■ 朱 煒 ZHU Wei

0 引言

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50068—2001)中指出，建筑結(jié)構(gòu)的可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力，對(duì)其概率的度量稱為結(jié)構(gòu)可靠度。這里“規(guī)定的時(shí)間”，一般是指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，對(duì)既有建筑而言，一般是指后續(xù)使用年限；“規(guī)定的條件”是指正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常的使用條件，不包括人為過失的影響；“預(yù)定的功能”則是在正常施工和使用時(shí)能承受可能出現(xiàn)的各種作用（即安全性），在正常使用時(shí)具有良好的工作性能（即適用性），在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性，以及在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。

由建筑結(jié)構(gòu)的可靠性定義可以看出，一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)要完成“預(yù)定的功能”，必須在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和正常維護(hù)的條件下進(jìn)行，而在實(shí)際工程中，人們往往只重視正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用，對(duì)正常維護(hù)這個(gè)規(guī)定的條件有所忽視。事實(shí)上，在工程中經(jīng)常會(huì)遇到許多由于缺少日常維護(hù)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力失效的情況。本文將結(jié)合案例分析其由于缺少日常維護(hù)管理而導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫的情況。

1 工程概況

普陀區(qū)某過街樓為一幢單層的鋼筋混凝土梁柱結(jié)構(gòu)房屋，建造于上世紀(jì)80年代。房屋東西向總長(zhǎng)約8.30m，南北向總寬約14.90m，室外地坪至過街樓樓面總高約4.10m。過街樓的柱網(wǎng)軸線尺寸分別為8.3m×3.5m、8.30m×4.00m、8.30m×5.40m，混凝土柱截面尺寸均為250mm×250mm，南北向混凝土連梁及軸封口梁截面尺寸均為250mm×350mm，東西向混凝土主梁的截面尺寸為250mm×900mm，屋面為160mm厚的現(xiàn)澆混凝土樓板。其中，過街樓的混凝土梁均為上翻梁，混凝土梁板與混凝土柱之間為二次澆筑，其節(jié)點(diǎn)不是整澆節(jié)點(diǎn)，而是混凝土梁擱置在混凝土柱頂，擱置長(zhǎng)度僅為70～100mm（圖1、2）。

本世紀(jì)初，使用單位在該過街樓的一層局部增設(shè)了填充墻，圍成商鋪和門房使用。使用不久即發(fā)現(xiàn)該過街樓的一側(cè)混凝土柱頂開裂，橫向混凝土主梁的跨中頂部也出現(xiàn)了明顯的垂直裂縫。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

2.1 結(jié)構(gòu)布置與主要構(gòu)件截面尺寸檢測(cè)

由于委托方未提供過街樓的相關(guān)圖紙資料，我們對(duì)過街樓的建筑、結(jié)構(gòu)布置情況及主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，測(cè)繪結(jié)果如圖1、2所示。

圖1 過街樓建筑平面示意圖

2.2 過街樓混凝土強(qiáng)度和配筋檢測(cè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，采用回彈法對(duì)房屋的部分混凝土柱、梁的強(qiáng)度進(jìn)行抽樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明實(shí)測(cè)混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度達(dá)到了C20的要求。對(duì)混凝土柱、梁的配筋進(jìn)行檢測(cè)，混凝土柱縱向配筋4φ16，箍筋φ6@200，無加密區(qū)；混凝土梁的梁底配筋為4φ25，梁頂配筋為216，箍筋為φ6@200。

圖2 過街樓結(jié)構(gòu)平面示意圖

2.3 過街樓損傷情況調(diào)查

對(duì)過街樓主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，結(jié)果表明過街樓目前存在的主要問題是：①在③軸位置主梁擱置處的混凝土柱柱頂處，局部混凝土碎裂（圖3）；②沿②軸處，東西向混凝土主梁存在豎向貫穿裂縫，裂縫由梁頂垂直向下延伸至樓板，寬度在0.5～2.0mm之間，上寬下窄（圖4）。

2.4 過街樓樓板板底相對(duì)高差測(cè)量

圖3 混凝土柱柱頂裂縫

圖4 混凝土梁梁頂垂直裂縫

采用全站儀測(cè)量該過街樓樓板板底的相對(duì)高差，以反映過街樓屋面的變形情況，測(cè)量結(jié)果包括原始施工誤差、測(cè)量誤差和累計(jì)總體變形在內(nèi)（圖5）。由測(cè)量結(jié)果可知，在測(cè)量范圍內(nèi)，屋面南北向無明顯的變形規(guī)律，東西向則為東側(cè)相對(duì)較低，③軸處比②軸處樓板低約13～37mm，平均值約為30mm。這說明由于柱頂?shù)幕炷灵_裂，東西向混凝土主梁東端出現(xiàn)了一定下?lián)犀F(xiàn)象，以②軸作為支撐點(diǎn)，東西向混凝土主梁的撓度達(dá)到1/165左右。

3 損傷原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和調(diào)查可知，過街樓目前存在較嚴(yán)重的裂縫損傷和變形情況，無論是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫寬度還是混凝土主梁的變形，均超過了《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50292—2015）中混凝土構(gòu)件安全性鑒定要求的du級(jí)。因此，該過街樓存在較嚴(yán)重的安全隱患，需要馬上對(duì)其進(jìn)行維修和加固處理。

在對(duì)其進(jìn)行維修加固處理前，首先應(yīng)對(duì)其產(chǎn)生裂縫損傷和變形的原因進(jìn)行分析，防止今后再次發(fā)生類似事故。

圖5 過街樓樓板板底相對(duì)高差示意圖

調(diào)查結(jié)果表明，該過街樓混凝土構(gòu)件裂縫和變形的出現(xiàn)時(shí)間較不尋常。該樓建造于上世紀(jì)80年代，正常使用至本世紀(jì)初，均無明顯的損壞現(xiàn)象；裂縫是在梁下砌筑了填充墻后出現(xiàn)的。

從正常的結(jié)構(gòu)受力分析，在梁下砌墻后，梁上的部分荷載可以通過填充墻傳遞至地基，無論是過街樓的混凝土梁還是混凝土柱，其承擔(dān)的荷載均有所降低，因此，填充墻的砌筑應(yīng)該不是造成過街樓混凝土梁、柱裂縫的原因。同時(shí)，對(duì)過街樓結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力驗(yàn)算分析結(jié)果表明，在正常使用條件下，按實(shí)測(cè)的混凝土強(qiáng)度和配筋，即使按上人屋面的荷載考慮，混凝土梁、柱的承載力、柱頂?shù)木植渴軌撼休d力均滿足要求。這也解釋了為什么在過街樓早期使用過程中未發(fā)生明顯損壞的原因。

然而，在改建后，在混凝土構(gòu)件承受荷載明顯減小的情況下卻出現(xiàn)了損傷現(xiàn)象，其原因與原結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工關(guān)系不大，而應(yīng)與后期使用過程的荷載變化有關(guān)。

進(jìn)一步調(diào)查結(jié)果表明，該屋面存在明顯的積水痕跡（圖5）。同時(shí)，用戶也反映，該屋面逢雨天會(huì)有明顯的積水現(xiàn)象。實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該屋面混凝土梁與混凝土板交接處預(yù)留的排水口由于長(zhǎng)期未清理，已基本被全部堵塞。由于該過街樓屋面的混凝土梁均為反梁，當(dāng)排水口被堵塞后，屋面的積水無處可排，當(dāng)雨量較大時(shí)，就會(huì)在屋面出現(xiàn)較深的積水?？紤]到該混凝土梁上翻高度達(dá)到750mm左右，則理論上積水深度也會(huì)達(dá)到750mm，該附加荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)計(jì)考慮的屋面荷載。

驗(yàn)算結(jié)果表明，當(dāng)考慮發(fā)生屋面積水等不利工況時(shí)，由于東西向混凝土梁在③軸處混凝土柱頂?shù)臄R置長(zhǎng)度相對(duì)較短（僅為70～100mm），在較大的荷載作用下，③軸處柱頂混凝土局部受壓承載力不足，使得柱頂局部混凝土被壓壞，并發(fā)生較大的壓縮變形，從而導(dǎo)致東西向混凝土梁在③軸處的支座發(fā)生向下的位移。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，向下的位移平均達(dá)到了30mm。由于②軸處砌有磚墻，在③軸處梁端發(fā)生支座位移后，梁的受力狀態(tài)發(fā)生變化，該梁由原來的簡(jiǎn)支梁變成②軸磚墻（位于梁跨中）中支座的雙跨梁。②軸處主梁梁頂由受壓變?yōu)槭芾瓲顟B(tài)，在③軸處柱頂發(fā)生較大的壓縮變形后，②軸處梁截面承載力難以滿足要求，從而導(dǎo)致該處梁頂發(fā)生豎向貫穿裂縫，裂縫上寬下窄。

由以上的分析結(jié)果可知，該過街樓存在的損傷問題主要是由于房屋缺少日常維護(hù)造成排水口堵塞，使得屋面積水，導(dǎo)致屋面超載而形成的。

4 加固處理

鑒于該過街樓存在嚴(yán)重的損傷現(xiàn)象，已難以滿足安全性的使用要求，決定采用擴(kuò)大截面法對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行加固處理，同時(shí)，要求物業(yè)管理部門定期對(duì)該屋面的排水系統(tǒng)進(jìn)行清理，避免堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。加固后至今，該過街樓的使用狀況良好，未發(fā)現(xiàn)新的損傷現(xiàn)象。

5 結(jié)論

由以上的事故案例分析，我們可以得出如下結(jié)論：

（1）要確保房屋結(jié)構(gòu)的安全使用，除了要保證其正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用外，也要注重房屋結(jié)構(gòu)日常的維護(hù)工作，特別是屋面積水問題。對(duì)于某些特殊的結(jié)構(gòu)，如果不能及時(shí)解決屋面積水問題，會(huì)造成較大的附加荷載。當(dāng)其作用效應(yīng)超出混凝土構(gòu)件的抗力后，就會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的破壞。

（2）對(duì)于某些特殊的結(jié)構(gòu)，除了要注重混凝土構(gòu)件本身的承載力外，還需要注意其局部受壓承載力，在某些不利情況下，可能會(huì)發(fā)生局部受壓破壞。