某厂大尺度楼盖裂缝成因分析
关键词：楼盖，大尺度，裂缝，配筋
1工程概况
某电子工业厂房，主厂房平面尺寸约为135m×77.8m，1～12轴部分单元采用人工挖孔桩独立柱柱基（C20），13～18轴部分单元采用天然地基基础；桩身直径为1200～1700mm，桩净长为6～19m左右，桩身进入强风化基岩不小于3500mm，单桩容许承载力为2500～6290kN。厂房结构为全框架结构，共四层，底层层高5.5m，其余各层层高4m；柱网大部分为9m×9m，基本均匀，框架柱截面基本相同，尺寸为700mm×650mm，连梁为350mm×1050mm，现浇板厚100mm。负弯矩钢筋间距@130mm，上下层钢筋间距47mm。
在后来使用过程中，发现四楼车间的楼板及天面的板、梁体出现宽度不等，长短不一，走向各异的裂缝，严重影响了建筑物的安全正常使用。
2检测试验工作程序
按照现行国家和行业规范规程要求[1]，考虑尽量避免试验检测工作对生产过程产生影响，本项试验检测范围主要围绕四楼的板、主、次梁结构构件进行。检测内容针对以上范围的梁、板体裂缝分布状态、混凝土强度及缺陷进行试验检测；对梁、板结构构件的受力主筋的位置、数量、保护层厚度、混凝土碳化深度及板内钢筋力学性能参数进行试验检测。
3结构构件混凝土裂缝的检测
对主厂房的四楼楼层梁、板结构构件混凝土裂缝进行了检测。结果表明，四层楼层梁、板构件均出现有不同程度的裂缝。其中四层楼板在主、次梁边、板角部及变形缝边角处开裂较为普遍严重。实测楼板裂缝宽度在0.12～3.84mm，且大部分已贯穿楼板厚度，裂缝形态为上窄下宽；实测梁体裂缝宽度在0.10～1.18mm，部分裂缝深度在34.7～119.4mm，其余的已贯通梁截面，在同一梁段中间隔出现多条垂直裂缝分布，且形态多为两端缝窄而中间缝宽或接近等宽度，仅很少梁的端部发现细小斜向裂缝[2]。典型的楼板及梁体裂缝分布情况如图1、2所示。
3.1楼板钢筋力学性能试验
此次钢筋力学性能检测，截取四层楼板中受力主筋、分布筋及负弯矩筋（Ф10、Ф8、Ф6.5光园钢筋）,依据相关标准进行了力学性能检测。试验结果表明，钢筋的力学性能指标符合国家标准要求。
3.2现浇钢筋混凝土楼板厚度、保护层厚度及板内钢筋布置检测
从楼板凿开的洞口及楼板钻取芯样量测的结果，楼板的实测厚度77～113.3mm，平均厚度95.6mm，为设计厚度100mm的77%～113.3%，其中小于设计板厚的占58.8%；钢筋保护层厚度19～51mm，平均厚度37.8mm；楼板内负弯矩钢筋间距50～345mm，平均间距173mm，上下层钢筋距离47mm，不满足规范及设计要求。
4裂缝成因分析
4.1荷载分析
(1)配筋计算
主要核算受力纵筋,分布筋以及边界按照规范构造要求执行[3]。
主要参数：
1)结构构件的重要性系数γo＝1.00考虑活荷不利组合
2)混凝土容重γc＝25.00kN/m3箍筋间距Sv＝200mm
3)可变荷载的分项系数γQ＝1.40可变荷载的组合值系数ψc＝0.70
4)混凝土强度(C25)fc＝11.9N/mm2ft＝1.27N/mm2Ec=27871N/mm2
5)钢筋强度设计值fy＝210N/mm2fyv＝210N/mm2Es=200000N/mm2
6)标准层活荷载为5KN/m2:
选择连续的五跨板计算，因为对称性,只列出1,2,3跨的数据
(1-1)M－As负筋400mm2
原设计配筋:Φ10@160(As=491mm2)
原设计是否满足受力要求:是
M＋As底筋257mm2
实际配筋:构造配筋Φ6@200(As=141mm2)
原设计是否满足受力要求:不
(2-2)M－As负筋400mm2
原设计配筋:Φ10@160(As=491mm2)
原设计是否满足受力要求:是
M＋As底筋134mm2
实际配筋:构造配筋Φ6@200(As=141mm2)
原设计是否满足受力要求:不
(2)根据混凝土设计规范(GB5001-2002)[23]，双向板应满足如下要求：
厚度：h≥1/50×9000=180mm
梁高：（1/14～1/8）×9000＝644～1125mm
而实际工程中板厚为100mm，明显偏小。
(3)双向板的最初设计标准活载是5KN/m2，底筋为Φ6@200，满足受力要求，负筋为Φ10@160，不满足设计要求。当使用功能改变时，标准荷载是10KN/m2，底筋与负筋均不满足受力要求。
而实际检测发现楼板负弯矩钢筋平均间距@173mm（大于设计@130mm），上下层钢筋距离47mm，与板底钢筋距离偏小（按设计规范应为70mm），导致截面的内力臂减小。
由于楼板的厚度不足，因而抵抗负弯矩作用能力不足，楼板出现裂缝也难以避免[4][5]。
由计算结果可知，板受到的最大温度应力，已大大高于混凝土的最大抗拉应力；最大的裂缝间距37.4m，还在规范要求之内；而温度作用的最大裂缝宽度已经超过规范允许值0.3mm。因此本工程这样大尺度的楼盖结构温度的作用是不能忽视的。
5小结
(1)通过对楼盖的实际构造及裂纹情况的详细检测及计算分析，得到了设计构造中板厚不足，板的配筋偏低是引起楼盖开裂的主要原因。
(2)大尺度现浇混凝土板受温度应力作用，产生裂缝，将会影响结构的功能及耐久性，如，加剧钢筋的锈蚀，引起渗漏等。
(3)该厂房在使用过程中增加了部分生产设备，在改扩建中增加了屋面花园，局部加层，这些都加剧了裂缝的开展。
参考文献
[1].陈长征.结构损伤检测与智能诊断.北京:科学出版社,2001
[2].王铁梦.工程结构裂缝控制.北京:中国建筑工业出版社,1999
[3].混凝土结构设计规范(GB50010-2002).北京:中国建筑工业出版社,2002
[4].吴胜兴,任旭华.混凝土结构温度裂缝的特点及其配筋控制.水利水电科技进展,1996,12(5)
[5].钢筋混凝土结构裂缝控制指南.北京:化学工业出版社,2004
