论文部分内容阅读
摘要：本文根据对某购物广场现场检测和结构分析计算结果，对该广场二层楼板裂缝进行了分析研究，对混凝土收缩裂缝进行补强计算分析，提出裂缝处理措施。
关键词：楼板；裂缝；补强
中图分类号：TV543文献标识码： A
1.工程概况
该购物广场设计使用年限50年，其补强计算按规定的进行承载力的极限状态和正常使用下的极限状态验算。考虑到原结构在补强时的实际受力状态以及补强部分与原结构协同工作的程度，基于原设计荷载现场调查核算结构上的荷载作用，其抗震能力可按GB50011-2001及JGJ116-2009的有关规定分析。
2.裂缝处理措施
2.1 裂缝等级归类
基于规范有关规定，在框架结构楼板裂缝宽度最大处采用垂直于裂缝贴石膏饼（石膏饼直径为100mm，厚度为10mm）的方法进行持续观测裂缝继续发展情况，监测周期为15天，结果表明：未发现石膏开裂，其形态、尺寸和数量均已稳定不再发展，故判定该裂缝为静止裂缝。
2.2 处理方案选择
依据CECS293-2011 、GB50367-2006等国家规范标准，由非荷载引起的混凝土构件裂缝，为满足结构安全性、耐久性及美观性需求，故对该框架楼板裂缝提出处理方案如表1所示；
表1楼板裂缝修补方案
序号 裂缝宽度 修补方案 示意图 备注
1 表面封闭法 配合补强方
案共同实施
2 采用化学压力注射法 图1
3 采用填充密封法 图2
图1裂缝压力修补大样图 图2裂缝处开U型槽大样图
3.楼板结构补强计算分析
3.1 樓板结构常用补强方法
混凝土结构楼板常用补强方法主要有：加大厚度加固法、碳纤维布加固法、钢板加固法。
3.2 补强计算
（1）补强方案的选择
由于该框架结构楼板厚度未达到设计要求所引起的干缩裂缝应进行补强处理；考虑到补强工程量较大，施工工期较紧且为节约投资，故采用技术难度较小且能满足结果安全性、耐久性、适用性等性能要求，特提出如表2所示的补强方案：
表2楼板裂缝修补方案
序号 实测楼板厚偏差 修补方案 备注
1 碳纤维沿裂缝方向补强 上部裂缝进
行灌浆修补
2 （整板）
碳纤维布补强法
3 灌浆料二次浇注补强
（2）碳纤维布补强楼板承载力验算
依据GB 50367-2006相关理论，碳纤维布补强楼板虽然没有增加其厚度，但受力钢筋的位置已经由原钢筋的位置转移到碳纤维的位置，从而增大了板的计算高度，增加了楼板的受力和结构刚度，通过压力注胶修补裂缝和碳纤维布粘贴楼板的密实性，提高了楼板结构的安全性和耐久性。以区域典型楼板（1-2）/（H-1/H)为研究对象，该楼板为双向板，其原配筋为C8@180，其楼板尺寸5000×4200，楼板原设计厚度为120㎜，实际厚度平均值为106㎜，原结构荷载设计值为：其一米为研究对象，其原结构跨中受力最大得荷载效应为13.3，由于楼实际混凝土楼板承受的荷载效应为10.9。依据GB50367-2006，对重要构件，相对界限受压区高度为加固控制前的0.75倍，钢筋混凝土楼板构件加固后，其正截面受弯承载力不应超过40%，验算其受弯承载力[33]。
碳纤维布加采用宽度为100mm，净间距为100mm的300gⅠ级碳纤维布加固，由知，满足规范要求；
（1）
（2）
（3）
式中：—构件加固后的设计值；
—等效应力图形的受压区高度；
—构件的宽度和高度，式中，；
—原截面受拉钢筋抗拉强度设计值和受压钢筋抗压强度设计值；
—原截面受拉钢筋截面面积和受压钢筋截面面积；
—纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离；—加固前有效高度；
—碳纤维布的抗拉强度设计值，；
—碳纤维布材料强度利用系数，当时，取1.0；
—极限拉应变，取；—碳纤维布的拉应变设计值；
经过计算分析，，可知：采用宽度为100mm，净间距为100mm的300gⅠ级碳纤维布补强后，其受弯承载力远大于其原设计受弯承载能力，但是，考虑到楼板裂缝方向的不定性、宽度较宽，为满足楼板结构的耐久性和美观性的要求，采用上述加固方法是合理且可行的。
（3）二次浇注补强楼板承载力验算
依据GB 50010-2010，楼板底部新增受力筋，然后二次浇筑灌浆料，能够有效增加混凝土楼板厚度，有效提高板的计算高度，增加楼板的受力性能和结构刚度，压力注胶修补裂缝后浇注灌浆料，提高了楼板结构的安全性和耐久性。以区域典型楼板（1-2）/（G-1/G)为研究对象，该楼板为双向板，其原配筋为C8@180，其楼板尺寸5000×4200，楼板原设计厚度为120㎜，实际厚度平均值为101㎜，原结构荷载设计值为：其一米为研究对象，其原结构跨中受力最大得荷载效应为13.3，由于楼板厚度的降低，实际混凝土楼板承受的荷载效应为9.8。
依据GB 50010-2010规范的相关规定，新浇注部分厚度30mm，浇筑后，楼板变为131mm，对于叠合受弯构件的弯矩设计值：
（4）
其中：—叠合层自重在计算截面产生的弯矩设计值；
—第二阶段面层、吊顶等自重在计算截面产生的弯矩设计值；
—第二阶段可变荷载在计算截面产生的弯矩设计值，取本阶段施工荷载和使用阶段可变荷载在计算截面产生的弯矩设计值中的较大值；
经计算，叠合楼板的荷载设计值为，二次浇注加固加采用宽度为C8@150钢筋网补强加固，依据GB 50010-2010[34]校核其承载力；
（5）
（6）
（7） （8）
式中：—弯矩设计值；
—混凝土轴心抗压强度设计值；
—受拉区纵向钢筋截面面积、受压区纵向钢筋截面面积；
—截面的宽度和有效高度，式中，；
—受压区纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离；
经计算，，可知：采用C8@180钢筋网补强后，其受弯承载力大于其原设计受弯承载能力，但是，考虑到叠合楼板为二次浇注、裂缝方向的不定性、为满足楼板结构的耐久性及GB 50010-2010的要求，采用C8@180钢筋网二次浇注补强是合理且可行的。
参考文献：
[1] GB 50367-2006. 混凝土结构加固设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2006
[2] CECS293-2011. 房屋裂缝检测与处理技术规程 [S].北京：中国计划出版社，2011
[3] GB50011-2010. 建筑抗震设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010
[4] JGJ116-2009. 建筑抗震加固技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2009
作者简介：
王玉振（1978.10－），男，河南周口人，主要从事水利工程方面的测量、施工技术及管理工作。
关键词：楼板；裂缝；补强
中图分类号：TV543文献标识码： A
1.工程概况
该购物广场设计使用年限50年，其补强计算按规定的进行承载力的极限状态和正常使用下的极限状态验算。考虑到原结构在补强时的实际受力状态以及补强部分与原结构协同工作的程度，基于原设计荷载现场调查核算结构上的荷载作用，其抗震能力可按GB50011-2001及JGJ116-2009的有关规定分析。
2.裂缝处理措施
2.1 裂缝等级归类
基于规范有关规定，在框架结构楼板裂缝宽度最大处采用垂直于裂缝贴石膏饼（石膏饼直径为100mm，厚度为10mm）的方法进行持续观测裂缝继续发展情况，监测周期为15天，结果表明：未发现石膏开裂，其形态、尺寸和数量均已稳定不再发展，故判定该裂缝为静止裂缝。
2.2 处理方案选择
依据CECS293-2011 、GB50367-2006等国家规范标准，由非荷载引起的混凝土构件裂缝，为满足结构安全性、耐久性及美观性需求，故对该框架楼板裂缝提出处理方案如表1所示；
表1楼板裂缝修补方案
序号 裂缝宽度 修补方案 示意图 备注
1 表面封闭法 配合补强方
案共同实施
2 采用化学压力注射法 图1
3 采用填充密封法 图2
图1裂缝压力修补大样图 图2裂缝处开U型槽大样图
3.楼板结构补强计算分析
3.1 樓板结构常用补强方法
混凝土结构楼板常用补强方法主要有：加大厚度加固法、碳纤维布加固法、钢板加固法。
3.2 补强计算
（1）补强方案的选择
由于该框架结构楼板厚度未达到设计要求所引起的干缩裂缝应进行补强处理；考虑到补强工程量较大，施工工期较紧且为节约投资，故采用技术难度较小且能满足结果安全性、耐久性、适用性等性能要求，特提出如表2所示的补强方案：
表2楼板裂缝修补方案
序号 实测楼板厚偏差 修补方案 备注
1 碳纤维沿裂缝方向补强 上部裂缝进
行灌浆修补
2 （整板）
碳纤维布补强法
3 灌浆料二次浇注补强
（2）碳纤维布补强楼板承载力验算
依据GB 50367-2006相关理论，碳纤维布补强楼板虽然没有增加其厚度，但受力钢筋的位置已经由原钢筋的位置转移到碳纤维的位置，从而增大了板的计算高度，增加了楼板的受力和结构刚度，通过压力注胶修补裂缝和碳纤维布粘贴楼板的密实性，提高了楼板结构的安全性和耐久性。以区域典型楼板（1-2）/（H-1/H)为研究对象，该楼板为双向板，其原配筋为C8@180，其楼板尺寸5000×4200，楼板原设计厚度为120㎜，实际厚度平均值为106㎜，原结构荷载设计值为：其一米为研究对象，其原结构跨中受力最大得荷载效应为13.3，由于楼实际混凝土楼板承受的荷载效应为10.9。依据GB50367-2006，对重要构件，相对界限受压区高度为加固控制前的0.75倍，钢筋混凝土楼板构件加固后，其正截面受弯承载力不应超过40%，验算其受弯承载力[33]。
碳纤维布加采用宽度为100mm，净间距为100mm的300gⅠ级碳纤维布加固，由知，满足规范要求；
（1）
（2）
（3）
式中：—构件加固后的设计值；
—等效应力图形的受压区高度；
—构件的宽度和高度，式中，；
—原截面受拉钢筋抗拉强度设计值和受压钢筋抗压强度设计值；
—原截面受拉钢筋截面面积和受压钢筋截面面积；
—纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离；—加固前有效高度；
—碳纤维布的抗拉强度设计值，；
—碳纤维布材料强度利用系数，当时，取1.0；
—极限拉应变，取；—碳纤维布的拉应变设计值；
经过计算分析，，可知：采用宽度为100mm，净间距为100mm的300gⅠ级碳纤维布补强后，其受弯承载力远大于其原设计受弯承载能力，但是，考虑到楼板裂缝方向的不定性、宽度较宽，为满足楼板结构的耐久性和美观性的要求，采用上述加固方法是合理且可行的。
（3）二次浇注补强楼板承载力验算
依据GB 50010-2010，楼板底部新增受力筋，然后二次浇筑灌浆料，能够有效增加混凝土楼板厚度，有效提高板的计算高度，增加楼板的受力性能和结构刚度，压力注胶修补裂缝后浇注灌浆料，提高了楼板结构的安全性和耐久性。以区域典型楼板（1-2）/（G-1/G)为研究对象，该楼板为双向板，其原配筋为C8@180，其楼板尺寸5000×4200，楼板原设计厚度为120㎜，实际厚度平均值为101㎜，原结构荷载设计值为：其一米为研究对象，其原结构跨中受力最大得荷载效应为13.3，由于楼板厚度的降低，实际混凝土楼板承受的荷载效应为9.8。
依据GB 50010-2010规范的相关规定，新浇注部分厚度30mm，浇筑后，楼板变为131mm，对于叠合受弯构件的弯矩设计值：
（4）
其中：—叠合层自重在计算截面产生的弯矩设计值；
—第二阶段面层、吊顶等自重在计算截面产生的弯矩设计值；
—第二阶段可变荷载在计算截面产生的弯矩设计值，取本阶段施工荷载和使用阶段可变荷载在计算截面产生的弯矩设计值中的较大值；
经计算，叠合楼板的荷载设计值为，二次浇注加固加采用宽度为C8@150钢筋网补强加固，依据GB 50010-2010[34]校核其承载力；
（5）
（6）
（7） （8）
式中：—弯矩设计值；
—混凝土轴心抗压强度设计值；
—受拉区纵向钢筋截面面积、受压区纵向钢筋截面面积；
—截面的宽度和有效高度，式中，；
—受压区纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离；
经计算，，可知：采用C8@180钢筋网补强后，其受弯承载力大于其原设计受弯承载能力，但是，考虑到叠合楼板为二次浇注、裂缝方向的不定性、为满足楼板结构的耐久性及GB 50010-2010的要求，采用C8@180钢筋网二次浇注补强是合理且可行的。
参考文献：
[1] GB 50367-2006. 混凝土结构加固设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2006
[2] CECS293-2011. 房屋裂缝检测与处理技术规程 [S].北京：中国计划出版社，2011
[3] GB50011-2010. 建筑抗震设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010
[4] JGJ116-2009. 建筑抗震加固技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2009
作者简介：
王玉振（1978.10－），男，河南周口人，主要从事水利工程方面的测量、施工技术及管理工作。