混凝土現(xiàn)澆板原位加載試驗(yàn)應(yīng)用技術(shù)研究

徐平榮，繩欽柱，張建鵬

（1.五蓮縣建筑工程管理服務(wù)中心，山東 日照 262300；2.山東省建筑科學(xué)研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250031；3.山東省建筑質(zhì)量檢驗(yàn)檢測中心有限公司，山東 濟(jì)南 250031）

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑施工業(yè)也有了質(zhì)的飛躍，同時(shí)，建筑施工質(zhì)量也伴隨著產(chǎn)生了一系列問題，如混凝土強(qiáng)度不足、鋼筋保護(hù)層不滿足設(shè)計(jì)要求等。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中存在一定的富裕度，其中，一些工程問題可通過結(jié)構(gòu)驗(yàn)算或結(jié)構(gòu)試驗(yàn)來進(jìn)一步驗(yàn)證確認(rèn)是否滿足結(jié)構(gòu)安全和使用要求，這樣既能保證結(jié)構(gòu)的安全，又避免了結(jié)構(gòu)不必要的加固，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和施工延期［1］。本文通過某工程實(shí)例，4 層某樓板負(fù)彎矩筋鋼筋保護(hù)層厚度過大，建立樓板的支撐模型，通過分級原位加載，測量混凝土現(xiàn)澆板的荷載、撓度、殘余應(yīng)變等指標(biāo)，與理論形成對比，并對試驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果進(jìn)行討論和分析［2］，為后續(xù)類似工程提供參考。

1 工程概況

某公寓樓為 6 層框架結(jié)構(gòu)，樓屋面均采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆板。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級為二級，建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度為 7 度（0.10g），設(shè)計(jì)地震分組為第三組，建筑場地類別為 II 類，框架抗震等級為三級。工程立面如圖 1 所示。經(jīng)有關(guān)部門檢測，因4 層 1/4～5/A～C 軸間樓板沿 1/4 軸負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層超出允許偏差 38 mm 最大，為保證結(jié)構(gòu)工程的安全使用，本文考慮荷載最不利因素，在 4 層 1/4～5/A～C 軸間樓板沿 1/4 軸樓板原位進(jìn)行了安全性靜載檢驗(yàn)。

圖1 工程立面圖

2 現(xiàn)場試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備和加載

考慮荷載最不利因素條件下，現(xiàn)場對該公寓樓 4 層4～1/4/A～C 軸間樓板、1/4～5/A～C 軸間樓板進(jìn)行安全性靜載檢驗(yàn)時(shí)需對 3～1/3/A～C 軸間樓板、4～1/4/A～C 軸間樓板、1/4～5/A～C 軸間樓板、1/5～6/A～C 軸間樓板同時(shí)加載。具體加載布置圖如圖 2 所示（圖中陰影處梁支座為 1/4 軸支座，斜線板為需要同時(shí)加載的板）。

圖2 加載位置示意圖（單位：mm）

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、圖集對樓面恒荷載進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，公寓樓面活荷載按 2.0 kN/m2取值，陽臺(tái)樓面活荷載按2.5 kN/m2取值，衛(wèi)生間樓面活荷載按 2.5kN/m2取值。依據(jù) GB/T 50784－2013《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和 GB 50009－2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，安全性靜載檢驗(yàn)的檢驗(yàn)荷載應(yīng)采用承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值［3］，經(jīng)計(jì)算，公寓地面為 9.22 kN/m2，陽臺(tái)地面為 11.12 kN/m2，衛(wèi)生間地面為 17 kN/m2；本試驗(yàn)采用水為加載重物，在樓板底面短跨支座及跨中位置設(shè)置百分表。加載分 10 級，其中第 1 級為板自重狀態(tài)，每級荷載持荷時(shí)間嚴(yán)格按 GB/T 50152－2012《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定執(zhí)行。加載現(xiàn)場如圖 3～8 所示。

圖3 第二次加載

圖6 第八次加載

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

在構(gòu)件安全性檢驗(yàn)荷載作用下，4～1/4/A～C 軸間樓板在加載至第 6 級時(shí)板底發(fā)現(xiàn)開裂，開裂位置均為板底線盒處，裂縫寬度最大處為 0.10 mm，加載至第 10 級時(shí)，裂縫寬度最大處為 0.15 mm，卸載后裂縫寬度最大處為 0.12 mm；1/4～5/A～C 軸間樓板在加載至第 5 級時(shí)板底發(fā)現(xiàn)開裂，開裂位置均為板底線盒處，裂縫寬度最大處為 0.11 mm，加載至第 10 級時(shí)，裂縫寬度最大處為0.17 mm，卸載后裂縫寬度最大處為 0.13 mm。實(shí)測撓度值均小于相應(yīng)的理論計(jì)算值，各級荷載作用下?lián)隙葘?shí)測值和樓板板的開裂情況如表 1～2 所示。（表中撓度均為外加荷載所產(chǎn)生的短期撓度，不含初始撓度）所示；實(shí)測撓度與荷載基本保持線性關(guān)系，具體各級荷載與撓度實(shí)測值關(guān)系曲線如圖 9 所示（圖中 1 號板為 4～1/4/A～C 軸間樓板，圖中 2 號板為 1/4～5/A～C 軸間樓板）；4～1/4/A～C 軸間樓板板底短跨方向百分表測得的構(gòu)件殘余撓度為 18.6 %，1/4～5/A～C 軸間樓板板底短跨方向百分表測得的構(gòu)件殘余撓度為 18.9 %，均不大于最大撓度的 20 %，所檢樓板安全性滿足要求。

圖9 荷載-撓度曲線

荷載級數(shù)公寓加載值/kN·m-2陽臺(tái)加載值/kN·m-2衛(wèi)生間加載值/kN·m-2撓度/mm開裂情況裂縫寬度/mm 備注1 0 0 0 未開裂 板自重2 0.8 1.2 2.4 0.18 未開裂3 0.8 1.2 2.4 0.33 未開裂4 0.5 0.6 2.4 0.42 未開裂5 0.5 0.6 2.4 0.51 未開裂6 0.6 0.7 0.6 0.63 開裂 0.10 7 0.6 0.7 0.6 0.73 開裂 0.11 8 0.6 0.7 1.2 0.89 開裂 0.12 9 0.6 0.7 1.2 1.04 開裂 0.13 10 0.6 0.7 1.2 1.18 開裂 0.15卸載 0.22 開裂 0.12 卸載

荷載級數(shù)公寓加載值/kN·m-2陽臺(tái)加載值/kN·m-2衛(wèi)生間加載值/kN·m-2撓度/mm開裂情況裂縫寬度/mm備注1 0 0 0 未開裂 板自重2 0.8 1.2 2.4 0.20 未開裂3 0.8 1.2 2.4 0.42 未開裂4 0.5 0.6 2.4 0.55 未開裂5 0.5 0.6 2.4 0.67 開裂 0.11 6 0.6 0.7 0.6 0.81 開裂 0.12 7 0.6 0.7 0.6 0.96 開裂 0.14 8 0.6 0.7 1.2 1.14 開裂 0.14 9 0.6 0.7 1.2 1.34 開裂 0.15 10 0.6 0.7 1.2 1.53 開裂 0.17卸載 0.29 開裂 0.13 卸載

本次試驗(yàn)是在原位情況下進(jìn)行，四周支座為框架梁，試驗(yàn)過程中需考慮支座下沉的情況，因此撓度數(shù)據(jù)處理需要考慮支座的影響［4］，消除支座沉降影響后實(shí)測的跨中最大撓度、考慮自重等修正后的跨中最大撓度如式（1）～式（3）所示［5］，具體計(jì)算結(jié)果如表 3 所示。

檢測部位 撓度/mm 結(jié)論4 層 4～1/4/A～C軸間樓板短跨方向理論計(jì)算值 4.62 滿足規(guī)范要求實(shí)測值 1.18 4 層 1/4～5/A～C軸間樓板短跨方向理論計(jì)算值 4.62 滿足規(guī)范要求實(shí)測值 1.53

3 試驗(yàn)分析

該工程 4 層 4～1/4/A～C 軸間樓板、1/4～5/A～C 軸間樓板未產(chǎn)生明顯破壞現(xiàn)象，實(shí)測撓度值小于相應(yīng)的理論計(jì)算值，實(shí)測撓度與荷載基本保持線性關(guān)系，板底短跨及長跨方向百分表測得的構(gòu)件殘余撓度均不大于最大撓度的 20 %，依據(jù) GB/T 50784－2013《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第 12.2.14-2 條靜載檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)評定規(guī)定：在構(gòu)件安全性檢驗(yàn)荷載作用下，當(dāng)受檢構(gòu)件無明顯破壞跡象，實(shí)測撓度值滿足下列條件之一時(shí)，可評定受檢構(gòu)件安全性滿足要求。①實(shí)測撓度值小于相應(yīng)的理論計(jì)算值；②實(shí)測撓度與荷載基本保持線性關(guān)系；③構(gòu)件殘余撓度不大于最大撓度的 20 %。該工程所檢 4 層4～1/4/A～C 軸間樓板、1/4～5/A～C 軸間樓板安全性滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

本文結(jié)合實(shí)際工程，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，考慮荷載最不利因素情況下，采用分級加載方式對現(xiàn)澆板進(jìn)行加載，試驗(yàn)樓板在承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值的作用下，未產(chǎn)生明顯破壞，實(shí)測撓度值小于相應(yīng)的理論計(jì)算值，實(shí)測撓度與荷載基本保持線性關(guān)系，構(gòu)件殘余撓度不大于最大撓度的 20 %。依據(jù) GB/T 50784－2013《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第 12.2.14-2 條靜載檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)評定規(guī)定，該工程所檢 4 層 4～1/4/A～C 軸間樓板、1/4～5/A～C 軸間樓板安全性滿足規(guī)范要求，可按原設(shè)計(jì)功能安全使用，試驗(yàn)結(jié)果與理論基本相吻合，為后續(xù)類似工程提供參考。Q