某資料檔案庫樓板裂縫成因分析及加固處理

龐景蘭，武永強，楊玉娟

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

某資料檔案庫樓板裂縫成因分析及加固處理

龐景蘭，武永強，楊玉娟

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

通過對某資料檔案庫樓板裂縫展布規(guī)律、縫寬及實際承受荷載的實測和分析，采用PKPM軟件對結(jié)構(gòu)在設(shè)計荷載和實際使用荷載兩種工況下的安全性進行驗算，找出樓板裂縫產(chǎn)生的原因，評價了結(jié)構(gòu)的安全性。為保證結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，提出了樓板裂縫處理的工程措施。

樓板裂縫；結(jié)構(gòu)驗算；抗震設(shè)計；框架結(jié)構(gòu)

1 工程概況

某資料科研樓始建于1988年，建筑面積2766.1m2。建筑物分為兩部分：六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的資料檔案庫，建筑面積1131.0m2；四層磚混結(jié)構(gòu)的科研實驗樓，建筑面積1635.1m2。兩部分之間設(shè)有沉降縫，縫寬80mm。資料檔案庫部分平面布置，橫向共3跨，柱距4.200m；縱向3跨，柱距4.700m。建筑物長13m，寬14.5m。首層層高3.600m，二至六層層高2.400m，屋頂電梯機房層高2.500m，房屋總高度18.7m?；A(chǔ)為柱下帶肋筏板基礎(chǔ)。科研實驗樓部分為中間走廊式磚混結(jié)構(gòu)，開間均為3.600m，進深5.700m，走道寬2.100m，建筑物長22.08m，寬13.98m。層高均為3.600m，房屋總高度16.4m。一至三層為科研辦公室，四層為科研報告廳。

2 存在問題

資料科研樓使用以來，資料檔案庫二至六層樓板上表面均出現(xiàn)了不同程度的裂縫，主要出現(xiàn)在框架梁頂面兩側(cè)，沿梁長方向開裂，框架梁、柱未發(fā)現(xiàn)裂縫。特別是近期裂縫較以前有增多、加寬現(xiàn)象，其中尤以二樓與五樓裂縫最為嚴(yán)重，有的裂縫已經(jīng)沿梁長方向貫通，其裂縫的寬度已遠遠超出結(jié)構(gòu)使用所允許的正常值。

3 樓板裂縫原因分析

3.1 原設(shè)計基本情況

從資料檔案庫樓板裂縫現(xiàn)象來看，裂縫出現(xiàn)在框架梁頂面兩側(cè)，沿梁長方向開裂，框架梁、柱未發(fā)現(xiàn)裂縫，說明此裂縫不可能由基礎(chǔ)不均沉降引起；近期裂縫較之前些年有增多、加寬跡象，且房屋長14.4m、寬13m，遠小于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》要求室內(nèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫設(shè)置間距55m的規(guī)定，也可以排除溫度應(yīng)力引起的裂縫。從受力方面尋找原因，查閱本工程的計算書及竣工圖，原設(shè)計所依據(jù)規(guī)范為GBJ9—87《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、TJ11—78《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、TJ10—74《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》?？拐鹪O(shè)防烈度為8度?？蚣苤孛娉叽?00mm×500mm，一層框架梁截面尺寸250mm×500mm，二至六層框架梁截面尺寸250mm×300mm，梁柱節(jié)點加腋尺寸250mm×500mm，樓板厚度90mm。一層框架梁、柱混凝土標(biāo)號為R300，二至六層框架梁、柱混凝土標(biāo)號為R200，樓板混凝土標(biāo)號均為R200。樓面恒荷載3.0kN/m2，樓面活荷載根據(jù)GBJ9—87《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，藏書庫、檔案庫取5.0kN/m2，屋面恒荷載4.14kN/m2，屋面活荷載取0.5kN/m2，框架填充墻為200mm厚砌塊，自重15kN/m3?？⒐D中樓板跨中正彎矩區(qū)實配鋼筋為覫8@100（每米板寬配筋面積503mm2），支座負彎矩區(qū)實配鋼筋為覫10@100（每米板寬配筋面積785mm2）。

3.2 裂縫原因分析

資料檔案庫實際使用情況如下：二樓存放科技報告和藍圖，使用5節(jié)鐵皮柜，每個柱網(wǎng)內(nèi)共5排鐵皮柜，間距750mm；三樓存放底圖，使用密集架；四樓存放科技資料、文書檔案使用5節(jié)鐵皮柜，間距750mm；五樓存放圖書，使用書架；六樓存放原始地質(zhì)資料、科技資料，使用鐵皮柜和木制柜。根據(jù)實際使用情況計算分析，二樓樓面實際使用等效活荷載為6.5kN/m2?，F(xiàn)行GB 50009—2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》增加了密集柜書庫的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為12kN/m2?，F(xiàn)依據(jù)原設(shè)計資料及荷載數(shù)據(jù)，采用現(xiàn)行規(guī)范及中國建筑科學(xué)研究院院研制的結(jié)構(gòu)計算軟件PKPM程序，對二層樓板在原設(shè)計荷載和實際使用荷載兩種工況下分別進行結(jié)構(gòu)驗算，根據(jù)R與C的換算關(guān)系，R200相當(dāng)于C18。從計算成果來看，框架梁、柱的抗震承載力驗算滿足現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的要求，并且從目前使用情況來看，裂縫和變形未超出規(guī)范允許值。按實際使用荷載計算，板支座最大負彎矩設(shè)計值為13.3kN·m，而根據(jù)實際配筋面積反算允許負彎矩為10.8kN·m，實際彎矩值超出允許值23%。計算配筋面積最大為1041mm2，應(yīng)該配筋為覫12@100，而實際為覫10@100（785 mm2），比計算配筋面積少33%；板跨中最大正彎矩設(shè)計值為8.0kN·m，而根據(jù)實際配筋面積反算允許正彎矩為7.3kN·m，實際彎矩值超出允許值9.6%。按實際使用荷載計算配筋面積最大為566mm2，應(yīng)該配筋為覫10@130，而實際為覫8@100（503 mm2），比計算配筋面積少12.5%。板的實際抗彎承載力小于荷載引起的作用效應(yīng)，從而引起樓板裂縫。從現(xiàn)場觀察裂縫出現(xiàn)在板的周邊及四角，是典型的抗彎承載力不足引起的裂縫。資料檔案庫按樓面活荷載5.0 kN/m2設(shè)計，而使用過程中二、四、五、六樓樓面活荷載為6.5 kN/m2，三樓使用密集柜，實際使用活荷載有可能還大，使用活荷載超過原設(shè)計值的30%以上。實際使用活荷載產(chǎn)生的支座及跨中彎矩分別比允許值超出23%和9.6%。板內(nèi)實際配置鋼筋面積支座為898.5 mm2，跨中為555mm2，與按實際使用荷載計算所需的配筋面積相差分別為33%和12.5%以上。樓面超載是造成資料檔案庫樓板裂縫的主要原因。

4 樓板裂縫處理及樓板加固

4.1 處理及加固標(biāo)準(zhǔn)

資料檔案庫的目前使用狀況嚴(yán)重影響到資料檔案庫的安全，應(yīng)盡快采取減小樓面使用活荷載的措施，以保證結(jié)構(gòu)安全。在減小樓面使用活荷載后，還應(yīng)對樓板已產(chǎn)生的裂縫采取修補和加固措施。

根據(jù)驗算結(jié)果及現(xiàn)場觀察分析，目前樓板出現(xiàn)裂縫，已不滿足承載能力極限狀態(tài)和力正常使用極限狀態(tài)的規(guī)定，但還未達到受拉鋼筋屈服和受壓混凝土破壞的程度。故在減小樓面使用活荷載的同時應(yīng)對樓板裂縫進行加固處理，以滿足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求。

處理擬采用兩種方案：①對樓板裂縫進行修補處理，處理后的樓板活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為原設(shè)計的5.0 kN/m2；②對樓板裂縫進行修補后再對樓板進行加固處理，以提高其承載能力，增大安全儲備。

4.2 處理及加固措施

裂縫處理措施為采用裂縫修補膠（注射劑）對樓板裂縫進行修補。加固措施為采用碳纖維復(fù)合材對裂縫處樓板進行加固。

5 結(jié)語

資料科研樓使用以來，資料檔案庫由于使用活荷載大于原設(shè)計活荷載，致使二至六層樓板支座負彎矩處抗彎承載力不足，上表面出現(xiàn)了不同程度的裂縫，影響了正常使用。經(jīng)對結(jié)構(gòu)的安全性分析，提出以下處理意見：首先將二至六層樓板活荷載卸載，然后利用裂縫注射劑將裂縫進行封閉處理，采用碳纖維復(fù)合材對樓板進行加固處理，以達到提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性的目的。加固處理后的樓板活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為5kN/m2。根據(jù)目前實際使用情況，要滿足5kN/m2的標(biāo)準(zhǔn)，二、四、五、六樓荷載需減掉1/4，三樓密集柜每個抽屜的重量不超過15kg。

［1］GB 50068—2001，建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范［S］.

Causes Analysis and Strengthening of Floor Cracks in a Certain Repository

PANG Jing-lan,WU Yong-qiang,YANG Yu-juan（Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy&Hydropower,Tianjin300250,China）

By actual measuring and analyzing for regularity，wide of cracks distribution and actual load of repository，and checking structure by using PKPM in two working condition of design load and reality exert load，the causes for floor cracks are found,and evaluating the safety of the structure.Finally the engineering measures about floor cracks are proposed to assure the safety and durability of the structure.

floor crack；structural checking；aseismic design；frame construction

TU746.3

A

1672-9900（2011）05-0087-02

2011-09-13

龐景蘭（1964—），女（漢族），河北滄州人，高級工程師，主要從事工民建設(shè)計工作，（Tel）13821602799。