.62mm 之間，板底裂縫長度在0.3m～3.0m 之間，裂縫寬度在0.12mm～0.40mm 之間。裂縫分布情況見圖1、圖2。

圖1 板面裂縫分布圖

圖2 板底裂縫分布圖

2.3 裂縫成因分析

根據現場檢測結果，對裂縫成因分析如下：

（1）經現場檢測可知，抽測部位的建筑結構布置、軸線尺寸、混凝土強度、鋼筋配置、保護層厚度等基本滿足設計及相關規范要求。且廠房框架柱傾斜率、框架梁及樓板撓度測量結果均符合規范要求，故結構未產生超出正常使用條件下的結構變形。因此，初步可以排除結構因承載能力不足而發生開裂。

（2）經現場調查與分析，被檢廠房的柱距、跨度較大，單體結構尺寸在東西向和南北向尺寸均超過《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2010）第8.1.1 條中鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距要求（55.0m），屬于超長大跨度的框架結構，此類結構對混凝土養護條件要求較高，易因溫度應力、混凝土材料收縮而產生裂縫。經查閱圖紙資料，結構設計說明中指出設計未考慮冬期施工影響，進一步結合現場調查的裂縫形態、分布、尺寸等，可以得出該超長大跨度框架結構樓板裂縫成因主要為溫度應力、材料收縮變形引起。

（3）經調查，廠房二層樓面作為物流倉庫使用，其使用方所采用的叉車在裝卸或升降貨物時樓板會產生一定的振動。經對比，裂縫較為集中在叉車頻繁運行裝卸貨物的A-C 軸區域，而C-J 軸設置有高層貨架，為叉車運行較少的區域，因此叉車荷載的反復作用，是使得易受振動影響的大跨度框架結構樓板裂縫進一步發展的原因。

3 經驗教訓和裂縫控制建議

眾所周知，混凝土結構裂縫成因主要可以分為受力裂縫和非受力裂縫。非受力裂縫主要是由于混凝土材料受到溫度變化影響發生熱脹冷縮變形、地基基礎沉降變形等，結構變形又受到約束后而產生。據相關資料表明，非受力裂縫占到混凝土裂縫中的80%，而溫度作用導致的又占絕大部分的比例。因此建筑結構在設計施工時就應考慮溫度變化對結構的影響。但是超長大跨度結構復雜，溫度應力計算參數的采用困難，計算溫度應力難以實施，在具體工程簡化計算得到的結果誤差較大，難以達到實際效果。由于超長大跨度框架結構是近些年新崛起的新型結構形式，雖然已經有了一定研究成果，但在實際施工中的應用還相當有限，特別是我國現有的各類標準規范對于如何在設計施工中考慮溫度作用對超長大跨度框架結構的影響未進行明確規定。

3.1 保證加強措施的有效作用

由于超長大跨度框架結構建筑數量的不斷增加，人們對于此類結構形式的房屋產生混凝土裂縫會越來越重視。事實上，設計方和施工方在進行超長大跨度框架結構的設計施工時，都會考慮采取一定的減少樓板產生裂縫的措施。例如在混凝土結構施工時設置結構后澆帶或鞏固加強帶，然而在具體的施工過程中，相關施工方和管理方因各種原因未按相關規定實施，以至于加強裂縫控制的措施不能達到預期效果，對工程的質量的監督力度不夠，導致所采取的加強裂縫管理的措施都沒有達到預期的效果，如設計方要求后澆帶需在兩側結構施工完成且溫度應力釋放后才可進行封閉施工，然而施工方會因為工期等因素縮短后澆帶的澆筑時間。對于鞏固加強帶的施工需要特別保證混凝土的施工質量，但由于部分施工方為節約工程造價，在鞏固加強帶的施工上不能夠達到相關設計及規范要求，導致控制這些加強措施不能起到應有的作用。因此，設計方在對超長大跨度結構設計時，應明確給施工方指出混凝土材料收縮限值，這樣才能使施工結構與設計預期達成一致，來保證超長大跨度結構的施工質量符合相關要求。

3.2 控制混凝土澆筑早期裂縫

由于超長大跨度框架結構對于溫度變化較為敏感，特別是在施工過程中面領著嚴峻的養護條件考驗。設計方可對于季節溫差作用下易出現的裂縫，通過溫度應力計算，根據溫度應力結果采取相應的裂縫控制措施?；炷翝仓缙诋a生的樓板裂縫，可采用纖維混凝土或補償收縮混凝土以增加結構抵抗溫度應力變形的能力?；炷翝仓蟮酿B護條件對混凝土的材料收縮影響巨大，養護環境的相對濕度越大，則混凝土材料收縮越小。對于補償收縮混凝土的養護，其在澆筑后須在潮濕的環境中才能發生膨脹，通常需要在澆筑完成后的42h 內連續澆水養護；如養護條件不得當，則補償收縮混凝土質量無法得到保證，不能發揮其膨脹補償的作用。

3.3 設計、施工、使用的對立統一

面對日益發展的社會需求，對房屋結構的使用功能要求會越來越高，超長大跨度框架結構在這種環境下應運而生，這也就促使結構設計與施工領域的技術水平和理論研究一定要得到提升。例如，目前考慮汽車動力荷載作用在道路、橋梁領域的發展已經非常成熟，而對于超長大跨度框架結構房屋在此方面的研究還有待深入。對于超長大跨度框架結構房屋全過程的把控，設計方應在設計時全面考慮結構后續施工和使用階段可能遇到的各種因素，施工方也同樣應按照設計圖的相關設計內容進行施工，確保結構符合設計及相關規范要求，使用方應嚴格遵循原設計圖紙，不得擅自改變房屋結構及使用功能，定期對房屋進行檢查及維保。

4 結語

對于超長大跨度框架結構樓板出現的裂縫現象較為普遍，其裂縫產生的原因可能是由于設計、施工、使用各個階段導致的，但要規避這些風險也不無可能。一方面，理論研究與標準規范的完善對于這個目標的實現有著重要的影響意義，另一方面，結構設計與施工領域從業人員也應盡量采取控制減少樓板裂縫的有效措施，使用方也應規范使用房屋，只要全過程各階段做好管理和把控，就能將樓板裂縫的產生可能盡量減小。