超高層建筑中混凝土樓板裂縫產(chǎn)生原因

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摘要：文中以上海白玉蘭廣場為例，分析超高層建筑中混凝土樓板裂縫產(chǎn)生的原因，并提出具體的措施。

關鍵詞：超高層；建筑裂縫；裂縫處理

1工程概況

上海白玉蘭廣場位于上海市虹口區(qū)，地處北外灘核心金融圈，該項目占地面積為56hm2，建筑面積約為4.2萬m2，其中地下建筑面積約為1.6萬m2、地上建筑面積約2.6萬m2，包括兩棟超高層建筑及其配套措施。辦公塔樓高320m,共69層，特設68F觀光樓層，頂層設有直升機停機坪，酒店塔樓層高172m，共40層，屬于超五星酒店，是一個集商業(yè)、辦公為一體的大型綜合商業(yè)體。廣場為經(jīng)典鋼框混凝土核心筒結構，外框有抗側力體系。鋼筋混凝土核心筒較小,鋼梁和型鋼混凝土柱組成的外圍抗彎框架面積較大,除三道伸臂鋼桁架及帶狀鋼桁架形成的加強層外，普通樓層高為4.5m。普通樓層采用鋼結構組合樓板，鋼梁上鋪壓型鋼板選擇閉口型壓型板，型號為YXB65-185-555B，板厚為150mm。次梁間距為3.0~3.3m,加強層采用鋼筋桁架模板組合結構，板厚為155mm。

2裂縫概況

酒店地上主體結構自2011年4月正式開始施工，目前核芯筒結構已施工至39M層，外框鋼結構也已施工至39M層，外框樓板混凝土施工已至33層。在酒店外框樓板區(qū)域陸續(xù)出現(xiàn)了長度、寬度、深度不一的裂縫。通過對現(xiàn)場實地觀測，裂縫最寬處0.5mm，最長處有8m，有部分樓板為貫通裂縫，且有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。

2.1檢測過程

由于本工程樓板裂縫較多，本次檢測每層抽取3條最具代表性的裂縫進行。共檢測21個部位，其中裂縫中位于梁頂?shù)挠?-2，7-3，7夾-1，8-2，8-3，9-2，9-3，10-1，10-3，12-2，13-2，14-3，15-1，15-2，15-3，16-2，16-3，17-2，17-3，其余位于跨中。

2.2結果分析

經(jīng)過現(xiàn)場實地的檢查分析發(fā)現(xiàn)2~21層（含7夾層）壓型鋼板混凝土樓板裂縫較多，裂縫寬度介于0.3~0.5mm的，共計20條；介于0.6~1.0mm的，共計28條；介于1.1~1.5mm的，共計10條；介于1.6~2.0mm的，共計1條；介于2.1~2.5mm的，共計3條；介于2.6~2.7mm的，共計1條。（1）本項目采用鉆芯取樣14組（9層9個，12層5個），其中高度大于80mm的芯樣6個，可將其切割加工成芯樣試件，其余8個芯樣因鉆到鋼筋或鋼承板的板肋上，芯樣高度不足75mm，不能加工成芯樣試件測其抗壓強度。但這8個芯樣可表達出的信息見表1。①混凝土樓板厚度設計值為125mm，有6個芯樣鉆在鋼承板的肋上：a.12-A處板肋上混凝土樓板厚度78mm；b.12-B處附近板肋上混凝土樓板厚度63mm；c.9-2處板肋上混凝土樓板厚度44mm；d.9-3處板肋上混凝土樓板厚度65mm；e.9-E處板肋上混凝土樓板厚度61mm；f.9-C處附件板肋上混凝土樓板厚度62mm。上述6個芯樣其鋼承板肋上的混凝土厚度值，加上鋼承板肋的高度65mm反映了混凝土現(xiàn)澆樓板的實際厚度值。②混凝土碳化深度為4~6mm，局部為8mm。③鋼筋保護層尺量厚度。（2）因項目部已對檢測的全部裂縫進行了表面修補，在對混凝土裂縫深度進行超聲波檢測前，必須用鋼刷對修補過的表層做進一步清理。清理過程中，發(fā)現(xiàn)很多層樓面，如9層，等混凝土表層的浮漿較厚，起灰較多。（3）混凝土裂縫成因分析：①在前述檢測的基礎上，反映出的主要問題是混凝土的鋼筋保護層過大，該工程的樓板厚度為125mm，設計鋼筋保護層厚度為15mm，根據(jù)GB50204-2002《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》，其合格的保護層厚度應在10~23mm之間，合格率應達到90%以上，而本工程板面保護層合格率僅為4%，檢測結果表明，其施工部分鋼筋下沉導致保護層超標。當鋼筋保護層偏大嚴重時，鋼梁上的負彎矩鋼筋的作用將大大減弱，許多裂縫例如：7-2，7-3，7夾-1，8-2，8-3，9-2，9-3，10-1，10-3，12-2，13-2，14-3，15-1，15-2，15-3，16-2，16-3，17-2，17-3等沿鋼梁軸線方向開裂；②對8~23層圖紙中局部組合樓板進行驗算，其配筋滿足使用要求，但由于板面的分布鋼筋及部分負彎矩鋼筋使用了HPB235直徑6mm和8mm鋼筋，在施工中容易因工人的踩踏而變形，導致鋼筋保護層厚度過大；③在某些樓層的樓面上，發(fā)現(xiàn)很多鋼筋的印痕，可能是該樓層的混凝土還沒有達到一定強度時，就有鋼筋堆放所致。堆放鋼筋的數(shù)量和重量未知。本工程采用型號為YXB65—185—555（B）的鋼承板，該型號的鋼承板厚度為0.75mm，混凝土設計強度等級為C30。當混凝土強度達到30MPa時，能滿足設計使用要求，但在混凝土強度還沒有達標時，在混凝土成型后的養(yǎng)護期內，過早開展下道工序，產(chǎn)生的應力或振動均不利于混凝土強度的正常發(fā)展；④部分樓層混凝土厚度沒有達到設計要求，如裂縫9-2部位，鋼承板肋上混凝土厚度44mm，鋼承板肋的高度65mm，即該部位樓板的混凝土厚度大約為109mm；⑤混凝土表層（尤其是客房的廁所位置）浮漿較多，用鋼刷處理時起灰嚴重，這和混凝土的配合比以及混凝土成型后的濕水養(yǎng)護措施有關。

2.3檢測結論及處理建議

本工程混凝土裂縫對建筑物安全性無明顯影響。從其試驗結果可看出，混凝土樓板厚度設計值為125mm，但部分樓板實際厚度在60~80mm，再者設計鋼筋保護層厚度為15mm，合格率應達到90%，而根據(jù)檢測結果，其混凝土樓板保護層厚度合格率在4%。鑒于7層（夾層）的混凝土裂縫相對比較少，該層的樓板剛度較其它層好（混凝土板厚200mm），建議選用0.75mm厚度以上型號的鋼承板，可增加樓板的整體剛度。另外，對于分布鋼筋及負彎矩鋼筋，建議使用HRB335以上鋼筋。對裂縫的修補應著重防漏水處理，可選用成熟的玻璃纖維黏結技術修復。

3裂縫產(chǎn)生的原因

本工程裂縫大多在澆筑完成一周后產(chǎn)生，項目部及設計院根據(jù)該裂縫分析報告分析，主要原因有：溫差裂縫、重應力分布裂縫樓板整體剛度不足等。本工程為超高層建筑，在酒店外框樓板施工時，在不同樓層出現(xiàn)了長度、寬度、深度不一的裂縫，通過對現(xiàn)場實地觀察統(tǒng)計，裂縫最寬處為2.6~2.7mm，最長處有8m，有部分樓板為貫通裂縫，且有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。經(jīng)過專業(yè)機構檢測分析，推測本工程裂縫產(chǎn)生的原因大致有以下幾方面。

3.1設計因素

（1）設計時采用的承重板件，厚度過小，導致澆筑完成的樓板剛度不足，板中受拉鋼筋及受壓混凝土應力增大，部分結構樓板出現(xiàn)貫穿裂縫。（2）混凝土抗裂強度指標偏小。（3）本工程采用壓型鋼板，型號為YXB65-185-555B，板厚為150mm，此種設計將導致混凝土樓板板底鋼筋只能采用單向布置，從而導致樓板剛度不足。（4）鋼承板橫向不受約束或約束較小。（5）混凝土澆筑過程中鋼承板變形較大，導致剛度不足。（6）除6層、7層、7夾層板面受力鋼筋拉通配置外，其余樓層板面配筋未按拉通配置。（7）設計圖紙說明中注明壓型鋼板下無需設置支撐，由于砼自重及其他施工荷載可能導致混凝土樓板產(chǎn)生裂縫。

3.2施工因素

（1）樓板混凝土澆搗施工過程中需接駁砼管，砼管自重及澆搗時產(chǎn)生的震動對樓板面層鋼筋的壓迫及施工過程中工人踩踏組合樓板支座鋼筋及分布筋，造成樓板面層鋼筋被壓低，且未及時修復，造成部分樓板保護層厚度過大，易產(chǎn)生裂縫。（2）混凝土澆搗施工時未對樓板采取排架支護措施，受樓板自重影響所產(chǎn)生裂縫。（3）混凝土澆搗后養(yǎng)護工作存在不足：①氣溫較低時，完成澆搗后未對樓板面進行塑料薄膜或者麻袋覆蓋的保溫養(yǎng)護；②氣溫較高時，樓層施工面高度較高時，未采取足夠的澆水養(yǎng)護措施，由于水化熱及風力作用將水分蒸發(fā)，導致產(chǎn)生裂縫。（4）樓板混凝土在振搗處理時，表面砼中骨料的坍落導致裂縫的產(chǎn)生。（5）在混凝土初凝階段，由于工人操作不到位，加振磨面不足，使表面混凝土的粗骨料坍落，從而導致樓板中混凝土級配不均，易促使樓板裂縫的產(chǎn)生。（6）在超高層建筑混凝土澆筑過程中，混凝土泵送困難，為了解決混凝土泵送問題，調整了其配合比，致使砼坍落度、水灰比增大，易出現(xiàn)樓板裂縫。（7）施工單位對壓型鋼板在施工階段強度及變形驗算不足。

4裂縫處理措施

在對以上問題產(chǎn)生原因進行深層次的分析后，在本工程后續(xù)的混凝土施工提出以下措施：（1）對已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫的處理措施［1］：①表面修補法：最常見的樓板混凝土裂縫處理措施，僅針對未對建筑的承載力產(chǎn)生影響的裂縫。采用機械或手工的方式將修補材料涂抹于裂縫表面，使其表面形成一個封閉的空間。具體施工流程為：表面刷毛→清理污面→清水沖洗→干燥→環(huán)氧膠泥嵌補→合適材料修復；②填實密封法：又稱為鑿槽法，對于構件中縫寬0.1~0.2mm的裂縫，若發(fā)展不深時用手工在構件表面沿裂縫走向鑿出槽深和槽寬分別不小于15mm和10mm的槽，形狀呈三角形或矩形，清除灰土、碎屑及松動石子，清水沖洗，表面干燥后用環(huán)氧膠泥進行充填，并用纖維復合材料封閉其表面；③高壓灌漿法：壓力灌漿法可以彌補傳統(tǒng)方法中開槽封堵埋塑料管，用手壓泵漿或者針筒推漿壓力不足的缺陷。高壓灌漿法利用其高壓的特點，將修補漿液灌入裂縫深處，對裂縫進行黏合、補強。對于裂縫寬度大于0.2mm或長度貫穿全梁的裂縫用環(huán)氧液注漿補強，表面用環(huán)氧膠泥密封。主要施工流程：裂縫調查→基層處理→封閉裂縫→密封檢查→配制漿液→灌漿→拆除底座恢復原狀；④結構加固法：當其裂縫影響到結構的整體性時，對樓板采用靜載試驗，檢驗其安全可靠性，在必要的時候，在樓板上增做鋼筋網(wǎng)片，增強其樓板強度?；蛘咴诎迕娌捎谜迟N碳纖維布粘貼，讓其形成井字形，間距等長等寬。由于本工程裂縫未影響其整體結構，裂縫寬度大多分布在0.3~1.0mm，故在裂縫處理的過程中，主要采用：表面修補法、填實密封法及高壓灌漿法。（2）對類似項目樓板的施工建議［2］：①控制被澆筑樓板保護層厚度。綁鋼筋前，先設置砼墊塊或工程塑料墊片等剛性材料，使鋼筋鋪設在正確位置，保障保護層厚度符合設計要求。另外，采用高于樓板面的防踩踏專設施工通道，緩解鋼筋被踩塌的問題；②在混凝土強度未達標時，不宜過早開展下道工序，否則易產(chǎn)生應力或振動，不利于混凝土強度的正常發(fā)展。在混凝土養(yǎng)護期內，不宜上人或堆放材料；③加強施工現(xiàn)場管理，在混凝土澆筑時，安排專門監(jiān)理人員旁站監(jiān)督施工，確?；炷翗前搴穸冗_到設計要求；④優(yōu)化混凝土配合比及后期養(yǎng)護措施，減少浮漿現(xiàn)象。（3）對類似項目樓板的設計建議［3］：在設計超高層樓板時，需提高混凝土結構樓板的抗裂性能，充分考慮其保護層厚度，需適當增加配筋，配筋率控制在0.3%~0.5%之間。對于應力集中之處，應采取相應的加固措施，防止結構發(fā)生突變。同時，對可能出現(xiàn)裂縫的部位，增加暗梁構造，提高其配筋率，可有效降低其裂縫產(chǎn)生的可能性。合理設置后澆帶，在設計說明中需注明保留時間要在60d以上，對于設計未考慮之處，施工過程中預留合理的施工時間。

5結語

北外灘白玉蘭廣場作為浦西的第一高樓，自開建以來就受到外界的廣泛關注，其工程質量問題不容忽視。施工期間，對已產(chǎn)生的裂縫及后續(xù)施工采取了積極有效的處理措施，確保了工程質量。該工程在完工后，獲得了魯班獎、白玉蘭獎等重大獎項，產(chǎn)生了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。文中裂縫處理措施作為本工程后續(xù)施工的現(xiàn)場指導依據(jù)，從裂縫產(chǎn)生的原因到后續(xù)處理進行了詳盡說明，為以后同類工程提供了寶貴的經(jīng)驗。

參考文獻

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作者:郝陳棟 單位:上海昊元資產(chǎn)經(jīng)營管理有限公司