【摘要】近年來，在建筑工程建設中廣泛推廣應用現澆鋼筋混凝土樓板，加強了建筑物的整體性的抗震性能，取得了很好的效果。但在取得成績的同時，也出現一個非常普遍的質量問題，即樓板裂縫，有些已影響到房屋正常使用，成為工程質量投訴的熱點。因此，裂縫問題是一個迫切需要解決的技術難題。根據以往的經驗，大部分現澆鋼筋混凝土樓板裂縫產生的原因為混凝土收縮裂縫，如今，通過許多工程實例分析表明，溫度應力也是現澆結構裂縫產生的一個重要原因，下面通過工程實例分析由溫度應力導致某廠房樓板產生裂縫。
1.檢測概述
本次廠房樓板裂縫檢測項目的房屋位于上海市浦東新區(qū)XXX公司廠區(qū)內，為一幢二層建筑，本房屋設計建造于1999年，建成后一直作為生產車間正常使用至今。房屋結構為鋼筋混凝土框架結構，整體現澆；基礎采用柱下獨立承臺樁基礎。業(yè)主在房屋使用過程中發(fā)現房屋二層樓板板底和板面出現不同程度的裂縫損壞情況，為了查清目前房屋裂縫的實際分布情況及其大小程度，對有關裂縫的現狀和產生原因進行計算分析和綜合評估，并提出相應的處理建議，就此業(yè)主委托我廠房檢測站對本房屋二層樓板進行檢測評估。
1.1房屋建筑設計情況
廠房建筑是一幢二層房屋，房屋設計建造于1999年，設計單位為華東建筑設計研究院。房屋平面呈矩形，南北向軸線總長度57.6m，共8跨，每跨長度均為7.2m；東西向軸線總長度30m，共4跨，每跨長度均為7.5m；房屋設計底層層高為5.25m，二層層高為2.2m。
1.2房屋結構設計情況
地基基礎
本房屋采用柱下獨立承臺樁基礎。樁采用預制鋼筋混凝土方樁，樁截面為400×400（未注明的長度單位均為㎜，下同），樁長26m，樁身混凝土強度等級為C30，設計單樁極限承載力為1600kN，總樁數233根。
二層結構情況
本房屋結構形式為鋼筋混凝土框架結構，鋼筋混凝土梁板樓蓋和屋蓋，整體現澆。柱：房屋框架柱的截面均為450×650。梁：橫向框架梁截面分別為350×750或350×850；縱向框架梁截面分別為350×850或350×700；縱向次梁截面為
350×650。二層樓板：二層樓板采用現澆鋼筋混凝土樓板，板厚均為120。本房屋上部結構混凝土強度等級均為C30。
2.現場二層樓板裂縫損壞情況調查
現場作業(yè)日期是2019年3月28日，根據現場檢測調查結果，本房屋二層樓板的板底和板面多處存在裂縫現象，房屋現有鋼筋混凝土梁、柱、板構件等其外觀基本平整完好，除樓板裂縫外均未發(fā)現有明顯變形、混凝土剝落和露筋等現象。
3結構材料檢測
3.1混凝土碳化深度檢測
混凝土碳化是導致鋼筋銹蝕的一個重要因素，也是影響鋼筋混凝土耐久性的主要因素之一。當碳化深度達到鋼筋表面時，混凝土的弱堿性環(huán)境遭到破壞，鋼筋銹蝕加速，造成混凝土結構的耐久性下降。
本次采用1%酚酞酒精溶液測試混凝土碳化深度，選擇部分主要的混凝土構件，測得的混凝土zui大碳化深度為3mm，碳化曾度較輕。
3.2混凝土強度檢測
本次我廠房檢測站分別用回彈法和超聲回彈綜合法抽樣檢測了本房屋部分構件的混凝土強度。依據《結構混凝土抗壓強度檢測技術規(guī)程》（DG/TJ08-2020-2007），我們采用HT225型混凝土回彈儀和北京ZBL公司生產的ZBL－U510非金屬超聲檢測儀對混凝土強度進行了抽查測試。其中回彈法采用根據碳化3mm深度修正后的混凝土強度。根據混凝土強度測試結果，房屋有關混凝土結構強度等級基本達到C30的原設計要求。
4沉降測量
本次檢測我廠房檢測站對現有房屋二層樓面的相對標高進行觀測。由于缺乏房屋的原始沉降觀測資料，我廠房檢測站通過觀測二層樓板的板面相對標高，以判斷房屋的沉降情況。由相對標高觀測結果反映出，目前本房屋東側區(qū)域的沉降略大。
5結構驗算
根據有關二層樓板現有裂縫的評估要求，本次結構驗算將按照現行規(guī)范主要針對房屋的二層樓板結構進行計算復核。
5.1樓板承載力復核結果
按現行設計規(guī)范對房屋二層樓板在原設計使用活荷載作用下進行承載力驗算。
5.2溫度應力計算
根據現場檢測調查情況、結構類型及周圍環(huán)境特點，為了能更客觀地探尋揭示有關二層樓板產生裂縫的其他重要因素。所以，在本次結構驗算中還增加了有關結構溫度應力計算的內容，進行溫度作用的量化分析。
梁及柱采用三維框架單元模擬，每個桿單元節(jié)點有6個自由度。樓板采用三維殼體單元模擬，每個面單元的節(jié)點有6個自由度。材料按C30級混凝土，依據《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010－2010），混凝土彈性模量取3.0×104N/m㎡，泊松比取0.2，線膨脹系數取1×10-5/℃。
結構模型輸入（1）～（9）×（A）～（E）軸區(qū)域。計算結構模型為兩層獨立框架結構，軸線總尺寸57.6m×30m，柱網尺寸7.2m×7.5m。柱梁截面尺寸均按原設計輸入，二層樓板厚度120。模型X方向即為與（A）軸平行方向，Y方向即為與（1）軸平行方向。由于房屋外墻對房屋的約束明顯，對房屋（1）和（9）軸線的柱子在Y方向設置約束，對房屋（A）和（E）軸線的柱子在X方向設置約束。
5.3房屋裂縫損壞原因分析
針對混凝土結構裂縫的主要成因，我們從以下幾個方面進行分析：
5.3.1外荷載作用
對樓板而言，引起其產生裂縫的荷載主要是作用在板上的恒載及活載。據現場調查，本廠房投入正常的生產使用已近13年，廠房二層作為超級電容生產車間，其生產設備重量未超過原設計使用荷載。結構驗算取活載2.0kN/㎡，采用建筑結構分析軟件，按現行設計規(guī)范對樓板在原設計使用活荷載作用下進行承載力驗算，結果為樓板配筋均滿足計算要求。因此，可以排除裂縫是由樓板超載作用引起的可能性。
5.3.2不均勻沉降
根據委托單位提供的資料，本房屋采用了400×400預制鋼筋混凝土樁基，樁長26m，獨立承臺，承臺之間設有基礎拉梁。考慮到本房屋實際使用荷載未超過設計荷載。根據二層樓面標高觀測結果，房屋尚未明顯的不均勻沉降。對于框架結構，不均勻沉降會導致墻體（框架填充墻）產生斜裂縫。由于在現場沒有發(fā)現此類裂縫。因此，可以排除二層樓板裂縫主要是由不均勻沉降引起。
5.3.3溫度應力
建筑結構由于隨環(huán)境溫度的升降會產生膨脹或收縮變形，當這種變形受到約束時，會在結構構件中產生相應的溫度應力。本房屋二層結構平面的現澆樓板縱向長度為57.6m，已處于規(guī)范規(guī)定的鋼筋混凝土結構伸縮縫zui大間距的上限值。因此，房屋在施工期和使用期由于溫差等所引起的混凝土收縮應力較大。房屋外墻為粘土多孔磚，砌筑于基礎拉梁上，使在其平面內具有較大的抗側剛度，形成了對樓板的彈性約束，尤其房屋角部外墻約束zui明顯。樓板結構收縮時，在這些部位會產生較大的拉應力。根據mIDAS/Gen結構分析結果，在溫度降低20℃的工況下，二層樓板有效拉應力的zui大的位置比較集中在房屋四角，與房屋四角出現貫穿斜向裂縫的分布規(guī)律基本一致。二層樓板沿X方向的拉應力大小和分布，與目前二層樓板沿Y方向的裂縫形狀、走向和分布區(qū)域的實測結果基本一致。
由于混凝土材料的結構是非勻質的，承受拉力作用時，截面中各質點受力是不均勻的，有大量不規(guī)則的應力集中點，這些點由于應力集中首先達到抗拉強度的極限，引起了局部塑性變形，如結構中沒有配置鋼筋，繼續(xù)受力，在應力集中處會出現裂縫。如進行適當配筋，鋼筋將約束混凝土的塑性變形，從而分擔混凝土的內應力，推遲裂縫的出現，也就提高了混凝土的極限抗拉強度。大量工程實踐表明，鋼筋能起到控制裂縫擴展，減小裂縫寬度的作用。
本房屋二層樓板短跨方向為Y方向，板的主要受力鋼筋均沿Y方向配置，而X方向的鋼筋板底僅有少量的構造配筋，為φ8@200，沒有考慮混凝土結構超長所帶來溫度作用的不利影響。根據計算結果，在溫度降低20℃的工況下，二層樓板沿X方向的拉應力zui大值約為2.2N/㎡，大于規(guī)范中C30混凝土的軸心抗拉強度標準值2.01N/㎡。因此，相對而言，樓板沿X方向的強度比較弱，混凝土收縮時結構的抗拉性能也就比較差，容易產生了沿Y方向的通長裂縫。
6檢測評估結論
(1)上海XXX科技開發(fā)有限公司廠房建筑是一幢二層房屋，房屋設計建造于1999年，建成后一直作為生產車間使用至今。房屋結構為鋼筋混凝土框架結構，鋼筋混凝土梁板樓蓋和屋蓋，整體現澆，基礎采用柱下獨立承臺樁基礎。
(2)根據結構材料測試結果，本房屋混凝土碳化深度約為3.0mm；混凝土結構強度等級基本達到C30的原設計要求。
(3)根據本房屋二層樓面四周標高觀測結果，目前本房屋東側區(qū)域的沉降略大。
(4)根據對本房屋二層樓板的結構承載力驗算結果，現有二層樓板結構承載力能夠滿足設計規(guī)范的要求。
(5)本房屋結構平面的縱向長度為57.6m，已處于規(guī)范規(guī)定的鋼筋混凝土結構伸縮縫zui大間距的上限值。房屋在施工期和使用期由于溫差等所引起的混凝土收縮應力較大。有關二層樓板的溫度應力計算結果顯示，在樓板的中部和四角混凝土拉應力比較大，其結果與實際樓板的開裂區(qū)域和裂縫貫通橫向的走向基本符合。因此，根據本次二層樓板的溫度應力計算結果、二層樓板的鋼筋配置情況等，并經綜合分析評估。對于本房屋二層樓板出現的大量裂縫，其原因，主要是受到溫度作用的不利影響。
7處理意見
(1)建議對二層樓面裂縫進行修補，可采用壓力注漿或壓力注灌注環(huán)氧樹脂法修補封閉。
(2)建議對二層樓板板底縱向（X方向）粘貼碳纖維布，以提高樓板縱向（X方向）的抗拉強度，減小溫度應力對樓板的影響。
