王 勇 楊合慶 李今興 陳 勁

1. 杭州宋都房地產集團有限公司 浙江 杭州 310013；2. 浙江省建筑設計研究院 浙江 杭州 310006

當前在鋼筋混凝土民用住宅中，現澆混凝土樓板出現裂縫的現象較為普遍，已成為商品房質量糾紛、投訴的熱點問題。尤其近年各地均要求采用預拌混凝土，樓板裂縫發(fā)生的概率相對自拌混凝土更大[1-2]。

樓板裂縫從成因分析可分為荷載引起的裂縫、變形引起的裂縫兩大類[3]，進一步細分則有超載裂縫、沉降裂縫、溫度裂縫、混凝土自收縮裂縫、構造裂縫等[4]。已有不少科研技術人員針對樓板裂縫進行計算模擬，基本集中在溫度裂縫及收縮裂縫方面[5-7]。經過多年積累，樓板裂縫預防及處理措施也有了不少成熟的做法和經驗[8-9]。

本文針對一個發(fā)生樓板裂縫的具體工程實例進行全面剖析，探索了導致住宅大跨度樓板裂縫發(fā)生的一個容易被忽視的重大原因，同時也針對這類裂縫產生后的有效處理方案進行了介紹，并對后續(xù)住宅大跨度樓板的裂縫防治措施給出了建議。

1 工程概況

某住宅小區(qū)小高層采用現澆框架剪力墻結構體系，基礎采用PHC管樁。該項目部分結構板面層先出現少量裂縫，并在一兩個月后明顯增多，且樓板面裂縫呈現明顯的規(guī)律性，主要分布在住宅客廳大跨度樓板的周邊和角部，各標準層同部位樓板都有不同程度的開裂狀況。

2 裂縫成因分析

通過現場的細致踏勘，產生板面面層裂縫的樓板為4 850 mm×8 700 mm的大跨度結構異形板，如圖1所示。

面層的裂縫主要分布在該樓板四周沿梁邊及四角斜向處，板底基本無裂縫，其中面層裂縫寬度在0.20～ 0.50 mm，現場打開建筑面層后可看到結構板裂縫寬度在0.10～0.35 mm。根據一般樓板結構裂縫產生的原因，對照本項目的實際情況，從以下幾個方面進行了分析。

2.1 基礎沉降復核

通過調取本項目的沉降觀察資料，并對現場實際房屋的沉降量和傾斜度進行了復查，結果都在允許范圍內，且本項目填充墻體無裂縫，基本排除房屋沉降引起樓板裂縫的可能性。

圖1 樓板配筋平面示意

2.2 樓板受力有限元分析

通過對該樓板采用多個軟件進行平時正常使用荷載下有限元分析計算復核，從計算結果來看，該樓板的設計板厚和配筋能夠滿足規(guī)范中的正常使用狀態(tài)要求，且樓板當前狀態(tài)下無附加荷載。

2.3 施工過程復核

通過調取相關隱蔽工程照片，施工單位的鋼筋配置基本按照設計要求。對該樓幢的施工記錄進行檢查，發(fā)現該項目現場實際配置3套模板，絕大部分樓層施工在5 d/層，因此拆模時間基本在15 d以內，基本滿足相關要求。

2.4 樓板實體質量檢測

通過鋼筋掃描儀對樓板負筋的檢查，發(fā)現樓板保護層厚度基本在10～25 mm之間，略微超過設計規(guī)范中厚15 mm的要求，經設計復核基本可以滿足規(guī)范要求；通過現場回彈檢查，樓板混凝土強度全部符合設計要求；且從施工單位提供的各項原材料質量證明書、復檢報告、混凝土強度試驗報告和現場原材料抽樣分析的結果來看，可以排除各種原材料不合格的因素。

通過以上各項影響要素的分項，結合本項目樓板裂縫發(fā)生的過程，初步判斷裂縫成因可能為以下情況：

1）施工過程中現澆樓板上的施工荷載超過設計使用荷載，從而導致了樓板支座位置上表面裂縫的產生。

2）樓板設計的構造要求偏低，對于溫度變化、混凝土等影響因素不能充分考慮，特別是氣溫變化對樓板面層裂縫產生了明顯的誘導作用。

針對以上判斷：首先對現場存在板面裂縫的樓板根據平時使用狀態(tài)荷載進行靜載荷試驗[10]，以驗證樓板本身質量是否滿足平時使用要求；其次進行樓板施工模擬分析，考察施工過程中的荷載是否超過平時使用荷載。

3 樓板靜載試驗

靜載試驗針對發(fā)生板面裂縫的樓板進行。

樓板板厚130 mm，含找平層等自重為3.9 kN/m2；另考慮吊頂、裝修等恒荷載1.7 kN/m2，因此該樓板平時使用狀態(tài)下恒荷載為5.6 kN/m2；活荷載為2.0 kN/m2。靜載試驗最大加載量試驗之初按荷載標準組合考慮，為除自重外的恒荷載1.7 kN/m2與活荷載2.0 kN/m2之和，即3.7 kN/m2。

試驗采用配重物（蓄水）均布、均勻加載方式進行；荷載共分6級，前4級每級荷載按試驗荷載的20%遞增，最后2級按10%遞增，最后加載至100%；其后分5級進行均勻卸載。實際試驗過程中，在按上述加載要求加載至3.7 kN/m2時，各級荷載施加過程中測量數據發(fā)展均勻，樓板亦未出現異常，為進一步了解樓板實際承載能力，繼續(xù)按 3.7 kN/m2的10%施加荷載4級，最終施加荷載最大值為5.18 kN/m2。

被測樓板在試驗之前板底未見開裂現象，在本次靜載試驗過程中板底未見裂縫產生。

在100%試驗荷載（5.18 kN/m2）作用下，實測跨中撓度為1.88 mm?？紤]到彈性階段撓度與荷載呈線性關系，可根據式（1）計算得短期撓度值：

式中：qs——試驗外加均布荷載值，取5.6 kN/m2；

qF——樓面結構自重荷載值，取5.18 kN/m2；

fs——外加荷載產生的撓度值，取1.88 mm。

代入式（1）可得as0=3.29 mm。

按混凝土結構試驗方法標準式9.3.2-1〔式（2）〕計算撓度值：

式中：[as]——撓度允許值；

θ ——計算參數；

[af]——撓度設計限值，根據混凝土結構設計規(guī)范表3.4.3，可計算得[af]=23.25 mm。

根據混凝土結構設計規(guī)范7.2.5，參數為1.7，可求得[as]=13.68 mm。

根據上述計算[as]，滿足混凝土結構試驗方法標準式9.3.1-1的規(guī)定。

4 樓板施工模擬分析

基于以上的初步判斷，我們對該建筑結構樓板進行了全過程的施工模擬分析，尋求找出施工過程中樓板最不利受力狀態(tài)。

4.1 施工模擬思路及假定

模擬過程從首層結構施工開始，支模架3套，施工首層結構時第1套模架支撐于基礎上；施工進度為5 d/層，每層施工最后一天澆筑混凝土；按此節(jié)奏第15天實施完成3層結構澆筑，第16天拆除底層支模架用于第4層支模，第20天實施完成第4層梁板澆筑；以此類推。

樓板施工過程如圖2所示（樓板旁標記數字為該樓板累計承擔的荷載）。

圖2 樓板施工過程示意

假定1：基礎剛度及支模架鋼管抗壓剛度相對樓板平面外剛度而言均較大，故假定前3層施工時基礎部位不發(fā)生沉降，且忽略支模架軸向變形。

假定2：澆筑某一層混凝土時，該層混凝土當天及第2天均無強度；其下各層按齡期計算強度。

假定3：施工過程中荷載變化集中到2個時點，其一頂層剛澆筑好混凝土時，其二為底層拆模時。

假定4：各層結構在施工階段均為彈性受力。

假定5：根據混凝土強度曲線，按樓板混凝土設計強度C30，推算5～6 d、10～11 d及15～16 d混凝土強度分別按C17.5、C22.5及C25計算，按規(guī)范[11]，彈性模量分別為23.75、26.75、28.00 GPa。

4.2 施工過程模擬

施工過程中的荷載需要考慮樓板及支模架自重，每層樓板按厚130 mm、自重3.25 kN/m2計算，支模架自重[12]按每層0.75 kN/m2計算。

到第15天施工完底部3層時，按基礎不沉降假定，所有樓板自重及支模架質量均傳遞到基礎。第16天拆除底層支模架，該支模架承受的荷載11.25 kN/m2（其上3層樓板自重及2層支模架自重）將轉由首層及2層樓板承受（根據前述假定第3層樓板無強度不參與分配），分別設為F11及F21。

根據前述假定1，支模架軸向無變形，故首層及2層樓板變形相同，則荷載分配應與樓板剛度成正比關系；因樓板尺寸及截面各層均相同，各層樓板剛度相對比例與樓板混凝土彈性模量相對比例一致。

根據位移協(xié)調原則，設樓板A、B、…共同承受荷載F，其彈性模量分別為EA、EB、…，F分配的荷載分別為FA、FB、…，則：

根據式（3）可得：

第20天澆筑第4層混凝土，第4層樓板及支模架自重4 kN/m2將由其下3層樓板承受，分別設為F12、F22及F31。同理可得F12=1.43，F22=1.36，F31=1.21。

以此類推，可得出每層樓板各階段分擔到的荷載，疊加后可以得出該樓板最終承受荷載。

按此思路，在第25天第5層樓面混凝土剛澆筑完成時，第2層樓板所承受的總荷載達到最大，為9.94 kN/m2，扣除樓板自重的實際外加荷載達到了6.69 kN/m2，大幅度超過該樓板正常設計時考慮的2.75 kN/m2（面層荷載＋活荷載）的限值，其他時間段里大部分樓板承受的總荷載也在7～9 kN/m2之間，扣除樓板自重的實際外加荷載基本達到5 kN/m2左右。

根據施工模擬產生的荷載情況對該結構樓板進行撓度和裂縫的驗算可以發(fā)現，樓板支座位置板面最大裂縫寬度達到0.27 mm，基本接近最大裂縫寬度的限值，該計算值與現場實際發(fā)生的裂縫情況基本接近，表現形態(tài)也基本吻合，初步推論中關于施工荷載超過設計使用荷載的情況從施工模擬情況中得到證實。

5 裂縫處理

根據上述對樓板裂縫成因的全面分析以及樓板施工模擬，可以得出該項目樓板裂縫基本由施工過程中的超載所產生，但是因為裂縫并未貫穿板底，且裂縫較細，面層澆筑時未能及時發(fā)現該結構板裂縫的存在。后期因為氣溫升高致使原有結構板細（微）裂縫有所擴展，并致使建筑面層在結構板裂縫處依次呈現。

針對本項目結構樓板產生的現場裂縫情況及裂縫成因分析，后續(xù)的處理措施嚴格遵循設計、施工及結構鑒定規(guī)范的相關要求：

1）委托具有專業(yè)資質的結構鑒定單位對主要裂縫樓板進行結構鑒定，通過現場靜載荷試驗進一步確定現場結構樓板的安全性。

2）根據結構設計說明及參照文獻[13]相關說明，小于0.3 mm的裂縫無須修補。但考慮到本工程的重要性，同時也為了防止鋼筋銹蝕而影響耐久性，本著預防為主的原則，決定按照需要修補的規(guī)定進行修補。針對嚴重程度較高的樓板采取支座附近面層鑿除并在結構板面保護層內植入鋼筋的方式進行加強處理，再對面層進行恢復；另外60%中等程度裂縫的樓板采用無痕修補材料進行裂縫封閉，個別裂縫的樓板則直接采用環(huán)氧樹脂注膠的方式進行處理。

6 樓板裂縫預防措施建議

根據本項目的經驗和教訓，對住宅建筑結構樓板的裂縫防治建議綜合考慮以下措施：

1）現澆板結構設計時應嚴格按照構造要求選擇樓板厚度，其中：樓板長向與短向跨度比值≤1.5時，板厚按（短向跨度/35）取值；比值＞1.5～2.0時，板厚按（短向跨度/35＋1 cm）取值；比值＞2.0時，板厚按（短向跨度/30）取值。同時所有厚度取值不小于最小板厚要求。

2）對于樓板短跨跨度在3 600 mm以上的樓板，除按設計荷載要求進行配筋外，還需要進行施工模擬，并根據施工荷載情況對結構板的裂縫和撓度進行驗算，確保最大施工荷載下結構板裂縫和撓度控制在規(guī)范要求的適度范圍內；且大跨度樓板（短跨大于3 600 mm）四角部位及異形板轉角位置應配置面層放射鋼筋進行加強。

3）宜采用較小直徑密度分布的方式進行布筋，為防止溫度及收縮引起的應力影響，應適當提高上層拉通鋼筋的配筋率，這樣可提高混凝土體的極限拉伸應變及混凝土抵抗干縮變形的能力，防止因混凝土自身收縮出現大量的應力集中點，使局部出現塑性變形產生裂縫。另外混凝土設計強度等級不宜太高。

4）當房屋長度超過設計規(guī)范要求時，應在樓板上設置后澆帶，使其釋放內應力。

5）施工時應嚴格按配合比進行計量投料，控制攪拌時間及水灰比，并根據現場砂含水量變化及原砂中含粒徑5 cm以上的礫石篩選調整施工配合比，保持混凝土強度及坍落度一致，防止因水及水泥用量過多而增加混凝土中多余的水分及空氣，從而產生較大的內應力，導致產生收縮裂縫。水泥應選用非早強度型、水化熱低和質量穩(wěn)定的普通硅酸鹽水泥，減少混凝土自身收縮。

6）大跨度樓板應嚴格按施工規(guī)范要求進行模板起拱。

7）嚴格控制板面負筋保護層厚度?，F澆板負筋按設計要求都放在板上面，有梁通過或隔斷時，一般放置在梁鋼筋上面或與梁鋼筋綁扎在一起。為了控制好負筋保護層厚度，必須采用可靠的馬凳筋或支撐方式來固定負筋的位置，并用電焊把馬凳與負筋焊牢，使馬凳在混凝土澆筑過程中不移位，保證負筋不下沉，從而有效控制負筋保護層的厚度，不使板負筋保護層過厚而產生裂縫。模板中線管鋪設密集處的上部及下部鋪放一層18#鋼絲網，寬度每邊應大于管區(qū)100 mm為宜。

8）嚴格控制拆模時間，滿足規(guī)范要求，對于施工進度有特殊要求時必須采取可靠措施（提高混凝土強度等級、摻入早凝劑、增加模板套數）來予以保障。

7 結語

通過全面分析某住宅項目大跨度樓板產生的結構裂縫情況，對該裂縫產生的原因得出較為合理的結論，并依據裂縫成因對該樓板裂縫采取了針對性的處理措施，同時提出了較為完善的處理措施?；诮陙眍l繁在住宅大跨度樓板產生的結構裂縫情況，本文得出如下結論：

1）樓板結構設計時必須采取必要的構造措施，包括樓板厚度的合理選擇、構造鋼筋的配置等。

2）對大跨度樓板必須根據現場工程情況進行施工模擬分項，并按照模擬分析可能產生的最大施工荷載，對該樓板進行裂縫和撓度驗算，保障驗算結果能夠控制在規(guī)范要求的合理范圍。

3）施工過程中對大跨度樓板除了嚴格按照設計要求外，必須采取嚴格措施控制樓板厚度及鋼筋保護層厚度，并根據施工規(guī)范要求進行起拱。

4）樓板澆筑后的拆模時間必須滿足設計計算要求，并應有效檢查結構樓板的上表面裂縫情況，及時采取針對措施保障結構板的安全性。

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