江秋建

(1.福建省建筑科學(xué)研究院　福建福州　350025;2.福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　福建福州　350025)

?

某工業(yè)廠房屋面梁開裂檢測(cè)鑒定及原因分析

江秋建

(1.福建省建筑科學(xué)研究院福建福州350025;2.福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室福建福州350025)

通過具體工程實(shí)例，介紹工業(yè)廠房屋面梁開裂檢測(cè)鑒定及原因分析過程。首先對(duì)設(shè)計(jì)竣工圖進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，判斷廠房設(shè)計(jì)圖紙是否符合規(guī)范要求，然后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)框架柱、梁等構(gòu)件施工質(zhì)量及工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，最后在圖紙復(fù)核驗(yàn)算、施工質(zhì)量、現(xiàn)狀檢測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合廠房使用過程相關(guān)資料，分析屋面梁開裂原因，并總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

裂縫；檢測(cè)鑒定；施工質(zhì)量；圖紙復(fù)核

0　引言

在工程實(shí)踐中經(jīng)常會(huì)遇到各種項(xiàng)目的檢測(cè)，其中工程質(zhì)量檢測(cè)和梁板開裂原因分析的委托是占比較大的，它涉及到建筑物后續(xù)的安全與正常使用，也關(guān)系到項(xiàng)目相關(guān)單位的利益。當(dāng)工程質(zhì)量出現(xiàn)問題的時(shí)候，經(jīng)常引起各方糾紛甚至對(duì)簿公堂。因此如何檢測(cè)鑒定并作出讓人信服的結(jié)論顯得尤為重要。通過具體工程實(shí)例，介紹工業(yè)廠房屋面梁開裂檢測(cè)鑒定及原因分析過程，希望對(duì)類似的工程提供一些參考。

1　工程概況

某廠房為多層現(xiàn)澆鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約為4 500m2，共分為2個(gè)結(jié)構(gòu)單元，檢測(cè)時(shí)尚未投入使用。該廠房(7-16)-(1/A0-A)軸區(qū)域屋面結(jié)構(gòu)圖見圖1，屋面板上放置多個(gè)生產(chǎn)所需的罐體，見圖2、圖3，廠房正式投入使用時(shí)罐體內(nèi)均儲(chǔ)水。為試運(yùn)行生產(chǎn)系統(tǒng)，建設(shè)單位于3月22日上午開始灌注自來水，對(duì)(7-13軸)的罐體POl-1#至Pol-6#同時(shí)灌注。3月23日上午發(fā)現(xiàn)這6個(gè)罐體內(nèi)進(jìn)水量不一，于是對(duì)(7-9軸)的罐體Pol-1#、Pol-2#先注水加滿后再分別對(duì)罐體(9-11軸)的罐體Pol-3#、Pol-4#和(11-13軸)的罐體Pol-5#、Pol-6#注水直至加滿為止。3月27日中午施工單位現(xiàn)場(chǎng)施工人員發(fā)現(xiàn)(7-16)-(1/A0-A)軸區(qū)域內(nèi)多處屋面梁開裂，典型照片見圖4，當(dāng)天下午立即開始將6個(gè)罐體的水同時(shí)排出，至3月28日罐體的水全部排完。設(shè)備平臺(tái)POl-1#至Pol-6#每個(gè)罐體重量為4t，容量為40m3。罐體底部基座為100mm厚水泥砂漿。(13-14)軸區(qū)間目前安裝的2個(gè)罐體MD1-1#， MD1-2#，每個(gè)罐體重量為5.5t，容量為34m3，通過鋼管支撐于屋面，當(dāng)時(shí)尚未注水。由于施工單位、設(shè)計(jì)單位等各方對(duì)屋面梁的開裂原因存在不同意見，同時(shí)對(duì)施工質(zhì)量存在爭(zhēng)議，我單位對(duì)設(shè)計(jì)竣工圖進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，判斷廠房設(shè)計(jì)圖紙是否符合規(guī)范要求，然后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)框架柱、梁等構(gòu)件施工質(zhì)量及工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，最后在圖紙復(fù)核驗(yàn)算、施工質(zhì)量、現(xiàn)狀檢測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合(7-16)-(1/A0-A)軸區(qū)域內(nèi)屋面安裝、試載過程說明及其他相關(guān)資料，分析屋面梁開裂原因。

2　圖紙復(fù)核驗(yàn)算

依據(jù)房屋設(shè)計(jì)時(shí)期的國(guó)家相關(guān)結(jié)構(gòu)規(guī)范及建設(shè)單位提供的設(shè)計(jì)圖紙、地質(zhì)勘察報(bào)告及相關(guān)資料對(duì)該廠房整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，判斷該廠房設(shè)計(jì)圖紙結(jié)構(gòu)承載能力是否滿足規(guī)范要求。

(1)根據(jù)建設(shè)單位提供的設(shè)計(jì)施工圖進(jìn)行分析，該廠房房屋高度未超過規(guī)范限值要求，該車間標(biāo)高9m處設(shè)備層平面大開洞，樓板局部不連續(xù)，側(cè)向剛度不連續(xù)，為平面不規(guī)則及豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，該車間Ⅱ區(qū)全長(zhǎng)69.7m，設(shè)計(jì)為平面不規(guī)則及豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)。房屋總長(zhǎng)約100m，設(shè)計(jì)在(6)～(7)軸間設(shè)置縫寬為100mm的變形縫，在(13)～(14)軸間設(shè)后澆帶進(jìn)行補(bǔ)償，基本滿足規(guī)范對(duì)變形縫的要求。

(2)該廠房持力層為中風(fēng)化粉砂巖層，2個(gè)結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)采用鉆孔擴(kuò)底灌注樁及局部柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，不滿足建造時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]GB 50011-2001(2008)第3.3.4.2條同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基部分采用樁基的規(guī)定。根據(jù)建設(shè)單位提供的設(shè)計(jì)施工圖及巖土工程報(bào)告進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算、分析，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的承載力、樁基礎(chǔ)的單樁豎向承載力與樁身強(qiáng)度符合規(guī)范要求。

(3)根據(jù)建設(shè)單位提供的設(shè)計(jì)施工圖及委托方和設(shè)計(jì)院提供的設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算、分析，框架柱、梁、板承載能力可滿足規(guī)范要求；按彈性方法計(jì)算的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移角未超過規(guī)范限值要求；抗震構(gòu)造措施上，框架柱梁截面尺寸、柱軸壓比、柱梁的縱筋配置、柱箍筋加密區(qū)的體積配筋率、柱梁箍筋加密區(qū)的箍筋肢距等可滿足規(guī)范要求。

以上驗(yàn)算結(jié)果表明設(shè)計(jì)圖紙無偏差，可以排除設(shè)計(jì)方面對(duì)梁開裂造成的影響。

3　施工質(zhì)量檢測(cè)

(1)根據(jù)目前狀況對(duì)(7-16)-(1/A0-A)軸區(qū)域內(nèi)8.970m標(biāo)高處梁采用超聲回彈綜合法[2]結(jié)合鉆芯修正[3]進(jìn)行現(xiàn)齡期砼強(qiáng)度檢測(cè)，其余部位梁采用回彈法[4]進(jìn)行現(xiàn)齡期砼強(qiáng)度檢測(cè)，框架柱采用回彈法或回彈法結(jié)合鉆芯修正來進(jìn)行現(xiàn)齡期砼強(qiáng)度檢測(cè)，均采用批量檢測(cè)方式進(jìn)行。

所檢82根柱的現(xiàn)齡期砼強(qiáng)度推定值為<10MPa～45.7MPa，其中46根柱的砼現(xiàn)齡期強(qiáng)度推定值低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C25。所檢107根梁的現(xiàn)齡期砼強(qiáng)度推定值為<10MPa～32.8MPa，其中83根梁的砼現(xiàn)齡期強(qiáng)度推定值低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C25。由于部分檢測(cè)批的批標(biāo)準(zhǔn)差超過規(guī)范允許值，部分構(gòu)件的砼強(qiáng)度推定值小于10MPa，該類檢測(cè)批的砼強(qiáng)度無法按批推定。

⑵抽取部分框架柱、梁構(gòu)件進(jìn)行鋼筋分布檢測(cè)(指柱縱筋、梁底主筋分布及柱、梁箍筋間距檢測(cè))，鋼筋數(shù)量及箍筋間距采用鋼筋掃描儀進(jìn)行掃描，鑿開部分砼保護(hù)層用游標(biāo)卡尺實(shí)測(cè)鋼筋內(nèi)徑確定鋼筋直徑。框架柱、主梁的檢測(cè)數(shù)量根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[5](GB/T 50344-2004)中的B類進(jìn)行抽取，次梁的檢測(cè)數(shù)量根據(jù)A類進(jìn)行抽取。

7根所檢柱檢測(cè)部位主筋根數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，角筋規(guī)格大于設(shè)計(jì)值，其余22根符合設(shè)計(jì)要求。10根所檢梁檢測(cè)部位主筋根數(shù)或鋼筋規(guī)格不符合設(shè)計(jì)要求，其余84根符合設(shè)計(jì)要求。38根所檢柱的箍筋分布或箍筋規(guī)格不符合設(shè)計(jì)要求，其余9根符合設(shè)計(jì)要求。58根所檢梁的箍筋分布或箍筋規(guī)格不符合設(shè)計(jì)要求，其余33根符合設(shè)計(jì)要求。

(3)截取2組鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，所檢2組鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)符合HRB400要求。

以上檢測(cè)結(jié)果表明施工單位施工在砼強(qiáng)度、主筋、箍筋配筋項(xiàng)目上均存在部分構(gòu)件達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可能造成梁開裂，需結(jié)合計(jì)算模型進(jìn)行綜合分析再下結(jié)論。

4　屋面梁開裂原因分析

混凝土結(jié)構(gòu)常見的裂縫分為以下幾類[6]：(1)荷載裂縫(2)溫度裂縫(3)收縮裂縫(4)地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫(5)鋼筋銹蝕引起的裂縫?；炷亮芽p產(chǎn)生的主要原因有以下幾條[6]：(1)材料使用不當(dāng)(2)施工控制不當(dāng)(3)設(shè)計(jì)偏差(4)使用不當(dāng)，超載(5)其他原因：體現(xiàn)在混凝土使用中的高溫、高腐蝕環(huán)境；使用中隨意改變結(jié)構(gòu)的使用導(dǎo)致荷載受力出現(xiàn)問題；不注意清除常年積灰，凍脹凍融，反復(fù)荷載的疲勞作用等。

(7-16)-(1/A0-A)軸區(qū)域內(nèi)除(7)、(16)軸外的數(shù)字軸框架梁均開裂，(7～11)-(1/A0)軸梁開裂，(10-11)-(A) 、(14-15)-(A)軸梁開裂，所檢砼梁裂縫寬度測(cè)讀值最大為1.20mm，該區(qū)域內(nèi)典型主梁裂縫分布示意圖見圖5。從(7-16)-(1/A0-A)屋面梁裂縫形態(tài)看，主梁在兩端處出現(xiàn)八字形裂縫，呈現(xiàn)典型的斜截面承載力不足導(dǎo)致開裂的特征，現(xiàn)場(chǎng)未見鋼筋銹蝕現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)周邊地面局部沉陷或開裂，上部結(jié)構(gòu)墻體未出現(xiàn)明顯的不均勻沉降裂縫，因此可判斷該裂縫為荷載裂縫。

該廠房尚未投入使用，現(xiàn)場(chǎng)檢查未見高溫、高腐蝕環(huán)境，未見積灰，凍脹凍融或反復(fù)荷載的疲勞作用，圖紙復(fù)核驗(yàn)算結(jié)果表明設(shè)計(jì)圖紙無偏差。

檢測(cè)結(jié)果表明(7-16)-(1/A0-A)軸區(qū)域所檢屋面梁的現(xiàn)齡期砼強(qiáng)度均低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C25，且普遍低于C15，所檢的7根橫向框架主梁中有6根梁底主筋配筋面積小于設(shè)計(jì)值，所檢的4根橫向框架主梁箍筋分布中有3根主梁箍筋間距實(shí)測(cè)值為130mm～138 mm，大于設(shè)計(jì)值(100mm)，其中(12)、(13)軸實(shí)測(cè)箍筋直徑均為8mm，小于設(shè)計(jì)直徑10mm。(7-16)-(1/A0-A)軸區(qū)域屋面梁實(shí)際砼強(qiáng)度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C25，不符合建造時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[7](GB 50010-2002)第4.1.2條規(guī)定(即鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15，當(dāng)采用HRB400級(jí)鋼筋時(shí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20)，實(shí)測(cè)部分構(gòu)件實(shí)配鋼筋小于設(shè)計(jì)值，致使結(jié)構(gòu)承載能力大幅下降。按設(shè)計(jì)活載及實(shí)測(cè)的砼強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，發(fā)現(xiàn)大部分屋面梁承載能力不滿足規(guī)范要求。按現(xiàn)狀罐體位置、罐體試載荷載及實(shí)測(cè)的砼強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，發(fā)現(xiàn)大部分屋面梁承載能力不滿足規(guī)范要求。

建設(shè)單位及設(shè)計(jì)單位提供的荷載取值說明：(7-16)-(1/A0-A)軸區(qū)域屋面設(shè)備平臺(tái)(7)軸-(13)軸設(shè)計(jì)活荷載取20kN/m2，設(shè)備平臺(tái)(13)軸-(16)軸設(shè)計(jì)活荷載取15kN/m2。而根據(jù)屋面實(shí)際狀況，按現(xiàn)狀罐體位置、罐體試載荷載及設(shè)計(jì)砼強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，(7-13軸)區(qū)域產(chǎn)生的荷載效應(yīng)大于設(shè)計(jì)荷載下的荷載效應(yīng)，2根主梁計(jì)算所需箍筋及少數(shù)次梁計(jì)算所需主筋大于設(shè)計(jì)配筋，說明實(shí)際試水試驗(yàn)荷載超過原設(shè)計(jì)荷載即超載。如果其他條件不變，按實(shí)測(cè)的砼強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，大部分屋面梁承載能力不滿足規(guī)范要求。

施工質(zhì)量和試驗(yàn)荷載在不同情況下對(duì)屋面梁承載能力的影響會(huì)有所不同，見表1。

表1　施工質(zhì)量和試驗(yàn)荷載在不同情況下對(duì)屋面

從表格看出，施工質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)或試水試驗(yàn)荷載大于設(shè)計(jì)時(shí)均會(huì)造成屋面梁承載能力不滿足進(jìn)而出現(xiàn)裂縫，如果只有施工質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)會(huì)造成大部分屋面梁承載能力不滿足，如果只有試驗(yàn)荷載不符合設(shè)計(jì)則會(huì)造成少數(shù)梁承載能力不滿足，說明施工質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)對(duì)屋面梁承載能力的影響要大于試驗(yàn)荷載不符合設(shè)計(jì)時(shí)的影響。綜合以上分析及計(jì)算結(jié)果，(7-16)-(1/A0-A)屋面梁裂縫產(chǎn)生的主要原因?yàn)槭┕た刂撇划?dāng)，施工質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，次要原因?yàn)樵囁囼?yàn)荷載大于原設(shè)計(jì)荷載。

5　結(jié)語

通過本次工程質(zhì)量檢測(cè)及開裂原因分析， 對(duì)于此類工業(yè)廠房的建造及使用過程可以吸取一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn):

(1)各相關(guān)單位在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)管，保證施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(2)砼構(gòu)件成型后投入使用前應(yīng)抽取部分構(gòu)件對(duì)其施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

(3)廠房的恒、活載不得超過設(shè)計(jì)荷載，當(dāng)設(shè)備荷載變更應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)院進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，設(shè)計(jì)院復(fù)核驗(yàn)算通過后方可變更設(shè)備荷載。

(4)在廠房加載或使用中加強(qiáng)觀察和監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)梁板開裂等異常情況應(yīng)立即停止加載或使用并聯(lián)系相關(guān)單位進(jìn)行處理。

[1]GB 50011-2001 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[2]CECS 02-2005 超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2005.

[3]CECS 03-2007 鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2007.

[4]DBJ 13-71-2006 回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

[5]GB/T 50344-2004 建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

[6]張運(yùn)偉.淺談混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理與加固[J].山西建筑，2011，37(27)：39-40.

[7]GB 50010-2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

Detection and Identification of the roof Beam Crack of an Industrial Factory and Its Reason Analysis

JIANGQiujian

(1.Fujian Academy of Building Research Fuzhou 350025；2.Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology Fuzhou 350025)

This paper, through specific engineering examples, introduces the engineering quality detection and identification of an industrial factory and analyses the reasons of its roof beam crack.First, the design-built drawings are reviewed and checked in order to determine whether the factory design drawings are in compliance with regulatory requirements; then the construction quality and working conditions of frame columns, beams and other components in site are tested; finally, on the basis of checking the drawing review, construction quality, and monitoring the status, combining with the related information of the use of the factory, the paper analyzes the reasons of roof beam crack , and sums up the experience and lessons.

Crack;Detection and Identification; Construction Quality; Drawing Review

江秋建(1981.10-)男，工程師。

E-mail:20271572@qq.com

2016-04-27

TU37

A

1004-6135(2016)07-0050-04