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1、混凝土框架结构厂房质量检测及加固处理 摘要：本文结合工程实例，通过对某层混凝土框架结构厂房裂缝进行的现场勘查与检测，分析了其形成的原因，确定了其危害程度，给出了鉴定结论，并提出了相应的处理措施。 关键词：混凝土框架结构；质量检测；结构加固 1工程概况 某厂房为4 层混凝土框架结构，“L” 形不规则平面，现浇混凝土楼面，南北、东西柱间距均为10 m，梁、板、柱混凝土设计强度为C25，总建筑面积约为7 600 m2，基础为柱下独立基础，基础埋深-2.0 m。结构平面详见图1 所示。该工程建成于2007 年，在使用过程中发现楼板、混凝土梁出现大范围、不同程度的裂缝，为避免发生安全事故，了解该结构的安
2、全性能，受业主委托，检测部门对该工程裂缝进行了检测。 图1 结构平面布置示意图 2现场勘查与检测 该工程资料匮乏， 业主无法提供完整的设计施工图纸（仅提供部分图纸资料）、地质勘察报告、设计变更、施工及验收资料以及其它施工记录，通过现场勘查，走访相关施工人员，对厂房进行了全面的勘察和检测(包括对裂缝进行了全面的普查及检测；对结构进行了整体倾斜测量：混凝土强度测试、混凝土构件的钢筋数量、保护层厚度等；核对构件截面尺寸，并对多处混凝土构件钢筋进行开凿验证；采用钻孔及钻芯相结合的方法对楼板的厚度进行了测量)。 2.1 平面布置及构造配筋检测 通过留存的部分资料显示，该工程套用其它工程图纸，原设计为50
3、 m50 m 方形平面，轴间距为8.0 m，施工方私自变更为“L”形平面，轴间距变更为10.0 m，但构造措施、截面尺寸及配筋不变。通过HILITPS200 钢筋位置测定仪及开凿验证的方法，测定检查配筋数量、钢筋直径以及保护层厚度。纵向受力钢筋直径、数量均与图纸一致；板负弯矩钢筋保护层厚度为24 mm44 mm，超国家规范1限值。抽测梁柱端部节点、梁与梁相交节点处箍筋未加密或加密区长度严 重不符合规范要求。 2.2 基础检测 现场对局部基础进行了开挖， 该工程混凝土柱采用柱下独立基础，截面尺寸均与原设计一致。整体结构没有明显的沉降裂缝和倾斜， 现场状况良好， 整体倾斜允许值满足建筑地基基础设计
4、规范GB50007-2002 的相关要求。 2.3 裂缝检测 该工程混凝土裂缝主要集中于框架梁、混凝土楼板，且开裂严重，框架柱未见存在明显裂缝。板裂缝主要形式为45楼板斜裂缝；混凝土楼板与梁交接处，分布于梁两侧，平行于梁跨度方向直裂缝； 距离混凝土梁0.65 m1.2 m范围内或位于楼板跨中，平行于混凝土梁跨度方向直裂缝。现场对局部楼板钻孔、表面粉刷层凿除发现，多数混凝土楼板板面存在裂缝，局部裂缝贯穿，裂缝宽度约0.2 mm1.0 mm之间。24 层多数框架梁存在斜向裂缝，中间宽，两头细，呈枣核形，主要集中于梁柱端部节点、梁与梁相交节点附近。局部框架梁斜裂缝两侧对称分布，斜裂缝宽度为0.18
5、mm0.9 mm。楼面梁裂缝形态图2图3 所示，局部构件裂缝实景详见图4图6 所示。 图2 楼面梁裂缝形态示意图示例（2 层框架梁5/A-C） 图3 楼面梁裂缝形态示意图示例（2 层框架梁4-5/(1/A)） （a）楼面梁裂缝实景一 （b）楼面梁裂缝实景二 图4 楼面梁裂缝 （a）楼面板裂缝实景一（b）楼面板裂缝实景二 图5 楼面板裂缝 （a）楼板裂缝处芯样实景一 （b）楼板裂缝处芯样实景二 图6 楼板裂缝处芯样 2.4 混凝土强度检测 按照现行国家有关标准2，对主体结构混凝土强度采用钻孔取芯法进行强度检测，分别于框架柱、梁、板钻取了24颗混凝土芯样。混凝土芯样中含沙量较大，骨料以大粒径石子为
6、主，不含钢筋，外观质量较差，高径比于0.991.03 之间。所取混凝土芯样在室内自然干燥3 d 后，根据规范要求对芯样进行加工，对混凝土芯样进行抗压强度试验，混凝土强度推定值见表1。 表1混凝土强度推定结果/MPa 试验结果显示混凝土强度普遍较低，离散性大，均未达到原有设计强度C25 的要求，实测混凝土强度为C13C20之间。 2.5 楼板厚度检测 楼板浇筑质量较差，厚薄不均，且差异明显,楼板厚度最薄处90 mm，最厚处为110 mm（设计值为110 mm）,平均厚度为108 mm。 3结构承载力计算 根据国家相关规范134， 采用中国建筑科学研究院SATWE8 结构软件对厂房上部结构进行荷载
7、组合下验算，未考虑地震作用， 雪荷载取0.4 kN/m2, 活荷载取值为4.0 kN/m2,混凝土梁、柱截面尺寸按实测值，楼板按平均厚度108 mm 考虑， 混凝土构件抗压强度标准值取fcu,k=15 MPa，计算结果显示，13 层框架柱、2、3 层框架梁以及楼面板均存在承载力不足。各层结构构件抗力与荷载效应比小于0.95，百分比统计见表2 所示。 表2结构构件抗力与荷载效应比统计 4鉴定结论 根据检测结果， 梁构件裂缝为构件承载力不足引起的裂缝；楼板支座处负弯矩承载力不足，裂缝宽度超规范允许值（允许裂缝最大宽度0.3 mm），已影响使用功能，必须对裂缝采取处理措施。 根据检测结果和计算符合，
8、 混凝土强度远低于规范及设计要求，构件配筋严重不足，多数构件的抗弯、抗剪承载力严重不足，构造措施不完备，存在安全隐患，须进行加固处理方可保证结构安全使用。 5裂缝原因分析 综上所述，通过数据的分析、整理，裂缝产生的原因有如下几点： (1)楼板型板角斜裂缝产生原因：一方面由于斜裂缝处负弯矩钢筋施工时被踩踏， 不能使钢筋按原有设计发挥作用，起不到应有的限制作用；另一方面，混凝土抗拉强度偏低，楼板厚度厚薄不均匀，楼板混凝土的自由收缩受到周边框架的约束， 板角区域出现了超过混凝土抗拉强度的主拉应力，并达到混凝土极限拉应变值。 (2)楼板、型沿梁裂缝产生原因主要是施工组织不当，使原设计的负弯矩筋压卧，楼
9、板支座处截面有效高度降低。负弯矩钢筋不能承担楼板支座处负弯矩的作用，外加混凝土墙强度偏低，抗拉强度较差，由于混凝土收缩变形，相应部位产生的主拉应力的合力超过混凝土抗拉强度， 从而使楼板支座处产生裂缝。 (3)框架梁的裂缝产生的主要原因为混凝土强度低，配筋不足、构造措施不完善等。 6加固处理措施 由于梁板均存在受力裂缝，影响结构安全，本工程若想继续使用，梁、板、柱作为主要受力构件，故应对其进行全方位的加固处理。考虑到该工程实际混凝土强度偏低，柱轴压比不足，梁主筋及箍筋配筋不足，采用以下方法进行加固：对混凝土柱采用扩大截面法进行加固； 采用槽钢和钢筋将现有框架梁截面高度适当增大，且对裂缝进行封闭处
10、理；采用叠合板加固法对楼板进行加固。 6.1 柱加固 根据1、2、3 层框架柱承载力不足的情况， 设计时充分考虑新增部分与原构件应变滞后问题， 保证结构新旧混凝土协同工作。经计算，对框架柱增设1225 配筋，四周外包80 mm 厚C25 细石混凝土套进行加固， 并设10100 封闭箍筋，如图7 所示。 图7 混凝土柱加固示意图 施工时清除混凝土柱表层缺陷部分直至混凝土密实部位， 将构件表面凿毛或每隔10 cm 凿打深度不小于6 mm的沟槽，被包部分的角部应倒角，除去浮渣、尘土，并清洗干净， 在浇筑混凝土前， 结合面应以水泥浆等界面剂进行处理。对原有和新增受力钢筋进行除锈，在受力钢筋上施焊前应采
11、取卸荷或支顶处理，并逐根分区、分段、分层施焊，纵向受力加固钢筋下端应伸至基础并满足锚固要求， 上端应穿过楼板与上柱脚连接。 6.2 梁和楼板的加固 混凝土主梁采用钢筋吊接槽钢的方法进行加固，将28用10mm 厚钢板焊接成方形，再用20150 钢筋吊筋于梁下，负弯矩部位采用厚度8 mm，宽度为200mm 的钢板，增大梁的承载力； 次梁外粘贴型钢的加固法，梁底采用2L505 角钢，再用16250 钢筋吊筋于梁下，增大次梁的承载力；楼板采用叠合板加固法，叠合浇筑厚度为60mm 细石混凝土，双向配置8200 钢筋网。 （a）主梁（b） 次梁 图8 混凝土梁加固示意图 施工时必须牢固地支撑楼板以确保安全
12、， 凿除其表面的砂浆找平层并露出基面，用钢丝刷和清水冲刷干净后，铺上钢筋网和浇筑混凝土，浇筑前涂一层水泥浆，以保证新旧混凝土良好结合，模板搭设、钢筋安置以及新混凝土的浇筑和养护，应符合现行国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002 的要求。 7工程质量控制的进一步思考 虽然国家出台了一系列的法规、规范、规程，监督体制日趋完善，但是工程质量事故仍然屡见不鲜，既对人民的生命财产安全产生威胁，又浪费大量的人力、物力、财力，这就引起我们对建设工程领域的管理进一步思考。而本工程的质量问题主要有如下几方面原因： （1）施工原因 施工队伍素质低、业务水平低下；严重偷工减料，建筑工程施工管
13、理混乱、技术力量缺乏；在施工技术、施工工艺等方面，整体水平差，不按图施工，任意更改图纸设计，不按施工规范设计，随意套用图纸资料，借图使用，擅自更改，尤其使用的乡镇施工队伍，建筑知识匮乏，安全意识淡薄，施工粗糙，如施工单位对梁板柱箍筋的任意设置，数量间距、混凝土强度等级均未达到设计要求， 致使承重构件产生大范围裂缝，造成工程质量隐患。 （2）监管单位缺失 本工程处于市郊，开工建设程序不规范，忽视相应的建筑法规及相关程序，不按程序办事；监理单位职能缺失，城建主管部门对乡镇、市郊建设监管不严，监管不到位，日常管理没有形成规范的建筑市场行为。 （3）建设单位原因 建设单位（甲方）的因素也是造成建筑工程质量事故的重要原因之一，在工程招投标时，不按法律法规程序，缺乏规范，低价选标，一流投标队伍，三流施工单位。一再压低承包价格，为节约资金、减少投资，省设计费用、勘察费用，默认施工单位的不规范行为，为工程质量留下隐患。 8结语 在市场经济条件下，工程质量受到多重因素、多方面的影响，工程质量事关人民的生命、财产安全，系统有效的解决工程质量质量频发的问题，需要从多方面、多渠道入手，形成完整的设计、施工、验收多个程序，建设工程中需要监管部门有效监督，使建设工程领域规范化、程序化。 注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。 9