某超长大跨度混凝土框架结构楼板裂缝检测及成因分析

蒋长远

（上海砼测检测技术有限公司，上海 2018020）

1 工程概况

某物流仓库厂房位于浙江省杭州市，为二层钢筋混凝土框架结构，厂房中部的变形缝将厂房分为79.6m×84.0m 的两个单体结构，总建筑面积30643m2。柱网尺寸主要为11.4m×10.5m，一层、二层层高均为10.2m，楼板厚150mm，混凝土强度等级为C30，基础形式为桩基础。二层楼面设计活荷载为20kN/m2。厂房于2017年投入使用，使用过程中发现二层楼板出现不同程度的开裂现象，且部分区域为贯通裂缝。

2 现场调查及检测

2.1 工程施工质量复核

（1）建筑结构布置复核。现场采取量测法对建筑结构布置、轴线尺寸、层高等进行了随机抽查复核，测量结果均满足原设计要求。

（2）混凝土强度检测。采用数显混凝土回弹仪对构件的混凝土强度进行了随机抽查检测，所抽测构件混凝土强度等级均大于C30，满足原设计要求。

（3）钢筋配置与保护层厚度检测。现场采用一体式钢筋扫描仪结合凿除法对构件的钢筋配置和保护层厚度进行了随机抽查检测，所测构件所测部位钢筋配置基本符合原设计要求，保护层厚度基本满足规范要求。

（4）构件变形测量。采用全站仪对构件变形进行抽测，实测发现框架柱倾斜率、框架梁及楼板挠度均未超过相关规范的限值。

2.2 裂缝分布调查

经现场调查，该厂房二层楼板存在大面积开裂现象，开裂部位多集中于A-C 轴两跨，其中板面裂缝较多，板底裂缝较少，裂缝形态主要为斜裂缝，多数围绕着框架柱分布，开裂方向无明显规律，且多数为非贯穿裂缝，局部为贯穿裂缝。板面裂缝长度在0.4m～3.2m 之间，裂缝宽度在0.20mm～0.62mm 之间，板底裂缝长度在0.3m～3.0m 之间，裂缝宽度在0.12mm～0.40mm 之间。裂缝分布情况见图1、图2。

图1 板面裂缝分布图

图2 板底裂缝分布图

2.3 裂缝成因分析

根据现场检测结果，对裂缝成因分析如下：

（1）经现场检测可知，抽测部位的建筑结构布置、轴线尺寸、混凝土强度、钢筋配置、保护层厚度等基本满足设计及相关规范要求。且厂房框架柱倾斜率、框架梁及楼板挠度测量结果均符合规范要求，故结构未产生超出正常使用条件下的结构变形。因此，初步可以排除结构因承载能力不足而发生开裂。

（2）经现场调查与分析，被检厂房的柱距、跨度较大，单体结构尺寸在东西向和南北向尺寸均超过《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）第8.1.1 条中钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距要求（55.0m），属于超长大跨度的框架结构，此类结构对混凝土养护条件要求较高，易因温度应力、混凝土材料收缩而产生裂缝。经查阅图纸资料，结构设计说明中指出设计未考虑冬期施工影响，进一步结合现场调查的裂缝形态、分布、尺寸等，可以得出该超长大跨度框架结构楼板裂缝成因主要为温度应力、材料收缩变形引起。

（3）经调查，厂房二层楼面作为物流仓库使用，其使用方所采用的叉车在装卸或升降货物时楼板会产生一定的振动。经对比，裂缝较为集中在叉车频繁运行装卸货物的A-C 轴区域，而C-J 轴设置有高层货架，为叉车运行较少的区域，因此叉车荷载的反复作用，是使得易受振动影响的大跨度框架结构楼板裂缝进一步发展的原因。

3 经验教训和裂缝控制建议

众所周知，混凝土结构裂缝成因主要可以分为受力裂缝和非受力裂缝。非受力裂缝主要是由于混凝土材料受到温度变化影响发生热胀冷缩变形、地基基础沉降变形等，结构变形又受到约束后而产生。据相关资料表明，非受力裂缝占到混凝土裂缝中的80%，而温度作用导致的又占绝大部分的比例。因此建筑结构在设计施工时就应考虑温度变化对结构的影响。但是超长大跨度结构复杂，温度应力计算参数的采用困难，计算温度应力难以实施，在具体工程简化计算得到的结果误差较大，难以达到实际效果。由于超长大跨度框架结构是近些年新崛起的新型结构形式，虽然已经有了一定研究成果，但在实际施工中的应用还相当有限，特别是我国现有的各类标准规范对于如何在设计施工中考虑温度作用对超长大跨度框架结构的影响未进行明确规定。

3.1 保证加强措施的有效作用

由于超长大跨度框架结构建筑数量的不断增加，人们对于此类结构形式的房屋产生混凝土裂缝会越来越重视。事实上，设计方和施工方在进行超长大跨度框架结构的设计施工时，都会考虑采取一定的减少楼板产生裂缝的措施。例如在混凝土结构施工时设置结构后浇带或巩固加强带，然而在具体的施工过程中，相关施工方和管理方因各种原因未按相关规定实施，以至于加强裂缝控制的措施不能达到预期效果，对工程的质量的监督力度不够，导致所采取的加强裂缝管理的措施都没有达到预期的效果，如设计方要求后浇带需在两侧结构施工完成且温度应力释放后才可进行封闭施工，然而施工方会因为工期等因素缩短后浇带的浇筑时间。对于巩固加强带的施工需要特别保证混凝土的施工质量，但由于部分施工方为节约工程造价，在巩固加强带的施工上不能够达到相关设计及规范要求，导致控制这些加强措施不能起到应有的作用。因此，设计方在对超长大跨度结构设计时，应明确给施工方指出混凝土材料收缩限值，这样才能使施工结构与设计预期达成一致，来保证超长大跨度结构的施工质量符合相关要求。

3.2 控制混凝土浇筑早期裂缝

由于超长大跨度框架结构对于温度变化较为敏感，特别是在施工过程中面领着严峻的养护条件考验。设计方可对于季节温差作用下易出现的裂缝，通过温度应力计算，根据温度应力结果采取相应的裂缝控制措施。混凝土浇筑早期产生的楼板裂缝，可采用纤维混凝土或补偿收缩混凝土以增加结构抵抗温度应力变形的能力。混凝土浇筑后的养护条件对混凝土的材料收缩影响巨大，养护环境的相对湿度越大，则混凝土材料收缩越小。对于补偿收缩混凝土的养护，其在浇筑后须在潮湿的环境中才能发生膨胀，通常需要在浇筑完成后的42h 内连续浇水养护；如养护条件不得当，则补偿收缩混凝土质量无法得到保证，不能发挥其膨胀补偿的作用。

3.3 设计、施工、使用的对立统一

面对日益发展的社会需求，对房屋结构的使用功能要求会越来越高，超长大跨度框架结构在这种环境下应运而生，这也就促使结构设计与施工领域的技术水平和理论研究一定要得到提升。例如，目前考虑汽车动力荷载作用在道路、桥梁领域的发展已经非常成熟，而对于超长大跨度框架结构房屋在此方面的研究还有待深入。对于超长大跨度框架结构房屋全过程的把控，设计方应在设计时全面考虑结构后续施工和使用阶段可能遇到的各种因素，施工方也同样应按照设计图的相关设计内容进行施工，确保结构符合设计及相关规范要求，使用方应严格遵循原设计图纸，不得擅自改变房屋结构及使用功能，定期对房屋进行检查及维保。

4 结语

对于超长大跨度框架结构楼板出现的裂缝现象较为普遍，其裂缝产生的原因可能是由于设计、施工、使用各个阶段导致的，但要规避这些风险也不无可能。一方面，理论研究与标准规范的完善对于这个目标的实现有着重要的影响意义，另一方面，结构设计与施工领域从业人员也应尽量采取控制减少楼板裂缝的有效措施，使用方也应规范使用房屋，只要全过程各阶段做好管理和把控，就能将楼板裂缝的产生可能尽量减小。