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某高层住宅楼板工程事故的处理

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摘要:通过对某高层住宅楼板事故情况介绍,对出现事故的楼板进行了的检测与鉴定,对事故产生的原因进行了分析与确定,并对提出的多个加固方案进行了对比分析,介绍了最终所选方案的技术特点;总结了该事故应当吸取的经验教训,该工程事故处理过程及相关经验值得广大工程技术人员借鉴。

关键词:楼板;事故;检测;鉴定;加固

中图分类号:TU754 文献标识码:A 文章编号:1001-828X(2013)03-0-02

随着我国城市建设的高速发展,出现了大量的高层建筑物。同时,随着房地产业的兴起,高层住宅也越来越多。由于设计、施工和管理上的大意,高层住宅质量问题频发,轻则影响结构的使用和耐久性能;重则危及结构安全,或无法使用,造成重大的经济损失。当建筑物不能满足当前的工程性能要求时,必须进行局部或整体的加固、改建或重建。如果能够通过必要的检测与鉴定,科学地评估这种损伤的程度和规律,及时采取有效处理措施,通过对破损的结构进行加固修复,可以提高其承载能力,改善结构的工作性能,使这些结构仍能满足人们对建筑物安全性、适用性和耐久性的要求,从而达到继续正常使用的目的。同时,也要总结相关的经验教训,以避免类似问题的再次出现。

从节约投资和可持续发展的原则来看,在结构物功能没有完全丧失,只是减弱及安全度下降的情况下,不可轻言拆除或重建,可优先考虑对其进行补强与加固处理。本文将以某高层住宅楼楼板工程事故为例,对楼板进行检测和鉴定,对事故产生的原因进行综合分析;总结经验教训,并有针对性地提出加固处理措施,对结构进行修复,在满足各项性能要求的前提下,最大程度的减少损失。

一、工程事故概况

某新建高层住宅,地上23层,地下一层;剪力墙结构。2011年8月初该楼9-23层客厅楼板(8.5m×6.3m),其平面布置见图1。在施工完毕,尚未使用的情况下发现客厅处楼板出现了明显可见的下挠,楼板表面的平整度出现严重偏差,最大处超过10cm;楼板沿平行于长跨方向出现开裂现象,大量的板中出现多条裂缝;为了全面掌握楼板出现损伤的情况,分析其成因,给后续处理提供技术依据,对该楼9-23层客厅楼板进行了相关检测鉴定。

图1 楼面结构平面布置图

二、检测鉴定的内容与结果

1.构件损伤及变形:通过对该建筑客厅楼板损伤情况进行检查;现场发现9-23层客厅楼板都存在不同程度的开裂和变形现象。对每层楼板的挠度和裂缝情况进行检测。检测结果表明,大部分板块的挠度在40~60mm之间,最大挠度达到72mm;而且,此时楼板除了自重,尚无其它荷载,变形远超规范允许值。所检测板块的板底全部出现肉眼可见裂缝,其典型分布如图2所示,宽度主要在0.2~0.4mm之间,最大达到0.47mm;同时板面在墙边及四角均出现多道裂缝。

2.混凝土强度检测:该建筑地面以下一层及地面以上一层混凝土构件(梁、板、墙)的混凝土设计强度等级为C30,二层以上为C25。现场随机抽取该建筑楼板构件,采用钻芯法与回弹法相结合对其混凝土强度进行检测,结果表明,大部分构件的混凝土强度能够满足要求,有少量的板强度不足,个别板块只有15~16MPa;且在检测时发现部分板块中出现夹砂现象,总体可判定混凝土质量不佳。

3.构件截面尺寸检测:现场对该建筑客厅楼板的厚度(扣除面层)进行检测,通过选择不同点对板厚进行测量。检测结果表明,普遍存在板厚度不足的问题,且大量的板块厚度不均匀,表现为四周厚,中间薄;其中四周板厚多在135~150mm,而中间板厚多在105~125mm;厚度差值在20~40mm。

4.构件钢筋配置检测:现场对该建筑随机抽取混凝土楼板构件,采用钢筋位置探测仪检测受力钢筋配置情况,并用局部剔凿表面混凝土进行验证,检测结果表明,钢筋总体配置情况符合设计要求,但也存在钢筋间距偏差较大的问题。

5.构件保护层厚度检测:该建筑混凝土楼板保护层厚度设计值为15mm。现场对该建筑随机抽取混凝土板构件,采用钢筋位置探测仪检测保护层厚度情况,并用局部剔凿表面混凝土进行验证,检测结果表明,保护层厚度极不均匀;其中,板面负筋的保护层明显偏大,多在30mm以上,最大值达到40mm以上;板底正筋的保护层基本正常,但个别位置偏小,最小值只有5mm。明显不符合设计及相关规范的要求。

6.结构设计核查:该混凝土楼板设计承载力满足要求;楼板厚度设计值为150mm,板厚度取值偏小,刚度不足,不符合混凝土结构设计规范相关要求;同时,配筋构造也不符合江苏省“住宅工程质量通病控制标准”的相关要求。

7.楼板承载力验算分析:根据检测结果及相关规范要求,采用PKPM系列结构计算软件,对客厅楼板现有结构承载力进行验算。板块实际计算弯矩见图3。验算时楼板的混凝土强度取值均按每层实测数据取值,楼板厚度取实测平均值,楼板钢筋保护层厚度取实测平均值。验算结果表明,支座部分的承载能力严重不足,跨中截面基本满足承载力要求。

经鉴定,该工程9-23层客厅楼面板构件安全性等级均为cu级及du级,安全性极不符合《民用建筑可靠性鉴定标准》对au级的要求,已严重影响整体承载力,必须及时或立即采取措施。

三、事故原因分析

该工程事故的产生其原因是多方面的,下面将在设计、施工与管理方面进行阐述。

1.设计方面

客厅的板块尺寸较大,应在设计构造上采取相应的措施。混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)9.1.2第2条规定,现浇混凝土板的尺寸宜符合下列规定:板的跨厚比:钢筋混凝土单向板不大于30,双向板不大于40。而本工程中板的跨厚比达到了42,且规范中还要求“当板的荷载、跨度较大时宜适当减小”,设计人员显然未能很好理解规范的意图,当板跨较大时,构件的承载力容易满足,但挠度和裂缝宽度却极易超标。

江苏省“住宅工程质量通病控制标准”:7.1.1第5条要求,“当板宽急剧变化时,钢筋直径不应小于8mm,间距不大应于100mm,并应在板的上表面配置纵横两个方向的温度筋”。 而本工程中的板宽显然属于急剧变化的,但钢筋间距为150mm,且未加配温度筋。

2.施工方面

通过检测和调查、收集相关施工与监理记录,可判定在此工程事故中,施工方面的问题是事故发生的主因。主要表现在以下几个方面。

(1)表现在施工的控制水平较差,如板厚不均匀,钢筋间距不均匀等;

(2)其次是现场管理较为混乱,主要表现在板负筋位置不准确,保护层厚度明显过大,施工时的钢筋保护未做好,造成板面在支座处开裂;

(3)存在有偷工减料现象,主要表现在楼板厚度不足,混凝土振捣不密实,现场清理不干净等,严重影响混凝土的强度;

(4)模板及支撑体系刚度明显不足,由于该板跨度及荷载较大,而施工方对此未采取相应措施,造成施工期间整个模板及支撑体系明显下沉;

(5)养护不足,拆模过早;由于后期施工期间进入秋冬季,温度下降,高空风速加大,水份散失快,混凝土收缩加剧;同时混凝土硬化速度变慢,拆模时间未做调整,混凝土强度不足,造成板开裂、下挠。

在上述原因中,板负筋位置不准确,楼板厚度不足,模板及支撑体系刚度不足是引起该项事故的主因。

3.管理方面

本工程大跨楼板事故的发生,凸显了整个现场管理的混乱,设计中的大跨板未能引起足够的重视;施工中的诸多问题也未能够及时的发现并予以纠正。过多地关注成本和工程进度,忽视了对于工程质量的管理。

四、事故处理要点与加固方案的选择

通过以上的检测与分析,对事故的基本现状和产生的原因有了总体的把握,为后续的事故处理提供了原始的资料,而加固方案的确定则影响到加固的成本和加固的效果。本工程事故处理的首要目标就是如何恢复板的变形,其次才是裂缝处理和板的补强。该工程陆续提出了多个加固方案,基本情况如下:

方案一:该工程最先提出的加固方案其主要措施如下,板底贴碳纤维补强,同时兼顾封闭裂缝;板面加做钢筋混凝土叠合层,在对板进行补强的同时,兼顾板面找平。该方案很好地解决了承载能力的问题,同时也兼顾了耐久性,成本也不高。但未能解决板底下挠的问题;普遍40~60mm的挠度绝非能够通过抹灰层就能解决的。后又提出采用千斤顶顶撑的措施,但通过分析发现需要同时顶撑多层楼板,设备占用量太大,成本太高。

方案二:其主要思想非常简单,对于挠度未超规范要求的,采用方案一中的补强措施;对于挠度超过规范要求的,则将板拆除重做;此方案很快被否定,主要在于拆除成本高,且易对相邻结构造成二次损伤;同时由于该工程主体已结束,大量吊送施工材料,垂直运输解决成本太高。以上两个方案均为原主体设计单位提出,其方案未能很好解决加固成本和加固效果的平衡,加固方案的确定既要满足结构的功能要求,又要便于实施,要有良好的经济效益,同时还应兼顾社会和环境效益。

方案三:其主要的加固措施包括以下几个方面,板底不作补强加固处理,仅对裂缝进行灌缝及封闭加强处理;板面主要采取两个措施;首先,凿除板支座处的部分混凝土(支座处保护层厚度过大),设置部分预应力钢筋,通过预应力效益恢复板的变形同时封闭裂缝,预应力钢筋在提高板支座负弯矩承载能力的同时,也提高了板跨中正弯矩承载能力;其次,板面做叠合层,加大板厚,找平板面,并在叠合层中配置部分钢筋,提高板承载能力,同时防止板面开裂。

最终该工程选择了加固方案三,该方案应用预应力加固技术很好地解决了板块下挠变形的问题,同时也解决了结构补强、裂缝封闭、板面找平等问题。在满足结构性能的同时,具有良好的经济效益,充分利用原有板的性能,施工方便,社会不良影响小。

五、结语

通过对该工程事故的检测与分析,以及后期加固方案的选择,总结了大量的经验教训,主要有以下几个方面:

1.结构设计时应充分理解规范条文的用意,对于一些比较特殊的结构或构件,要予以充分的重视,避免因惯性思维而产生设计上的失误;

2.设计人员应对施工技术有所了解,对于易发生问题的情况应有一定的预见性,事先采取预防性措施,避免问题的发生;

3.加强施工现场的管理,细节决定成败,许多不经意的小问题可能会累积成大事故;

4.不要掉入“经验”的陷阱,所有的经验都是有一定的前提的,客观条件变了,而不知灵活地采取应对措施,死搬所谓的“经验”,往往会掉入陷阱。

5.工程事故的处理,是一门非常专业的技术,加固方案的确定更应听取多方面的建议,尤其是相关专业人员的意见,不应局限于原设计单位。

6.加固方案的确定不应仅仅考虑结构的补强,要兼顾多方面的要求,寻求一个最佳的交汇点。

参考文献:

[1]GB50292-1999.民用建筑可靠性鉴定标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[2]曹双寅,邱洪兴,王恒华.结构可靠性鉴定与加固技术[M].北京:中国水利水电出版社,2002.

[3]GB50010―2010.混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[4]DGJ32/J16―2006.住宅工程质量通病控制标准/江苏省建设标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[5]GB50367―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.

作者简介:李劲松(1977-),江苏省连云港中等专业学校建筑系,讲师。