摘要：随着我国城市化进程的加快，高层建筑日益增多。而混凝土结构出现裂缝会对结构安全带来严重危害而受到工程界广泛关注。本文主要针对钢筋混凝土框架结构楼面裂缝成因及措施进行分析。
关键词：框架结构；楼面裂缝
1 工程概况
因房屋已使用多年，结构出现的局部损伤已对其本身的安全及正常使用产生了不利影响。需对该房屋进行了安全检测。该结构地上12层，地下1层，结构设计使用年限50年，安全等级为二级，抗震设防烈度为7度（设计基本加速度0.10g），场地类别为II类，建筑抗震设防类别为丙类，抗震等级为三级。柱、墙混凝土强度等级：地下1-3层为C50；4-9层为C40；10层及以上为C30。梁板混凝土强度等级：地下1层为C30，其余为C25，楼板厚度均为120mm。酒店4层建筑平面如图1所示。
2 现场检查
2.1裂缝外观特性
首先对该建筑主楼和副楼楼面板进行检查，发现各层楼面板均存在多处裂缝。裂缝位置绝大多数处在板四周阳角处，裂缝一般呈45°斜向；少数裂缝沿板跨间及板负筋边缘，裂缝垂直于板跨方向，部分呈不规则状分布。缝宽度为0.02-0.3 mm。所测裂缝长度多为1-3.2m，如图2所示。
2.2裂缝成因初步判断
根据现场检查结果，初步将楼面板产生的大量裂缝分为以下4类：①混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内部产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时将产生温度裂缝。且随着四季的更替，裂缝将进一步发展。②收缩裂缝混凝土在空气中凝固和硬化过程中，将不可避免地发生收缩变形，包括凝缩、干缩和碳化收缩等。收缩变形会促生表面裂缝。这在施工完成的初期最为明显，随着时间的增加，由此造成的裂缝将进一步缓慢发展。③结构裂缝在浇筑楼板过程中，墙体的刚度相对增加，楼板的刚度相对减小，所以在结构的薄弱部位易出现结构性裂缝。房屋的四周阳角由于受到纵、横2个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束，限制了楼面板混凝土的自由变形，使得楼板挠度变形加大，当楼板变形大于配筋后混凝土的极限拉应变时，楼板内便会产生裂缝，进一步促进了裂缝的发展。④构造裂缝电器和电信技术的快速发展，使得更多的PVC管线暗藏在楼板内，而PVC管线相互交错的地方使楼板的抗弯性能很大程度下降，裂缝更加容易出现。
3 现场检测
采用回弹法对该建筑的主楼、副楼混凝土楼面板强度进行抽样检查，按单个构件评定混凝土抗压强度：地下1层楼板修正后混凝土强度可以满足原设计强度等级C30的要求；1层至屋顶楼面板修正评定混凝土强度等级为C25，与原设计强度一致。
按照局部破损方法，对主楼和副楼楼板配筋的钢筋直径进行抽样检测，采用探测仪对钢筋间距进行测量，实测结果与原设计要求基本一致。
采取楼板穿管洞或钻孔，对主楼和副楼的楼板厚度进行抽样检测，实测混凝土板厚度与原设计要求基本一致。
楼面板混凝土强度、钢筋直径、钢筋间距及楼板厚度的实测值和原设计值如表1所示。
4 裂缝成因分析
根据现场检测结果：楼板的混凝土强度和混凝土板厚度、配筋直径和间距与原设计基本相符。但根据原设计图纸的配筋进行计算，楼板的配筋率为0.17%，小于《混凝土结构设计规范》GB50010-2010的配筋要求。
根据现场检查、计算及对楼板裂缝成因的初步分析：温差、配筋率及楼板自身的挠曲变形对楼面板裂缝的产生具有一定的作用。为讨论温差、配筋率和挠度作用对楼面板裂缝的影响，采用弹性力学模型对楼层典型楼面板分别在上述3种因素影响下的应力分布进行分析，讨论裂缝产生的机理。
ANSYS有限元建模时：按照混凝土楼面板特性及周边实际的边界条件，取单块板进行分析。取4层某客房的楼面板进行仿真，采用整体式建模的方法进行分析：板的几何尺寸为10.8m×7.2m ×0.12m，配筋率为0.17%；板面的荷载分布为：活荷载2.0 kN / m2，恒荷载4.2kN / m2。混凝土采用solid65单元模拟，利用参数将钢筋分布情况等价出来；为使计算顺利收敛，在支座处增加刚性垫片，刚性垫片采用solid45单元模拟；破坏判断采用Miser准则；对单块板的周边约束按照实际条件，采取控制垫板的位移来进行模拟。
为分析温差、配筋率和楼板挠曲变形对楼板裂缝产生的影响，仿真分析时考虑的工况组合有以下4种：①工况1：配筋率；②工况2：配筋率+温差；③工况3：配筋率+楼板挠曲变形；④工况4：配筋率+温差+楼板挠曲变形。其中，温差、配筋率和楼板挠曲变形的取值如下：根据沈阳四季温差，确定分析温差为60℃；配筋率采用原设计配筋率0.17%；楼板自身的挠曲变形取实测值-2mm。
将上述4种工况下的最大主应力、裂缝形态和分布情况总结如下：①工况1最大主应力为15.317MPa，楼板支座处出现裂缝，贯通楼板1/3；②工况2最大主应力为16.97MPa，楼板支座处出现裂缝，沿45°斜向发展，贯通楼板1/3；③最大主应力为22.151 MPa，楼板支座处出现裂缝，
论文作者:吴用
论文发表刊物:《基层建设》2016年1期
论文发表时间:2016/5/13
标签：楼板论文; 裂缝论文; 楼面论文; 混凝土论文; 工况论文; 温差论文; 强度论文; 《基层建设》2016年1期论文;