【摘要】中國XXX醫(yī)院住院大樓在安裝工程施工過程中大部分混凝土梁上均不同程度出現(xiàn)了垂直裂縫和斜裂縫，為確保房屋安全，查清裂縫原因，本報(bào)告對該房屋進(jìn)行了安全性檢測評估。報(bào)告對施工過程及材料配合比和塌落度指標(biāo)等情況進(jìn)行了較為詳細(xì)的調(diào)查;現(xiàn)場檢測中對結(jié)構(gòu)體系、主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸和配筋情況等進(jìn)行了復(fù)核，對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了檢測，并進(jìn)行了不均勻沉降測量;現(xiàn)場對裂縫情況進(jìn)行了普查，并利用混凝土超聲儀對典型裂縫的裂縫深度進(jìn)行了探測;報(bào)告還對結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行了驗(yàn)算分析。經(jīng)過綜合分析與評估，認(rèn)為房屋混凝土梁、板上裂縫的形成主要由于混凝土材料收縮、溫度變化等多種原因綜合引起的，并給出了相應(yīng)的整改建議。
1.檢測概述
中國XXX醫(yī)院住院大樓為一幢二十四層的框架剪力墻結(jié)構(gòu)房屋，建筑面積約2.2萬平方米，其上部結(jié)構(gòu)工程于2009年開工，于2010年主體結(jié)構(gòu)封頂。近期該房屋正在進(jìn)行安裝工程施工。在施工過程中，業(yè)主發(fā)現(xiàn)該房屋大部分混凝土梁上均不同程度出現(xiàn)了垂直裂縫和斜裂縫。為確保房屋安全，查清裂縫原因，中國XXX醫(yī)院特委托房屋質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)對該房屋的裂縫進(jìn)行檢測鑒定，評估房屋的安全性，并對存在的問題提出相應(yīng)的處理建議。
1.1 檢測鑒定的范圍
本次檢測鑒定的范圍為中國XXX醫(yī)院住院大樓，建筑面積約2.2萬平方米。
1.2主要工作內(nèi)容
本次檢測鑒定主要工作內(nèi)容包括：
1.調(diào)查房屋的建筑結(jié)構(gòu)體系，復(fù)核上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括梁、柱的尺寸;
2.在各層分別隨機(jī)抽取部分混凝土構(gòu)件，采用回彈法測試混凝土強(qiáng)度，同時(shí)利用鉆芯法校核;
3.在各層分別隨機(jī)抽取部分混凝土構(gòu)件，采用超聲儀器探測對主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋情況進(jìn)行復(fù)核;
4.對房屋各層混凝土構(gòu)件上存在的裂縫分布等損傷情況進(jìn)行普查，采用混凝土超聲儀對典型裂縫的深度等進(jìn)行檢測，記錄并繪制其典型裂縫與損傷狀況。5.用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀測量房屋的傾斜和不均勻沉降;
6.根據(jù)調(diào)查的房屋結(jié)構(gòu)形式、材料特性、損傷程度以及房屋的使用狀況，對結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行驗(yàn)算分析;
7.根據(jù)檢測和分析結(jié)果，對房屋混凝土構(gòu)件上存在的裂縫原因進(jìn)行分析，指出裂縫原因，并對房屋的安全性進(jìn)行評估，針對房屋存在的問題提出維修加固建議。
2.房屋概況
2.1房屋建筑結(jié)構(gòu)特性介紹
根據(jù)委托方提供的有關(guān)資料，該住院大樓為地上二十四層、地下一層的鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)房屋，平面基本呈長方形，縱向長度約為43.2m，共6個(gè)開間，房屋總高為80.7m?？蚣芴畛鋲Σ捎?00mm厚加氣混凝土砌塊砌筑。
房屋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級，地下一層～五層上部結(jié)構(gòu)柱、墻為C50，六層～十層柱、墻為C45，十一層～十四層柱、墻為C40，十五層及十五層以上柱、墻為C30。房屋各層板、梁的混凝土強(qiáng)度均為C30。
房屋采用筏板基礎(chǔ)，下設(shè)樁基，主樓下的樁基采用直徑為700mm的鉆孔灌注樁，樁長48∼55米，其余位置處的樁基采用直徑為550mm的鉆孔灌注樁，樁長28∼34米。主樓位置基礎(chǔ)底板厚度為1500mm，其余位置基礎(chǔ)底板厚度為600mm，基礎(chǔ)底板的混凝土強(qiáng)度為C35。
2.2地質(zhì)情況介紹
根據(jù)《411醫(yī)院住院大樓巖土工程勘察報(bào)告》，場地內(nèi)屬穩(wěn)定場地，在20.0m以淺有飽和砂性土分布，為不液化土層，宜采用樁基，無暗浜、暗塘等不良地質(zhì)現(xiàn)象分布，地下水及地基土對混凝土無腐蝕性。
2.3施工過程及材料配合比情況調(diào)查
根據(jù)調(diào)查，房屋的上部結(jié)構(gòu)工程于2009年開工，于2010年主體結(jié)構(gòu)封頂。該工程的混凝土采用泵送商品混凝土，其中各層施工日期及配合比的主要參數(shù)見表2-1。
由上表可知，該房屋上部結(jié)構(gòu)的施工貫穿于2009年整年，其四層以下各層板、梁商品混凝土的塌落度在120±30∼140±30mm之間，礦粉、粉煤灰摻量占水泥摻量的百分比在9.6∼15.9%之間，用水量在188∼193kg/m3之間;五層至二十層板、梁的商品混凝土的塌落度在150±30∼180±30mm之間，礦粉、粉煤灰摻量占水泥摻量的百分比在46.1∼49.1%之間，用水量在193∼203kg/m3之間;二十一層及以上各層板、梁的商品混凝土的塌落度在150±30∼180±30mm之間，礦粉、粉煤灰摻量占水泥摻量的百分比在15.2∼15.5%之間，用水量在198∼203kg/m3之間。
3.現(xiàn)場檢測情況
3.1結(jié)構(gòu)體系復(fù)核及主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸復(fù)核
現(xiàn)場對房屋的建筑結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明，房屋梁、墻、柱等構(gòu)件的建筑結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)圖紙相符。現(xiàn)場用5m鋼卷尺對主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸等參數(shù)進(jìn)行了抽樣測量，測量結(jié)果表明，抽樣位置處房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸與設(shè)計(jì)圖紙一致。
3.2混凝土強(qiáng)度檢測
根據(jù)現(xiàn)場條件，采用回彈法對房屋的混凝土梁、柱的強(qiáng)度進(jìn)行抽樣檢測，檢測按上海市工程建設(shè)規(guī)范《結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測技術(shù)規(guī)程》DG/TJ08-2020-2007進(jìn)行，數(shù)據(jù)根據(jù)鉆芯法的結(jié)果進(jìn)行了修正。
以混凝土強(qiáng)度推定值作為混凝土強(qiáng)度的評定標(biāo)準(zhǔn)，房屋地下一層～五層混凝土柱的實(shí)測混凝土強(qiáng)度為54.5MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度C50的要求;六層～十層柱的實(shí)測混凝土強(qiáng)度在45.5MPa～54.5MPa之間，平均值為48.9MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級C45的要求;十一層～十四層柱的實(shí)測混凝土強(qiáng)度在43.2MPa～44.8MPa之間，平均值為44.1MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級為C40的要求;十五層及十五層以上柱的實(shí)測混凝土強(qiáng)度在37.0MPa～42.8MPa之間，平均值為40.0MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級為C30的要求;房屋混凝土梁實(shí)測混凝土強(qiáng)度在32.4MPa～54.5MPa之間，平均值為42.7MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級C30的要求。
3.3配筋情況復(fù)核
本次鋼筋檢測主要針對已開裂的混凝土梁進(jìn)行抽樣檢測，檢測采用鋼筋探測儀探測鋼筋數(shù)量、位置，用鋼卷尺測量鋼筋間距，用游標(biāo)卡尺測量鋼筋直徑，由鋼筋檢測結(jié)果可知，抽樣測量位置處混凝土梁的實(shí)際配筋與設(shè)計(jì)配筋一致。
3.4裂縫情況調(diào)查
檢測人員對上部結(jié)構(gòu)的梁、板裂縫狀況進(jìn)行了普查，調(diào)查情況表明，房屋主體結(jié)構(gòu)中，各層混凝土梁、板均不同程度存在一定的裂縫現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為：
1).房屋各層樓板上均不同程度存在一定的開裂現(xiàn)象，其中十一層以下樓板的裂縫相對較少，僅出現(xiàn)在局部位置，裂縫基本均為貫穿裂縫，裂縫寬度一般在0.2mm～0.3mm之間，這些裂縫基本均位于樓板的角部，為樓板的非受力方向。
十二層以上樓板的裂縫相對較多，分布比較廣泛，裂縫呈龜裂狀，大多為上下貫穿，裂縫處一般有滲水痕跡，局部也存在僅板底龜裂現(xiàn)象，大部分裂縫寬度在0.05mm～0.1mm之間。這些裂縫大部分長度較短，斜向分布，僅個(gè)別裂縫長度較長，與樓板內(nèi)預(yù)埋的管線位置基本一致，但基本均為樓板的非受力方向。
房屋十六層樓板的裂縫分布見圖3-1。
2).對房屋混凝土梁的裂縫調(diào)查結(jié)果表明，目前房屋各層混凝土梁均不同程度存在開裂現(xiàn)象，其中一層和二層梁上的裂縫相對較少，其余各層混凝土梁上的裂縫相對較多，絕大部分混凝土梁上的裂縫為垂直裂縫，每根梁上的裂縫數(shù)量約2～8條，間距約0.3m～1.5m之間，裂縫寬度在0.05mm～0.1mm之間，裂縫主要位于梁側(cè)，與箍筋位置重合。也有少量混凝土梁上大部分箍筋位置處均存在裂縫。
此外，房屋屋面混凝土橫梁的兩端有八字形斜裂縫，裂縫寬度在0.05mm～0.25mm之間，裂縫主要位于梁側(cè)中部，裂縫寬度為中間寬，兩端窄的棗核狀。
為了了解房屋混凝土梁裂縫的深度，利用混凝土超聲儀對屋面9/A~B軸、8/A~B軸、十三層5/A~B軸、8/A~B軸以及四層9/A~B軸梁等位置處的典型裂縫處的裂縫深度進(jìn)行探測，每根梁選擇兩根典型裂縫，分別測試其過縫和不過縫聲時(shí)，探測位置處大部分裂縫均存在局部貫穿現(xiàn)象。
3.5不均勻沉降測量
由于現(xiàn)場條件限制，無法對房屋角點(diǎn)棱線相對傾斜進(jìn)行測量。本次利用水準(zhǔn)儀測量了房屋六層、十二、十八層樓面的相對高差，以反映房屋的不均勻沉降情況，由測量結(jié)果可知，房屋目前無明顯的不均勻沉降現(xiàn)象。
4.結(jié)構(gòu)驗(yàn)算分析
4.1計(jì)算參數(shù)和荷載取值
對房屋結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算按實(shí)際結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行，驗(yàn)算采用中國建筑科學(xué)研究院編制的建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析設(shè)計(jì)軟件SATWE進(jìn)行。地震荷載效應(yīng)按照振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行分析，考慮偶然偏心和雙向地震作用，風(fēng)荷載考慮基本風(fēng)壓為0.60kN/m2，地面粗糙度為B類，計(jì)算參數(shù)為7度抗震設(shè)防，Ⅳ類場地土，乙類抗震設(shè)防，框架為一級抗震等級，抗震墻為一級抗震等級?；炷翉?qiáng)度和鋼筋強(qiáng)度按設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級取值。
驗(yàn)算時(shí)荷載取值如下：
1).恒載：一層樓面：6.0kN/m2;其余樓面：4.0kN/m2;屋面：5.5kN/m2。
2).活載：一層樓面：5.0kN/m2;其余樓面：2.0kN/m2;屋面：2.0kN/m2。4.2典型構(gòu)件承載力驗(yàn)算結(jié)果
1).柱的軸壓比與承載力
對框架柱承載力的計(jì)算結(jié)果可知，底層框架柱的軸壓比在0.68∼0.73之間，各層典型框架柱的計(jì)算縱向配筋在1690∼3710mm2之間，實(shí)際縱向配筋在3196∼4926mm2之間，計(jì)算箍筋在279∼802mm2/100mm之間，實(shí)際箍筋在678∼904mm2/100mm之間，框架柱的承載力滿足要求。
2).梁承載力
對框架梁承載力的計(jì)算結(jié)果可知，各層典型框架梁的計(jì)算縱向配筋在1630∼5560mm2之間，實(shí)際縱向配筋在1964∼5890mm2之間，計(jì)算箍筋在83∼124mm2/100mm之間，實(shí)際箍筋為314mm2/100mm之間，框架梁的承載力滿足要求。
3).板承載力
對房屋典型現(xiàn)澆板的承載力計(jì)算結(jié)果可知，典型現(xiàn)澆板的計(jì)算板底配筋在240∼360mm2之間，實(shí)際板底配筋在252∼628mm2之間，計(jì)算板面配筋在240∼402mm2之間，實(shí)際板底配筋在394∼817mm2之間，現(xiàn)澆板的承載力滿足要求。
4).地基承載力
房屋采用樁—筏基礎(chǔ)。樁沿平面基本均勻布置，采用Ø700的鉆孔灌注樁共144根，有效樁長在47～48m之間，單樁極限承載力為5300kN，則單樁承載力設(shè)計(jì)值約為3300kN。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果，房屋單樁承受的荷載設(shè)計(jì)值約為2790kN，房屋的樁基承載力滿足要求。4.3驗(yàn)算結(jié)果分析
由以上的驗(yàn)算結(jié)果可知，考慮房屋在正常使用和抗震的情況下，房屋的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力均滿足要求，且存在一定的富余量。而施工過程中的荷載僅為正常使用情況下結(jié)構(gòu)自重和施工荷載，正常施工時(shí)，該荷載應(yīng)小于原設(shè)計(jì)的最不利工況，且從混凝土梁、板上存在的裂縫特征分析，該裂縫不是由于受力引起的開裂。
5.分析與評估
5.1存在的損傷問題分析
在現(xiàn)場對房屋的建筑結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明，房屋梁、板、柱等構(gòu)件的建筑結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)圖紙相符。房屋的軸線尺寸和大部分構(gòu)件的截面尺寸與原設(shè)計(jì)基本一致。主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度和配筋與設(shè)計(jì)要求基本一致，房屋無明顯的不均勻沉降現(xiàn)象。目前房屋樓面所承受的荷載僅為結(jié)構(gòu)自重和施工荷載，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)荷載，因此目前房屋樓面梁、板產(chǎn)生的裂縫不是由于受力原因產(chǎn)生的裂縫。
由現(xiàn)場調(diào)查的結(jié)果可知，房屋目前存在的主要損傷現(xiàn)象為樓面和屋面的樓板和混凝土梁上裂縫。房屋各層樓板上均不同程度存在一定的開裂現(xiàn)象，其中十一層以下樓板的裂縫相對較少，僅出現(xiàn)在局部位置，裂縫基本均為貫穿裂縫，裂縫寬度一般在0.2～0.3mm之間，十二層以上樓板的裂縫相對較多，分布比較廣泛，裂縫呈龜裂狀，大多為上下貫穿，裂縫處一般有滲水痕跡，局部也存在僅板底龜裂現(xiàn)象，大部分裂縫寬度在0.05～0.1mm之間。對房屋混凝土梁的裂縫調(diào)查結(jié)果表明，目前房屋各層混凝土梁均不同程度存在開裂現(xiàn)象，其中一層和二層梁上的裂縫相對較少，其余各層混凝土梁上的裂縫普遍存在，絕大部分混凝土梁上的裂縫為垂直裂縫，每根梁上的裂縫數(shù)量約2～8條，間距約0.3～1.5m之間，裂縫寬度在0.05～0.1mm之間，裂縫主要位于梁側(cè)，與箍筋位置重合。也有少量混凝土梁上大部分箍筋位置處均存在裂縫。此外，房屋屋面部分混凝土橫梁的兩端有八字形斜裂縫，裂縫寬度在0.05～0.25mm之間，裂縫主要位于梁側(cè)中部，裂縫寬度為中間寬，兩端窄的棗核狀。
由以上混凝土梁、板上存在的裂縫形態(tài)分析，這些裂縫的形成主要由于混凝土材料收縮、溫度變化等多種原因綜合引起的。
一般而言，有多種因素會(huì)引起混凝土的材料發(fā)生較大的收縮變形，從該工程的實(shí)際情況下，其上部結(jié)構(gòu)梁、板的裂縫比較普遍，由于施工過程貫穿全年，因此環(huán)境溫濕度的影響相對不大，此外水化熱主要發(fā)生于大體積混凝土構(gòu)件中，而該工程混凝土梁的體積不大，板的厚度較小，因此水化熱效應(yīng)不明顯。
從調(diào)查和分析的情況看，該工程上部結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生較大的收縮變形，主要是由于混凝土材料配合比中粉煤灰和礦渣的摻量、用水量和塌落度較大引起的。由委托方提供的本工程混凝土材料的配合比資料可知，該房屋上部結(jié)構(gòu)四層以下各層板、梁商品混凝土的塌落度在120±30∼140±30mm之間，礦粉、粉煤灰摻量占水泥摻量的百分比在9.6∼15.9%之間，用水量在188∼193kg/m3之間;五層至二十層板、梁的商品混凝土的塌落度在150±30∼180±30mm之間，礦粉、粉煤灰摻量占水泥摻量的百分比在46.1∼49.1%之間，用水量在193∼203kg/m3之間;二十一層及以上各層板、梁的商品混凝土的塌落度在150±30∼180±30mm之間，礦粉、粉煤灰摻量占水泥摻量的百分比在15.2∼15.5%之間，用水量在198∼203kg/m3之間。該混凝土材料配合比中粉煤灰和礦渣的摻量、用水量和塌落度均較大，在養(yǎng)護(hù)措施不到位的情況下，容易發(fā)生較大的收縮變形。這種收縮變形受到剛度較大的框架柱、墻的約束會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力;此外，混凝土板、梁經(jīng)歷冬夏氣溫變化，也會(huì)發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，這種變形受到約束也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的約束應(yīng)力，在以上這些因素的共同影響下，就會(huì)導(dǎo)致在房屋混凝土梁、板上出現(xiàn)裂縫。上部結(jié)構(gòu)完成后，房屋頂部數(shù)層，尤其是屋面板、梁受溫度變形的影響也相對較大，這也是屋面梁端部產(chǎn)生斜裂縫的主要原因。
5.2房屋安全性評估
按房屋使用功能，考慮實(shí)測結(jié)果，對房屋主要承重結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果表明，在考慮房屋在多遇地震作用下最不利工況的情況下，房屋框架柱的軸壓比、承載力以及框架梁、樓板的承載力均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，且存在一定的富余量。房屋的樁基承載力也滿足要求。
目前混凝土梁、板中存在的裂縫不是受力裂縫，而是由于材料收縮和溫度變形引起的裂縫。由目前這些裂縫的分布和形狀分析，絕大部分樓板的裂縫長度較短，且位于樓板的非受力方向，因此對樓板承載力的影響不大，而混凝土梁上的裂縫基本位于構(gòu)件截面的受拉區(qū)，作為受彎構(gòu)件，該裂縫對混凝土梁的受彎承載力影響不大。
雖然目前大部分構(gòu)件上存在的裂縫對其承載力影響不大，但部分樓板上存在較多的混凝土裂縫、個(gè)別混凝土梁上裂縫寬度較大，對結(jié)構(gòu)的耐久性有一定的影響，因此應(yīng)對這些部位采取一定的整改修補(bǔ)措施。在采取整改措施后，房屋可以滿足正常使用條件下的安全性能要求。
5.3房屋整改建議
針對房屋存在的問題，報(bào)告建議采用如下的整改措施：
建議對裂縫寬度小于0.2mm的裂縫進(jìn)行表面封閉，采用壓力注漿法對混凝土梁和板上裂縫寬度超過0.2mm的裂縫進(jìn)行封閉處理。
6.結(jié)論
1.中國XXX醫(yī)院住院大樓為一幢二十四層的框架剪力墻結(jié)構(gòu)房屋，現(xiàn)場檢測結(jié)果表明，房屋梁、墻、柱等構(gòu)件的建筑結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)圖紙相符。房屋的軸線尺寸和大部分構(gòu)件的截面尺寸與原設(shè)計(jì)一致。
2.房屋混凝土構(gòu)件實(shí)測混凝土強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級的要求;抽樣位置處混凝土梁的實(shí)際配筋與設(shè)計(jì)配筋一致;房屋無明顯的不均勻沉降現(xiàn)象。
3.房屋主體結(jié)構(gòu)中存在一定的損傷現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為樓、屋面的樓板和混凝土梁上裂縫，其中十一層以下樓板的裂縫相對較少，僅出現(xiàn)在局部位置，十二層以上樓板的裂縫相對較多，分布比較廣泛，裂縫呈龜裂狀，局部也存在僅板底龜裂現(xiàn)象，大部分裂縫寬度在0.05～0.1mm之間。房屋一層和二層梁上的裂縫相對較少，其余各層混凝土梁上的裂縫相對較多，絕大部分混凝土梁上的裂縫為垂直裂縫，位置與箍筋位置重合，部分屋面混凝土橫梁的兩端有八字形斜裂縫，裂縫寬度在0.05～0.25mm之間。
4.按房屋使用功能，考慮實(shí)測結(jié)果，對房屋主要承重結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果表明，在抗震和正常使用作用下房屋的整體結(jié)構(gòu)性能可以滿足要求，框架柱的軸壓比、承載力以及框架梁、樓板的承載力均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，且有一定富余量，房屋的樁基承載力也滿足要求，房屋梁、板上存在的裂縫對其承載力影響不大，目前房屋可以滿足正常使用條件下的安全性能要求。
5.由房屋混凝土梁、板上存在的裂縫形態(tài)分析，這些裂縫的形成主要由于混凝土材料收縮、溫度變化等多種原因綜合引起的。建議采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行整改處理。
