現(xiàn)澆板跨中撓度的試驗(yàn)研究
2017-08-21
1. 引言
靜載試驗(yàn)是結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中最基本和最大量的試驗(yàn)，它具有所需的技術(shù)與設(shè)備比較簡(jiǎn)單，操作方便，加載過(guò)程易于控制，對(duì)所檢結(jié)構(gòu)構(gòu)件五破壞性，可實(shí)時(shí)觀測(cè)結(jié)構(gòu)的變形等優(yōu)點(diǎn)［1］［2］。在對(duì)現(xiàn)澆樓板結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)，樓板裂縫的發(fā)展和撓度的變化是能較為直觀反映樓板結(jié)構(gòu)性能的實(shí)測(cè)指標(biāo)，但是樓板撓度實(shí)測(cè)值往往遠(yuǎn)小于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010―2010）第3.3.2條受彎構(gòu)件的撓度限值，對(duì)于在工程中采用現(xiàn)澆板靜載試驗(yàn)測(cè)得的樓板撓度來(lái)評(píng)判樓板的工作狀態(tài)是否科學(xué)的爭(zhēng)議，做為一線檢測(cè)人員，筆者感觸頗深。本文對(duì)某廠房現(xiàn)澆樓板的靜載試驗(yàn)所測(cè)得的跨中撓度與理論計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了靜載試驗(yàn)檢測(cè)樓板跨中撓度結(jié)果的可靠性。
2. 試驗(yàn)概況
圖1 試驗(yàn)樓板百分表布置圖
杭州市余杭區(qū)某廠房為兩層框架結(jié)構(gòu)，二層部分樓板在澆注完畢養(yǎng)護(hù)期間發(fā)現(xiàn)板面有不同程度的不規(guī)則裂縫，裂縫寬度約為0.1～0.3mm，裂縫最大深度約為30mm，因此選用靜載試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)樓板的工作狀況。該試驗(yàn)為非破壞性結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)現(xiàn)澆樓板是否處于正常工作狀態(tài)，故試驗(yàn)加載取荷載標(biāo)準(zhǔn)值。試驗(yàn)樓板厚度為120mm，尺寸為3750mm×3600mm，如圖1所示。由于試驗(yàn)樓板尚未進(jìn)行板面找平和板底粉刷處理，故試驗(yàn)加載包括樓板活荷載、相關(guān)樓層結(jié)構(gòu)找平層及板底粉刷層作用的荷載，共計(jì)4.3KN/m�2。
板面共劃分為間距為100mm的16塊區(qū)格，在板底共安裝5只百分表以檢測(cè)樓板的撓度，見(jiàn)圖1。試驗(yàn)采用多孔磚均布加載方式進(jìn)行，荷載共分6級(jí)，首先每級(jí)荷載按試驗(yàn)荷載的20%遞加，加載時(shí)間間隔為15min，百分表讀數(shù)完成后進(jìn)行下一級(jí)試驗(yàn)加載，加至80%后按試驗(yàn)荷載的10%遞加，最后加載至100%，待荷載持續(xù)30min后讀取短期試驗(yàn)荷載變形［3］。試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)可視性裂縫出現(xiàn)，各級(jí)外加荷載作用下百分表實(shí)測(cè)撓度見(jiàn)表1：
3. 試驗(yàn)結(jié)果分析
3.1 荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下樓板撓度計(jì)算。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在外加荷載作用下實(shí)測(cè)現(xiàn)澆樓板跨中撓度為0.39mm，外加荷載為4.3KN/m�2，樓板自重3.0KN/m�2，則由（1）按線彈性分析方法［4］計(jì)算樓板在全部荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下的撓度為0.66mm。
f=q�s+q�gq�sf�s（1）
式中：f ――考慮樓板自重后折算撓度；
q�s――試驗(yàn)外加均布荷載值；
q�g――樓板自重；
f�s――外加荷載產(chǎn)生的撓度值（即載荷試驗(yàn)實(shí)測(cè)樓板跨中撓度值）。
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010――2010）第3.3.2條，該樓板考慮荷載準(zhǔn)永久組合的最大撓度限值為l�0/200=18mm，由（2）式計(jì)算該樓板在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下?lián)隙仍试S值為11.90mm。
［a�s］=M�sM�s+M�l(θ-1)［a�l］（2）
式中： a�s――為樓板在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下?lián)隙仍试S值；
a�l――準(zhǔn)永久組合撓度允許值；
M�l――按荷載準(zhǔn)永久組合計(jì)算的彎矩值（KN•m）；
M�s――按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的彎矩值（KN•m）；
θ――考慮荷載長(zhǎng)期作用對(duì)撓度增大的影響系數(shù)，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010―2010）的7.2.5條規(guī)定采用。
由以上分析得 f/ a�s=0.055，即載荷試驗(yàn)下的樓板撓度遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的撓度限值。
圖2 樓板計(jì)算簡(jiǎn)圖
3.2 樓板理論撓度值計(jì)算。
按彈性薄板小撓度理論計(jì)算試驗(yàn)樓板撓度［5］，根據(jù)樓板結(jié)構(gòu)情況，樓板周邊按固結(jié)考慮，計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2，由（3）、（4）式計(jì)算樓板在試驗(yàn)荷載下的撓度值為0.54mm。
f=α×ql�4B�c（3）
B�c=Eh�312(1-μ�2)（4）
式中：α ――撓度系數(shù)，根據(jù)樓板周邊支撐情況由《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》查得；
q――樓面均布荷載，為樓板自重及試驗(yàn)外加均布荷載；
l――樓板跨度，取兩方向跨度的較小值；
B�c――剛度；
E――彈性模量，計(jì)算時(shí)取混樓板混凝土彈性模量；
h――樓板厚度；
μ――材料泊松比，取1/6。
3.3 樓板撓度理論值與實(shí)測(cè)值分析。
靜載試驗(yàn)結(jié)果實(shí)測(cè)現(xiàn)澆板跨中撓度為0.66mm，如按彈性薄板小撓度理論計(jì)算試驗(yàn)樓板撓度并考慮樓板開(kāi)裂后對(duì)剛度進(jìn)行折減，取折減系數(shù)為0.85［4］，則理論計(jì)算跨中撓度為0.64，兩者相差約為3%，折減后的樓板跨中撓度理論計(jì)算值與規(guī)范限值相比為0.054，即理論計(jì)算值亦遠(yuǎn)小于規(guī)范限值。
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010―2010）3.4.3條：構(gòu)件變形撓度的限值應(yīng)以不影響結(jié)果使用功能、外觀及與其他構(gòu)件的連接等要求為目的，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的最大撓度應(yīng)按荷載的準(zhǔn)永久組合，并應(yīng)考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算值不應(yīng)超過(guò)表3.4.3規(guī)定的撓度限值。
4. 結(jié)論
樓板靜載試驗(yàn)實(shí)測(cè)撓度值與按彈性薄板小撓度理論計(jì)算并考慮樓板開(kāi)裂后對(duì)剛度進(jìn)行折減的樓板撓度相差約為3%，兩者均遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的樓板跨中撓度限值，靜載試驗(yàn)實(shí)測(cè)撓度值能較好的反映樓板的工作性能。
參考文獻(xiàn)
［1］ 蔡中民等，《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與檢測(cè)技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社2005.8.
?。?］ 姚謙峰等，《土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社2001.
［3］ 《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB50152-92).
?。?］ 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010).
?。?］ 《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社1998.
?。圩髡吆?jiǎn)介］ 呂朝坤（1979年9-），男，學(xué)歷：碩士，職稱(chēng)：工程師。
