某资料档案库楼板裂缝成因分析及加固处理

庞景兰，武永强，杨玉娟

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

某资料档案库楼板裂缝成因分析及加固处理

庞景兰，武永强，杨玉娟

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

通过对某资料档案库楼板裂缝展布规律、缝宽及实际承受荷载的实测和分析，采用PKPM软件对结构在设计荷载和实际使用荷载两种工况下的安全性进行验算，找出楼板裂缝产生的原因，评价了结构的安全性。为保证结构的安全性和耐久性，提出了楼板裂缝处理的工程措施。

楼板裂缝；结构验算；抗震设计；框架结构

1 工程概况

某资料科研楼始建于1988年，建筑面积2766.1m2。建筑物分为两部分：六层钢筋混凝土框架结构的资料档案库，建筑面积1131.0m2；四层砖混结构的科研实验楼，建筑面积1635.1m2。两部分之间设有沉降缝，缝宽80mm。资料档案库部分平面布置，横向共3跨，柱距4.200m；纵向3跨，柱距4.700m。建筑物长13m，宽14.5m。首层层高3.600m，二至六层层高2.400m，屋顶电梯机房层高2.500m，房屋总高度18.7m。基础为柱下带肋筏板基础。科研实验楼部分为中间走廊式砖混结构，开间均为3.600m，进深5.700m，走道宽2.100m，建筑物长22.08m，宽13.98m。层高均为3.600m，房屋总高度16.4m。一至三层为科研办公室，四层为科研报告厅。

2 存在问题

资料科研楼使用以来，资料档案库二至六层楼板上表面均出现了不同程度的裂缝，主要出现在框架梁顶面两侧，沿梁长方向开裂，框架梁、柱未发现裂缝。特别是近期裂缝较以前有增多、加宽现象，其中尤以二楼与五楼裂缝最为严重，有的裂缝已经沿梁长方向贯通，其裂缝的宽度已远远超出结构使用所允许的正常值。

3 楼板裂缝原因分析

3.1 原设计基本情况

从资料档案库楼板裂缝现象来看，裂缝出现在框架梁顶面两侧，沿梁长方向开裂，框架梁、柱未发现裂缝，说明此裂缝不可能由基础不均沉降引起；近期裂缝较之前些年有增多、加宽迹象，且房屋长14.4m、宽13m，远小于《混凝土结构设计规范》要求室内钢筋混凝土结构伸缩缝设置间距55m的规定，也可以排除温度应力引起的裂缝。从受力方面寻找原因，查阅本工程的计算书及竣工图，原设计所依据规范为GBJ9—87《建筑结构荷载规范》、TJ11—78《工业与民用建筑抗震设计规范》、TJ10—74《钢筋混凝土结构设计规范》。抗震设防烈度为8度。框架柱截面尺寸400mm×500mm，一层框架梁截面尺寸250mm×500mm，二至六层框架梁截面尺寸250mm×300mm，梁柱节点加腋尺寸250mm×500mm，楼板厚度90mm。一层框架梁、柱混凝土标号为R300，二至六层框架梁、柱混凝土标号为R200，楼板混凝土标号均为R200。楼面恒荷载3.0kN/m2，楼面活荷载根据GBJ9—87《建筑结构荷载规范》，藏书库、档案库取5.0kN/m2，屋面恒荷载4.14kN/m2，屋面活荷载取0.5kN/m2，框架填充墙为200mm厚砌块，自重15kN/m3。竣工图中楼板跨中正弯矩区实配钢筋为覫8@100（每米板宽配筋面积503mm2），支座负弯矩区实配钢筋为覫10@100（每米板宽配筋面积785mm2）。

3.2 裂缝原因分析

资料档案库实际使用情况如下：二楼存放科技报告和蓝图，使用5节铁皮柜，每个柱网内共5排铁皮柜，间距750mm；三楼存放底图，使用密集架；四楼存放科技资料、文书档案使用5节铁皮柜，间距750mm；五楼存放图书，使用书架；六楼存放原始地质资料、科技资料，使用铁皮柜和木制柜。根据实际使用情况计算分析，二楼楼面实际使用等效活荷载为6.5kN/m2。现行GB 50009—2001《建筑结构荷载规范》增加了密集柜书库的活荷载标准值为12kN/m2。现依据原设计资料及荷载数据，采用现行规范及中国建筑科学研究院院研制的结构计算软件PKPM程序，对二层楼板在原设计荷载和实际使用荷载两种工况下分别进行结构验算，根据R与C的换算关系，R200相当于C18。从计算成果来看，框架梁、柱的抗震承载力验算满足现行有关规范的要求，并且从目前使用情况来看，裂缝和变形未超出规范允许值。按实际使用荷载计算，板支座最大负弯矩设计值为13.3kN·m，而根据实际配筋面积反算允许负弯矩为10.8kN·m，实际弯矩值超出允许值23%。计算配筋面积最大为1041mm2，应该配筋为覫12@100，而实际为覫10@100（785 mm2），比计算配筋面积少33%；板跨中最大正弯矩设计值为8.0kN·m，而根据实际配筋面积反算允许正弯矩为7.3kN·m，实际弯矩值超出允许值9.6%。按实际使用荷载计算配筋面积最大为566mm2，应该配筋为覫10@130，而实际为覫8@100（503 mm2），比计算配筋面积少12.5%。板的实际抗弯承载力小于荷载引起的作用效应，从而引起楼板裂缝。从现场观察裂缝出现在板的周边及四角，是典型的抗弯承载力不足引起的裂缝。资料档案库按楼面活荷载5.0 kN/m2设计，而使用过程中二、四、五、六楼楼面活荷载为6.5 kN/m2，三楼使用密集柜，实际使用活荷载有可能还大，使用活荷载超过原设计值的30%以上。实际使用活荷载产生的支座及跨中弯矩分别比允许值超出23%和9.6%。板内实际配置钢筋面积支座为898.5 mm2，跨中为555mm2，与按实际使用荷载计算所需的配筋面积相差分别为33%和12.5%以上。楼面超载是造成资料档案库楼板裂缝的主要原因。

4 楼板裂缝处理及楼板加固

4.1 处理及加固标准

资料档案库的目前使用状况严重影响到资料档案库的安全，应尽快采取减小楼面使用活荷载的措施，以保证结构安全。在减小楼面使用活荷载后，还应对楼板已产生的裂缝采取修补和加固措施。

根据验算结果及现场观察分析，目前楼板出现裂缝，已不满足承载能力极限状态和力正常使用极限状态的规定，但还未达到受拉钢筋屈服和受压混凝土破坏的程度。故在减小楼面使用活荷载的同时应对楼板裂缝进行加固处理，以满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。

处理拟采用两种方案：①对楼板裂缝进行修补处理，处理后的楼板活荷载标准值为原设计的5.0 kN/m2；②对楼板裂缝进行修补后再对楼板进行加固处理，以提高其承载能力，增大安全储备。

4.2 处理及加固措施

裂缝处理措施为采用裂缝修补胶（注射剂）对楼板裂缝进行修补。加固措施为采用碳纤维复合材对裂缝处楼板进行加固。

5 结语

资料科研楼使用以来，资料档案库由于使用活荷载大于原设计活荷载，致使二至六层楼板支座负弯矩处抗弯承载力不足，上表面出现了不同程度的裂缝，影响了正常使用。经对结构的安全性分析，提出以下处理意见：首先将二至六层楼板活荷载卸载，然后利用裂缝注射剂将裂缝进行封闭处理，采用碳纤维复合材对楼板进行加固处理，以达到提高结构的安全性和耐久性的目的。加固处理后的楼板活荷载标准值为5kN/m2。根据目前实际使用情况，要满足5kN/m2的标准，二、四、五、六楼荷载需减掉1/4，三楼密集柜每个抽屉的重量不超过15kg。

［1］GB 50068—2001，建筑结构可靠度设计统一标准［S］.

［2］GB 50010—2010，混凝土结构设计规范［S］.

［3］GB 50011—2010，建筑抗震设计规范［S］.

Causes Analysis and Strengthening of Floor Cracks in a Certain Repository

PANG Jing-lan,WU Yong-qiang,YANG Yu-juan（Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy&Hydropower,Tianjin300250,China）

By actual measuring and analyzing for regularity，wide of cracks distribution and actual load of repository，and checking structure by using PKPM in two working condition of design load and reality exert load，the causes for floor cracks are found,and evaluating the safety of the structure.Finally the engineering measures about floor cracks are proposed to assure the safety and durability of the structure.

floor crack；structural checking；aseismic design；frame construction

TU746.3

A

1672-9900（2011）05-0087-02

2011-09-13

庞景兰（1964—），女（汉族），河北沧州人，高级工程师，主要从事工民建设计工作，（Tel）13821602799。