框架結構辦公樓鋼筋混凝土樓板安全性檢測及開裂原因分析

郭權興

（廣東穩固檢測鑒定有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

廣州某辦公樓在使用過程中發現天面結構層部分樓板有開裂、滲水現象，且個別樓層部分樓板也出現有相似的開裂裂縫，為了解該辦公樓現時樓板的安全程度和明確裂縫產生的原因，故對該辦公樓上部結構進行全面檢查，輔以必要的檢測，結合相關資料進行結構分析驗算，并從設計、施工、使用狀況等因素對裂縫產生原因進行綜合分析，評定構件安全性，提出處理建議。

1 工程概況

廣州某辦公樓竣工于1998 年，為地下一層、地上四層鋼筋混凝土框架結構，平面布局大致呈凹形，軸網總長度約35.0m，總寬度約14.3m，上部結構采用現澆鋼筋混凝土柱、梁、板承重，燒結磚砌筑圍護、分隔墻體，首層高4.5m，二至四層高均為3.6m。外墻面貼條形磚飾面，內墻面抹灰為混合砂漿打底、面刮膩子、局部貼瓷片飾面，室內地面鋪耐磨磚、花崗巖石為主，室內吊石膏板天花，玻璃門、不銹鋼門、木門，鋁合金窗，建筑面積約2300.00m2。

2 資料調查

（1）原始資料調查（表1）。

表1 原始資料調查

（2）基礎形式調查（表2）。

表2 基礎形式調查

（3）使用歷史調查。

據了解，該房屋在1998 年建成后投入作幼兒園使用，于2005 年改作辦公用途使用至今，在幼兒園投入使用后及改作辦公使用期間，相關使用單位均沒有對原結構進行過拆改，亦沒有作對天面露臺樓面重作防水處理，該天面露臺一直保持原貌，房屋未作加層或受災害影響。

3 現場檢查、檢測結果

3.1 現狀檢查情況

經檢查，樓板出現裂縫的條數主要集中在天面結構層，且部分裂縫縫口處有滲水痕跡，第四結構層樓板雖有裂縫，但數量不多，且主要出現在結構體型的中部（即凹位中部）；根據不同裂縫所處的位置及分布特征，樓板裂縫主要出現在跨中并沿短向或長向開裂，部分裂縫在外廊轉角處開裂，縫寬0.2～0.3mm，但天面結構層5～6×B～C 軸北起第二塊天花板底中部有一條呈“”狀裂縫，最大縫寬為4.36mm，沿樓板長向貫通（圖1、圖2），該裂縫東端有滲水、發黃痕跡，對該裂縫進行開鑿檢查，該天面板底短向鋼筋采用冷軋扭鋼筋，且部分板底短向受力鋼筋已拉斷，該板存在較大危險隱患（圖3）；另外配合使用H51 非金屬樓板厚度測試儀對該板底裂縫對應板面進行定位檢查，并通過抽芯、破鑿檢查（圖4），未發現該對應板面水磨石飾面層有開裂現象。

圖1 樓板開裂情況

圖2 裂縫縫寬測量結果

圖3 板底短向受力鋼筋拉斷

圖4 天面板抽芯及破損情況

天面層樓板底裂縫分布及形狀如圖5 所示。

圖5 天面層樓板底裂縫分布及形狀

3.2 房屋整體變形測量

經用電子經緯儀對房屋垂直度進行測量，其頂點側向位移最大值為9mm（測高13.20m），小于《民用建筑可靠性鑒定標準》[1]中規定的不適于繼續承載的側向位移允許值。房屋整體傾斜變形不大，最大傾斜率為0.07%，在規定范圍內，滿足《建筑地基基礎設計規范》[2]的要求。

3.3 建筑結構平面布置及層高檢測

經現場對上述房屋的層高、軸線尺寸及結構平面布置情況進行檢查、量測，其平面布置及柱網尺寸與委托單位提供的設計圖紙基本相符。

3.4 承重構件截面尺寸檢測

經現場用鋼尺、卷尺對部分柱、梁構件進行截面尺寸測量，并采用樓板厚度測試儀、鉆孔檢測等方法隨機抽檢樓板厚度，檢測結果表明，柱、梁、板構件截面尺寸基本符合原設計要求，其中第四、天面結構層樓板厚度抽檢結果如表3 所示。

表3 第四、天面結構層板厚抽檢結果

3.5 構件混凝土強度檢測

根據《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》[3]的相關規定，采用鉆芯法對柱、梁、板構件分別進行混凝土強度抽樣檢測。檢測結果表明，柱混凝土強度在29.3～53.0MPa 之間，均高于原設計強度等級C25 要求；梁混凝土強度在25.2～51.2MPa 之間，均高于原設計強度等級C25 要求；板混凝土強度在41.6～49.8MPa 之間，均高于原設計強度等級C25 要求。

3.6 構件配筋檢測

根據《混凝土中鋼筋檢測技術規程》[4]，采用鋼筋探測儀及鋼筋檢測儀型鋼筋位置測定儀對該房屋部分柱、梁、板的配筋情況進行抽檢，所抽檢的柱、梁配筋大部分基本滿足原設計要求，僅個別柱、梁構件箍筋間距不符合原設計要求，實測間距比原設計間距稍大；另經實測值與原設計圖紙比較，該房屋所抽檢的樓板原設計配筋為直徑6mm、8mm 的光面鋼筋，現采用抽芯、破損法揭露所抽檢樓板底筋采用冷軋扭鋼筋，根據《冷軋扭鋼筋混凝土構件技術規程》[5]中附錄B 的規定進行代換比較，個別樓板底鋼筋實測間距比原設計間距稍大。

4 結構復核驗算

根據現場檢測的實際數據，依據國家有關建筑結構設計規范，對房屋上部結構采用PKPM 結構軟件進行計算復核。計算模型如圖6 所示。驗算結果表明，抽檢的框架柱軸壓比均滿足原設計要求，部分柱加密區箍筋配箍率和個別梁加密區箍筋配箍率不滿足規范構造要求，部分板構件底筋不滿足規范最小配筋率構造要求，另外天面結構層5～6×B～C 軸北起第二塊板底嚴重開裂，個別板底短向受力鋼筋已拉斷，該板承載力已失效，存在較大危險隱患。

圖6 結構分析模型

5 板構件安全性等級評定

根據現場檢查及檢測結果，按照《民用建筑可靠性鑒定標準》[1]，該房屋的板構件安全性等級按承載能力、構造、不適于承載的位移或變形、裂縫或其他損傷，等四個檢查項目分別評定，取當中較低的等級作為構件的安全性等級。該房屋部分鋼筋混凝土構件有開裂、滲水現象，房屋抽檢的20 個板構件中，1 個板構件的安全性等級評定為du 級，安全性不符合本標準對au 級的規定，已嚴重影響承載能力；13 個板構件安全性等級均評定為cu級，安全性不符合本標準對au 級的規定，顯著影響承載能力；其余6 個板構件安全性等級均評定為bu 級，安全性略低于本標準對au 級的規定，尚不顯著影響承載能力。

6 原因分析

根據以上檢測結果及計算復核結果，結合樓板出現裂縫的部位、形狀、特征、使用狀況等進行綜合分析。

6.1 樓板跨角裂縫及跨中沿短向或長向開裂的主要原因

（1）根據現場檢測及圖紙顯示，樓板支座面筋沒有沿樓板面全長拉通或增設防裂縫鋼筋網、房屋外廊轉角處沒有設置放射筋，且天面層受日照溫度影響較大，導致樓板面在支座面筋端部容易產生平行板跨長向的收縮裂縫或樓板角位處產生跨角裂縫。

（2）該房屋平面布局大致呈凹形，且大部分樓板為單向板布置及配筋，經實測所抽檢的板底長向分布筋間距大部分均大于200mm，部分樓板板底分布筋間距大于250mm，由于受體型和溫度收縮變形導致樓板平行板跨短向產生收縮裂縫。

6.2 天面結構層5～6×B～C 軸北起第二塊板開裂的主要原因

（1）該板底裂縫縫口處大部分未發現有滲水情況，僅裂縫東端（縫寬較小）稍有滲水、發黃痕跡，經檢查該板底裂縫對應板面水磨石飾面層未發現有開裂現象，表明該板底裂縫（裂縫較寬段）并未貫穿屋面防水層及其以上各飾面層；另外，部分裂縫段沿施工模板拼縫處開裂，裂縫處個別部位抹灰層分有多層，疑似有批補痕跡；根據調查及了解，屋面防水層自房屋竣工后沒有再重新作防水處理，可判斷該板底裂縫在房屋投入使用前已存在，不排除澆筑建造時因施工、養護不當等因素導致該板底產生開裂，且在使用過程未作有效修補處理。

（2）經開鑿發現板底短向受力鋼筋采用冷軋扭鋼筋，其鋼筋延性較差，脆性較大，在使用過程中，因該樓板裂縫未作有效封縫處理，鋼筋與空氣接觸產生銹蝕，且受本大點第1、2 點的共同影響，從而導致該樓板裂縫在使用過程中不斷發展，從而導致板底部分短向受力鋼筋出現拉斷、樓板開裂嚴重。

7 加固建議

（1）建議盡快對天面結構層5～6×B～C 軸北起第二塊板裂縫先采用高壓灌注環氧樹脂合縫處理，然后在板底用碳纖維增強復合材料（CFRP）進行加固處理。

（2）對樓板裂縫采用高壓灌注改性環氧樹脂合縫處理。

（3）對加密區箍筋配置不滿足規范要求的梁、柱構件采用碳纖維增強復合材料（CFRP）進行加固處理。

（4）對底筋不滿足規范最小配筋率構造要求的板構件采用碳纖維增強復合材料（CFRP）進行加固處理。

（5）鑒于天面結構層樓板底多處有開裂、滲水現象，且部分樓板板底分布筋間距較大，且樓板支座面筋沒有沿樓板面全長拉通或增設防裂縫鋼筋網、房屋外廊轉角處沒有設置放射筋，受體型和溫度收縮變形容易產生收縮裂縫，建議聘請有資質的設計、施工單位對天面結構層作整體加固、防水處理。

8 結語

隨著我國改革開放，建筑物如雨后春筍般涌現，現有全國既有建筑物的存量已破千億平方米，這些建筑物在長期的使用過程中會出現很多涉及建筑物安全問題需要診治，通過檢測鑒定和加固改造，使這些建筑物及時得到維護，排除危險患隱、延長既有建筑物生命周期。