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钢框架结构厂房组合楼板安全性检测及裂缝分析

2021-12-10

智能城市 2021年21期
关键词:板面保护层楼板

余 彬

(广东稳固检测鉴定有限公司,广东广州 510000)

在某三层钢框架结构厂房建设过程中,第二、三层组合楼板在混凝土浇捣完工约4 d后,钢柱之间、梁顶上等支座部位出现通长裂缝,部分楼板出现不规则裂缝,沿长短向出现通长裂缝。为明确楼板裂缝的开裂原因、了解组合楼板现时的安全程度,对厂房进行检测鉴定,根据《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344—2019)及委托方要求,本次鉴定抽检样本最小容量按检测类别B进行抽检。

1 厂房资料

厂房由某设计院设计于2020年,2021年封顶,三层钢框架结构,预制桩基础,主体结构采用方钢柱承重,焊接H型钢梁支承压型钢板混凝土组合楼板,焊接H型钢梁、槽钢檩条支承保温彩钢瓦屋面,四周外墙采用彩钢瓦覆盖围护,室内隔墙采用加气混凝土砌块,厂房平面呈矩形状,大门向北,建筑面积约48 222.00 m2。

2 裂缝检查

对裂缝检查结果进行统计,按照不同裂缝所处的位置及分布特征,对厂房首层地面及二、三层楼板板面中不同位置存在的裂缝进行归类。

(1)首层地面。

地面沿施工缝出现的开裂现象,裂缝方向与施工缝走向相同,一般长度较长、缝宽较大;现场选取代表性的裂缝位置进行钻芯取样,由钻取的芯样可知,施工缝接搓面垂直平整、完全分离。地面非施工缝处局部出现的开裂现象,缝宽约0.5~1.1 mm,缝长约0.6~10 m。

(2)二、三层楼板面。

楼板板面在支座处沿主梁边出现通长裂缝,现场选取代表性的裂缝位置进行钻芯取样,由钻取的芯样可知,裂缝已贯穿楼板。

楼板裂缝贯通如图1所示。

图1 楼板裂缝贯通

楼板板面在钢柱角位、洞口角位处出现开裂现象。楼板板面在楼板中部出现缝宽约0.2~0.4 mm的不规则开裂现象。楼板板面出现大面积不规则的细微裂缝,属于表面裂缝,裂缝宽度较细,且纵横交错,呈龟裂状,形状没有任何规律。

第二层楼板面裂缝分布及形状如图2所示。

图2 第二层楼板面裂缝分别及形状

3 检测情况

3.1 结构布置、构件截面尺寸检查

现场对厂房的结构平面布置情况进行检查、量测,其平面布置及柱网尺寸与设计图纸基本相符。采用钢尺、卷尺、超声波测厚仪对部分方钢柱、钢梁截面尺寸、组合楼板厚度进行检测,抽检的钢柱、钢梁构件截面尺寸及组合楼板厚度均满足图纸设计要求。

3.2 钢结构安装工程施工质量检测

(1)钢柱垂直度检测。

现场使用全站仪对部分钢柱垂直度进行检测,检测结果表明,抽检钢柱共32个,其中5个构件满足规范允许偏差要求,27个构件不满足规范允许的偏差要求,合格率为15.6%,不满足《钢结构工程施工质量验收标准》(GB 50205—2020)中“合格率大于或等于80%,最大值不超过允许偏差值1.2倍”的要求。

(2)钢梁挠度检测。

现场采用全站仪对部分钢梁挠度进行检测,检测结果显示,挠度最大的构件为三层B×3~C×3位置处梁,挠度为构件计算跨度的1/433(规范限值1/400),抽检32个构件挠度均符合《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)限值要求。

3.3 组合楼板检测

(1)混凝土强度检测。

现场采用钻芯法对部分组合楼板混凝土进行钻芯取样,共计抽检32个芯样,芯样在自然干燥状态下进行混凝土抗压强度检测,按《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(JGJ/T 384—2016)评定,结果显示抽检实测混凝土强度为26.5~36.4 MPa,32个构件数据平均值为30.6 MPa,最大值与最小值相差9.9 MPa,抽检的19个构件混凝土抗压强度满足设计要求,13个构件混凝土抗压强度不满足设计要求,但其抗压强度与设计强度差均在5 MPa之内。

(2)楼板板面钢筋配置检测。

现场采用无损和局部破损结合的方法对部分组合楼板面的钢筋配置进行检测,共计抽检32个板构件,其中8个板构件板面钢筋间距符合设计要求,24个板构件板面钢筋间距不符合设计要求,且不符合设计要求的构件其偏差值均为正偏差(实测钢筋间距比原设计间距偏大),偏差值为12~31 mm;检测还发现楼板板面未按设计图纸要求配置抗裂钢筋。

(3)楼板板面钢筋保护层厚度检测。

现场采用电磁波感应法对部分楼板面的钢筋保护层厚度进行检测,共抽检32个板构件,测点数192个,保护层厚度为11~87 mm,其中12个测点符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2015)要求,合格率为6.3%,180个测点不符合规范要求,不符合规范要求测点的偏差值均为正偏差(实测钢筋保护层比原设计保护层偏厚),偏差值为9~72 mm,大部分板面钢筋保护层厚度远大于原设计要求,推断楼板面筋已下移至板中部或底部,导致板面实际无钢筋。

4 结构复核验算

4.1 原设计图纸复核

采用PKPM系列计算软件对二、三层楼板的原设计图纸进行复核(按照原设计图纸的板厚、保护层厚度、混凝土强度及荷载),其承载力均满足国家现行相关规范要求。

4.2 现状复核

采用PKPM系列计算软件对二、三层楼板的现状进行复核(按照实测的板厚、保护层厚度、混凝土强度及荷载),抽检的个别钢筋混凝土板构件板面支座负筋承载力不满足规范要求。

5 构件安全性等级评定

依据《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144—2019),混凝土构件安全性等级按承载能力、构造和连接两个项目评定,取其中较低等级作为构件的安全性等级。

(1)承载能力。

该房屋二、三层抽检的个别钢筋混凝土板构件板面支座负筋承载力不满足规范要求。

(2)构件构造。

检测的大部分板构件板面受力钢筋的保护层厚度远大于原设计要求,抽检的部分板构件混凝土抗压强度稍低于原设计要求,较多楼板构件板面钢筋间距不符合设计要求,楼板板面未按设计图纸设置抗裂钢筋。

综合现场检查和检测情况结果,依据《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144—2019),房屋抽检的32个板构件中,2个板构件的安全性等级评定为d级,极不符合国家现行标准的安全性要求,已严重影响安全;其余30个板构件安全性等级均评定为c级,不符合国家现行标准的安全性要求,影响安全。

6 原因分析

根据以上检测结果及计算复核结果,结合楼板出现裂缝的时间、部位、形状、特征进行综合分析。

(1)楼板板面沿主梁出现通长裂缝的主要原因是楼板施工过程未按图纸设置附加抗裂钢筋;施工操作不当造成楼板面筋间距变大、下沉,楼板板面钢筋保护层增大、承载力降低;抗拉钢筋不能充分发挥作用,砼无法承受拉力,混凝土凝固硬化后,在砼自重作用下,主钢梁处楼板主要受负弯矩作用,导致楼板出现开裂现象。

(2)楼板板面在钢柱角位、洞口角位处出现开裂现象或板中出现不规则开裂现象的主要原因是在边角位处,混凝土容易产生应力集中现象,日常温度变化导致此处楼板在温度应力作用下收缩变形产生裂缝;楼板板面未设置抗裂钢筋、通长钢筋又下移、保护层严重偏厚,致使其不能有效抵抗应力作用,也是导致楼板出现上述裂缝的原因之一。

(3)楼板板面有大面积不规则细微裂缝,主要是楼板混凝土成型后,养护不当,受环境影响表面水分散失快而产生的干缩裂缝。

(4)首层地面施工缝开裂的原因主要是施工缝接槎未采取相应措施,新旧混凝土衔接不紧密,施工缝位置成为温度、收缩、荷载作用下的应力、应变释放点,导致施工缝形成一定宽度的裂缝;首层地面非施工缝处局部出现的开裂现象主要是地面下方土层局部有不均匀沉降所致。

7 处理意见

(1)建议聘请有资质的设计单位及施工单位按规范要求对房屋损坏部位进行修缮处理。

(2)对楼板裂缝采用高压灌注改性环氧树脂合缝处理。

(3)对施工质量不满足规范或图集要求的部位,应当给予加固、维修处理。

(4)对承载力不满足规范要求的构件应加固处理。

8 结语

组合楼板在钢结构建筑中被广泛应用,具有强度高、刚度大、施工方便快捷等特征。但钢筋混凝土的部分施工质量亦应严格把控,现场必须严格按设计、规范要求进行施工,确保压型钢板及钢筋混凝土共同受力。楼板出现的裂缝应及时查明原因,对存在隐患部位进行有效处理,确保构件安全。

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