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(chǎng)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(guān)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(chǎng)位于上海市虹口區(qū)，地處北外灘核心金融圈，該項(xiàng)目占地面積為56hm2，建筑面積約為4.2萬(wàn)m2，其中地下建筑面積約為1.6萬(wàn)m2、地上建筑面積約2.6萬(wàn)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(shè)68F觀(guān)光樓層，頂層設(shè)有直升機(jī)停機(jī)坪，酒店塔樓層高172m，共40層，屬于超五星酒店，是一個(gè)集商業(yè)、辦公為一體的大型綜合商業(yè)體。廣場(chǎng)為經(jīng)典鋼框混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，外框有抗側(cè)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(qiáng)層外，普通樓層高為4.5m。普通樓層采用鋼結(jié)構(gòu)組合樓板，鋼梁上鋪壓型鋼板選擇閉口型壓型板，型號(hào)為YXB65-185-555B，板厚為150mm。次梁間距為3.0~3.3m,加強(qiáng)層采用鋼筋桁架模板組合結(jié)構(gòu)，板厚為155mm。

2裂縫概況

酒店地上主體結(jié)構(gòu)自2011年4月正式開(kāi)始施工，目前核芯筒結(jié)構(gòu)已施工至39M層，外框鋼結(jié)構(gòu)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(zhǎng)度、寬度、深度不一的裂縫。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地觀(guān)測(cè)，裂縫最寬處0.5mm，最長(zhǎng)處有8m，有部分樓板為貫通裂縫，且有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。

2.1檢測(cè)過(guò)程

由于本工程樓板裂縫較多，本次檢測(cè)每層抽取3條最具代表性的裂縫進(jìn)行。共檢測(cè)21個(gè)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(jié)果分析

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(jì)20條；介于0.6~1.0mm的，共計(jì)28條；介于1.1~1.5mm的，共計(jì)10條；介于1.6~2.0mm的，共計(jì)1條；介于2.1~2.5mm的，共計(jì)3條；介于2.6~2.7mm的，共計(jì)1條。（1）本項(xiàng)目采用鉆芯取樣14組（9層9個(gè)，12層5個(gè)），其中高度大于80mm的芯樣6個(gè)，可將其切割加工成芯樣試件，其余8個(gè)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(cè)其抗壓強(qiáng)度。但這8個(gè)芯樣可表達(dá)出的信息見(jiàn)表1。①混凝土樓板厚度設(shè)計(jì)值為125mm，有6個(gè)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(gè)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(shí)際厚度值。②混凝土碳化深度為4~6mm，局部為8mm。③鋼筋保護(hù)層尺量厚度。（2）因項(xiàng)目部已對(duì)檢測(cè)的全部裂縫進(jìn)行了表面修補(bǔ)，在對(duì)混凝土裂縫深度進(jìn)行超聲波檢測(cè)前，必須用鋼刷對(duì)修補(bǔ)過(guò)的表層做進(jìn)一步清理。清理過(guò)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(cè)的基礎(chǔ)上，反映出的主要問(wèn)題是混凝土的鋼筋保護(hù)層過(guò)大，該工程的樓板厚度為125mm，設(shè)計(jì)鋼筋保護(hù)層厚度為15mm，根據(jù)GB50204-2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，其合格的保護(hù)層厚度應(yīng)在10~23mm之間，合格率應(yīng)達(dá)到90%以上，而本工程板面保護(hù)層合格率僅為4%，檢測(cè)結(jié)果表明，其施工部分鋼筋下沉導(dǎo)致保護(hù)層超標(biāo)。當(dāng)鋼筋保護(hù)層偏大嚴(yán)重時(shí)，鋼梁上的負(fù)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(xiàn)方向開(kāi)裂；②對(duì)8~23層圖紙中局部組合樓板進(jìn)行驗(yàn)算，其配筋滿(mǎn)足使用要求，但由于板面的分布鋼筋及部分負(fù)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(dǎo)致鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)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(méi)有達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，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(hào)為YXB65—185—555（B）的鋼承板，該型號(hào)的鋼承板厚度為0.75mm，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到30MPa時(shí)，能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)使用要求，但在混凝土強(qiáng)度還沒(méi)有達(dá)標(biāo)時(shí)，在混凝土成型后的養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，過(guò)早開(kāi)展下道工序，產(chǎn)生的應(yīng)力或振動(dòng)均不利于混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展；④部分樓層混凝土厚度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)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(shí)起灰嚴(yán)重，這和混凝土的配合比以及混凝土成型后的濕水養(yǎng)護(hù)措施有關(guān)。

2.3檢測(cè)結(jié)論及處理建議

本工程混凝土裂縫對(duì)建筑物安全性無(wú)明顯影響。從其試驗(yàn)結(jié)果可看出，混凝土樓板厚度設(shè)計(jì)值為125mm，但部分樓板實(shí)際厚度在60~80mm，再者設(shè)計(jì)鋼筋保護(hù)層厚度為15mm，合格率應(yīng)達(dá)到90%，而根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，其混凝土樓板保護(hù)層厚度合格率在4%。鑒于7層（夾層）的混凝土裂縫相對(duì)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(hào)的鋼承板，可增加樓板的整體剛度。另外，對(duì)于分布鋼筋及負(fù)彎矩鋼筋，建議使用HRB335以上鋼筋。對(duì)裂縫的修補(bǔ)應(yīng)著重防漏水處理，可選用成熟的玻璃纖維黏結(jié)技術(shù)修復(fù)。

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(xiàng)目部及設(shè)計(jì)院根據(jù)該裂縫分析報(bào)告分析，主要原因有：溫差裂縫、重應(yīng)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(shí)，在不同樓層出現(xiàn)了長(zhǎng)度、寬度、深度不一的裂縫，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地觀(guān)察統(tǒng)計(jì)，裂縫最寬處為2.6~2.7mm，最長(zhǎng)處有8m，有部分樓板為貫通裂縫，且有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)分析，推測(cè)本工程裂縫產(chǎn)生的原因大致有以下幾方面。

3.1設(shè)計(jì)因素

（1）設(shè)計(jì)時(shí)采用的承重板件，厚度過(guò)小，導(dǎo)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(yīng)力增大，部分結(jié)構(gòu)樓板出現(xiàn)貫穿裂縫。（2）混凝土抗裂強(qiáng)度指標(biāo)偏小。（3）本工程采用壓型鋼板，型號(hào)為YXB65-185-555B，板厚為150mm，此種設(shè)計(jì)將導(dǎo)致混凝土樓板板底鋼筋只能采用單向布置，從而導(dǎo)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(guò)程中鋼承板變形較大，導(dǎo)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(shè)計(jì)圖紙說(shuō)明中注明壓型鋼板下無(wú)需設(shè)置支撐，由于砼自重及其他施工荷載可能導(dǎo)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(guò)程中需接駁砼管，砼管自重及澆搗時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)樓板面層鋼筋的壓迫及施工過(guò)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(shí)修復(fù)，造成部分樓板保護(hù)層厚度過(guò)大，易產(chǎn)生裂縫。（2）混凝土澆搗施工時(shí)未對(duì)樓板采取排架支護(hù)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(hù)工作存在不足：①氣溫較低時(shí)，完成澆搗后未對(duì)樓板面進(jìn)行塑料薄膜或者麻袋覆蓋的保溫養(yǎng)護(hù)；②氣溫較高時(shí)，樓層施工面高度較高時(shí)，未采取足夠的澆水養(yǎng)護(hù)措施，由于水化熱及風(fēng)力作用將水分蒸發(fā)，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。（4）樓板混凝土在振搗處理時(shí)，表面砼中骨料的坍落導(dǎo)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(dǎo)致樓板中混凝土級(jí)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(guò)程中，混凝土泵送困難，為了解決混凝土泵送問(wèn)題，調(diào)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(duì)壓型鋼板在施工階段強(qiáng)度及變形驗(yàn)算不足。

4裂縫處理措施

在對(duì)以上問(wèn)題產(chǎn)生原因進(jìn)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(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫的處理措施［1］：①表面修補(bǔ)法：最常見(jiàn)的樓板混凝土裂縫處理措施，僅針對(duì)未對(duì)建筑的承載力產(chǎn)生影響的裂縫。采用機(jī)械或手工的方式將修補(bǔ)材料涂抹于裂縫表面，使其表面形成一個(gè)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(bǔ)→合適材料修復(fù)；②填實(shí)密封法：又稱(chēng)為鑿槽法，對(duì)于構(gòu)件中縫寬0.1~0.2mm的裂縫，若發(fā)展不深時(shí)用手工在構(gòu)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(dòng)石子，清水沖洗，表面干燥后用環(huán)氧膠泥進(jìn)行充填，并用纖維復(fù)合材料封閉其表面；③高壓灌漿法：壓力灌漿法可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法中開(kāi)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(diǎn)，將修補(bǔ)漿液灌入裂縫深處，對(duì)裂縫進(jìn)行黏合、補(bǔ)強(qiáng)。對(duì)于裂縫寬度大于0.2mm或長(zhǎng)度貫穿全梁的裂縫用環(huán)氧液注漿補(bǔ)強(qiáng)，表面用環(huán)氧膠泥密封。主要施工流程：裂縫調(diào)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(fù)原狀；④結(jié)構(gòu)加固法：當(dāng)其裂縫影響到結(jié)構(gòu)的整體性時(shí)，對(duì)樓板采用靜載試驗(yàn)，檢驗(yàn)其安全可靠性，在必要的時(shí)候，在樓板上增做鋼筋網(wǎng)片，增強(qiáng)其樓板強(qiáng)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(zhǎng)等寬。由于本工程裂縫未影響其整體結(jié)構(gòu)，裂縫寬度大多分布在0.3~1.0mm，故在裂縫處理的過(guò)程中，主要采用：表面修補(bǔ)法、填實(shí)密封法及高壓灌漿法。（2）對(duì)類(lèi)似項(xiàng)目樓板的施工建議［2］：①控制被澆筑樓板保護(hù)層厚度。綁鋼筋前，先設(shè)置砼墊塊或工程塑料墊片等剛性材料，使鋼筋鋪設(shè)在正確位置，保障保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求。另外，采用高于樓板面的防踩踏專(zhuān)設(shè)施工通道，緩解鋼筋被踩塌的問(wèn)題；②在混凝土強(qiáng)度未達(dá)標(biāo)時(shí)，不宜過(guò)早開(kāi)展下道工序，否則易產(chǎn)生應(yīng)力或振動(dòng)，不利于混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展。在混凝土養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，不宜上人或堆放材料；③加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理，在混凝土澆筑時(shí)，安排專(zhuān)門(mén)監(jiān)理人員旁站監(jiān)督施工，確保混凝土樓板厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；④優(yōu)化混凝土配合比及后期養(yǎng)護(hù)措施，減少浮漿現(xiàn)象。（3）對(duì)類(lèi)似項(xiàng)目樓板的設(shè)計(jì)建議［3］：在設(shè)計(jì)超高層樓板時(shí)，需提高混凝土結(jié)構(gòu)樓板的抗裂性能，充分考慮其保護(hù)層厚度，需適當(dāng)增加配筋，配筋率控制在0.3%~0.5%之間。對(duì)于應(yīng)力集中之處，應(yīng)采取相應(yīng)的加固措施，防止結(jié)構(gòu)發(fā)生突變。同時(shí)，對(duì)可能出現(xiàn)裂縫的部位，增加暗梁構(gòu)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(shè)置后澆帶，在設(shè)計(jì)說(shuō)明中需注明保留時(shí)間要在60d以上，對(duì)于設(shè)計(jì)未考慮之處，施工過(guò)程中預(yù)留合理的施工時(shí)間。

5結(jié)語(yǔ)

北外灘白玉蘭廣場(chǎng)作為浦西的第一高樓，自開(kāi)建以來(lái)就受到外界的廣泛關(guān)注，其工程質(zhì)量問(wèn)題不容忽視。施工期間，對(duì)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(zhì)量。該工程在完工后，獲得了魯班獎(jiǎng)、白玉蘭獎(jiǎng)等重大獎(jiǎng)項(xiàng)，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。文中裂縫處理措施作為本工程后續(xù)施工的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)依據(jù)，從裂縫產(chǎn)生的原因到后續(xù)處理進(jìn)行了詳盡說(shuō)明，為以后同類(lèi)工程提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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作者:郝陳棟 單位:上海昊元資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理有限公司