现浇板跨中挠度的试验研究
2017-08-21
1. 引言
静载试验是结构试验中最基本和最大量的试验，它具有所需的技术与设备比较简单，操作方便，加载过程易于控制，对所检结构构件五破坏性，可实时观测结构的变形等优点［1］［2］。在对现浇楼板结构进行静载试验时，楼板裂缝的发展和挠度的变化是能较为直观反映楼板结构性能的实测指标，但是楼板挠度实测值往往远小于《混凝土结构设计规范》（GB50010―2010）第3.3.2条受弯构件的挠度限值，对于在工程中采用现浇板静载试验测得的楼板挠度来评判楼板的工作状态是否科学的争议，做为一线检测人员，笔者感触颇深。本文对某厂房现浇楼板的静载试验所测得的跨中挠度与理论计算值进行了对比，验证了静载试验检测楼板跨中挠度结果的可靠性。
2. 试验概况
图1 试验楼板百分表布置图
杭州市余杭区某厂房为两层框架结构，二层部分楼板在浇注完毕养护期间发现板面有不同程度的不规则裂缝，裂缝宽度约为0.1～0.3mm，裂缝最大深度约为30mm，因此选用静载试验来检测楼板的工作状况。该试验为非破坏性结构性能试验，试验目的是检验现浇楼板是否处于正常工作状态，故试验加载取荷载标准值。试验楼板厚度为120mm，尺寸为3750mm×3600mm，如图1所示。由于试验楼板尚未进行板面找平和板底粉刷处理，故试验加载包括楼板活荷载、相关楼层结构找平层及板底粉刷层作用的荷载，共计4.3KN/m�2。
板面共划分为间距为100mm的16块区格，在板底共安装5只百分表以检测楼板的挠度，见图1。试验采用多孔砖均布加载方式进行，荷载共分6级，首先每级荷载按试验荷载的20%递加，加载时间间隔为15min，百分表读数完成后进行下一级试验加载，加至80%后按试验荷载的10%递加，最后加载至100%，待荷载持续30min后读取短期试验荷载变形［3］。试验过程中无可视性裂缝出现，各级外加荷载作用下百分表实测挠度见表1：
3. 试验结果分析
3.1 荷载标准组合下楼板挠度计算。
根据试验结果，在外加荷载作用下实测现浇楼板跨中挠度为0.39mm，外加荷载为4.3KN/m�2，楼板自重3.0KN/m�2，则由（1）按线弹性分析方法［4］计算楼板在全部荷载标准组合作用下的挠度为0.66mm。
f=q�s+q�gq�sf�s（1）
式中：f ――考虑楼板自重后折算挠度；
q�s――试验外加均布荷载值；
q�g――楼板自重；
f�s――外加荷载产生的挠度值（即载荷试验实测楼板跨中挠度值）。
根据《混凝土结构设计规范》（GB50010――2010）第3.3.2条，该楼板考虑荷载准永久组合的最大挠度限值为l�0/200=18mm，由（2）式计算该楼板在荷载标准组合下挠度允许值为11.90mm。
［a�s］=M�sM�s+M�l(θ-1)［a�l］（2）
式中： a�s――为楼板在荷载标准组合下挠度允许值；
a�l――准永久组合挠度允许值；
M�l――按荷载准永久组合计算的弯矩值（KN•m）；
M�s――按荷载标准组合计算的弯矩值（KN•m）；
θ――考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数，按《混凝土结构设计规范》（GB50010―2010）的7.2.5条规定采用。
由以上分析得 f/ a�s=0.055，即载荷试验下的楼板挠度远小于规范规定的挠度限值。
图2 楼板计算简图
3.2 楼板理论挠度值计算。
按弹性薄板小挠度理论计算试验楼板挠度［5］，根据楼板结构情况，楼板周边按固结考虑，计算简图见图2，由（3）、（4）式计算楼板在试验荷载下的挠度值为0.54mm。
f=α×ql�4B�c（3）
B�c=Eh�312(1-μ�2)（4）
式中：α ――挠度系数，根据楼板周边支撑情况由《建筑结构静力计算手册》查得；
q――楼面均布荷载，为楼板自重及试验外加均布荷载；
l――楼板跨度，取两方向跨度的较小值；
B�c――刚度；
E――弹性模量，计算时取混楼板混凝土弹性模量；
h――楼板厚度；
μ――材料泊松比，取1/6。
3.3 楼板挠度理论值与实测值分析。
静载试验结果实测现浇板跨中挠度为0.66mm，如按弹性薄板小挠度理论计算试验楼板挠度并考虑楼板开裂后对刚度进行折减，取折减系数为0.85［4］，则理论计算跨中挠度为0.64，两者相差约为3%，折减后的楼板跨中挠度理论计算值与规范限值相比为0.054，即理论计算值亦远小于规范限值。
根据《混凝土结构设计规范》（GB50010―2010）3.4.3条：构件变形挠度的限值应以不影响结果使用功能、外观及与其他构件的连接等要求为目的，钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的准永久组合，并应考虑荷载长期作用的影响进行计算，其计算值不应超过表3.4.3规定的挠度限值。
4. 结论
楼板静载试验实测挠度值与按弹性薄板小挠度理论计算并考虑楼板开裂后对刚度进行折减的楼板挠度相差约为3%，两者均远小于规范规定的楼板跨中挠度限值，静载试验实测挠度值能较好的反映楼板的工作性能。
参考文献
［1］ 蔡中民等，《混凝土结构试验与检测技术》机械工业出版社2005.8.
［2］ 姚谦峰等，《土木工程结构试验》中国建筑工业出版社2001.
［3］ 《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-92).
［4］ 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010).
［5］ 《建筑结构静力计算手册》中国建筑工业出版社1998.
［作者简介］ 吕朝坤（1979年9-），男，学历：硕士，职称：工程师。
