某小区地下机动车库结构损伤检测及安全性分析
时间：2023-04-22 22:15:01 来源：千叶帆 本文已影响人
丁浩
（巢湖市建设工程质量监督站，安徽 巢湖 231500）
某小区机动车库为地下负一层框架结构，基础形式为柱下独立基础加防水底板。2020年雨季连降暴雨，该工程施工过程中发现机动车库局部区域存在上浮，并伴有框架柱开裂现象；
东大门梁端部及上部短柱存在局部开裂现象。为了解工程的结构损伤情况，为工程下一步处理提供技术资料，需对机动车库损伤区域框架柱、顶梁、底板、顶板等结构损伤情况进行检测与成因分析[1]。
1.1 工作思路和工作内容
损伤情况普查，并结合超声法检测确定损伤范围；
顶梁相对变形情况抽检；
柱垂直度的抽检；
查阅相关技术资料，结合现场检测成果，对机动车库梁、板、柱结构损伤成因进行分析，包括地库不利工况抗浮验算；
结合现场检测结果，对损伤构件的安全性进行评级[2]。
1.2 构件损伤情况
B区框架柱：C轴及9-14/D-E轴区域框架柱受损较为严重，最大缝宽约4.5mm；
根据现场勘察结果，框架柱拉压区域分明，且柱顶、柱根相反；
部分框架柱受压侧面存在混凝土保护层压裂、柱角崩落现象，尚未出现钢筋外露现象；
柱受损形态为大偏心受压破坏。A区框架柱：17-26/P-V轴区域框架柱受损较为严重，最大缝宽约1.5mm；
根据现场勘察结果，与B区框架柱裂缝形态类似，柱受损形态为大偏心受压破坏。
框架梁：B区与主楼相连的边跨梁12/B-C、13/B-C、16/B-C、17/B-C、18/B-C、19/B-C、20/B-C与主楼剪力墙连接的部位存在竖向裂缝，最大缝宽约0.4mm，裂缝自梁底往上开展，为受弯破坏。
防水底板：9-14/B-D区域长期积水，可能存在底板开裂现象，需排水清洁底板后进一步查验。顶板：A区18-26/P-V轴区域局部顶板存在龟裂状裂缝，伴有渗水现象，为收缩裂缝。
超声结果显示，A区、B区框架柱损伤情况与裂缝开展形态相符，如图1。B区框架柱梁柱节点以下约70cm及底板顶面以上约70cm范围内存在不同程度损伤，柱中段超声声学参数未见明显异常，结合裂缝分布情况，可判定柱中段无明显结构损伤。A区框架柱22/P、24/P、24/R处梁柱节点以下约110cm及底板顶面以上约100cm范围内存在不同程度的损伤，A区其余各柱自梁柱节点以下约70cm及底板顶面以上约70cm范围内存在不同程度的损伤，柱中段超声声学参数未见明显异常，结合裂缝分布情况，可判定柱中段无明显结构损伤。
图1 框架柱内部缺陷超声法检测结果（部分）
1.3 机动车库顶梁底相对标高检测
由于地下室顶梁截面高度不同，将所测标高统一换算为梁高950mm的梁底标高，B区站点1位于底板13-14/C-D中部表面，A区站点1 位于底板15-16/P-R中部表面。现场检测时已完成覆土施工，正持续降水。检测结果表明，A区梁两端高差最大值为29mm，B区梁两端高差最大值为25mm；
上浮区域已基本回落。A区梁底标高见图2。
图2 A区梁底标高分布3D图像（统一换算950mm梁高）
1.4 柱垂直度检测
检测结果表明，A区、B区框架柱垂直度符合GB 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》的要求。
1.5 工程实体质量抽检
检测结果表明，抽检A区、B区混凝土构件混凝土强度、钢筋配置等工程实体质量均满足设计和规范要求。
1.6 构件安全性评级
结合现场检测结果，依据GB 50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》，按构件的损伤程度对损伤构件的安全性进行评级。B区有4根框架柱构件安全性评级为du级，28根柱构件安全性评级为cu级，其余柱构件安全性评级为bu级。A区有1根框架柱构件安全性评级为du级，28根柱构件安全性评级为cu级，其余柱构件安全性评级为bu级。
1.7 地下机动车库局部抗浮验算
抗浮验算水位：-1m（按最不利水位取），据调查，本工程遭遇的最高水位与室外地面（标高-1m）齐平，超过原设计抗浮计算水位-2m。
覆土厚度：1.3m，容重19kN/m3；
顶板厚度：250mm，底板厚度：400mm；
柱网尺寸：7.8m×7.8m，框架柱截面尺寸：550mm×550mm；
建筑面层厚度：100mm，容重20kN/m3；
钢筋混凝土容重：25kN/m3；
填土顶标高：-1m，底板底标高：-6.6m。
经计算，梁、柱、基础折算自重G1=5.28kN/m2；
顶板及底板自重G2=（0.25+0.4）×25=16.25kN/m2；
建筑面层重量G3=0.1×20=2kN/m2；
覆土重量G4=1.3×19=24.7kN/m2；
浮力NW=10×[（-1）-（-6.6）]=56kN/m2。
G/Nw=（5.28+16.25+2+24.7）/56=0.86 ＜Kw=1.05，即 水位与室外地面标高齐平时，局部抗浮稳定验算不满足JGJ 476-2019《建筑工程抗浮技术标准》的要求。
1.8 地下机动车库整体抗浮验算
抗浮验算水位：-1m（按最不利水位取），据调查，本工程遭遇的最高水位与室外地面（标高-1m）齐平，超过原设计抗浮计算水位-2m。
覆土厚度：1.3m，容重19kN/m3，浮重度9kN/m3；
顶板厚度：250mm，底板厚度：400mm；
柱网尺寸：7.8m×7.8m，框架柱截面尺寸：550mm×550mm；
建筑面层厚度：100mm，容重20kN/m3；
钢筋混凝土容重：25kN/m3；
填土顶标高：-1m；
底板底标高：-6.6m，底板面积：24161.4m2。
采用中国建筑科学研究院PKPM系列结构计算软件，依据现行国家规范及设计图纸等相关技术资料对围区恒载进行计算：
抗浮力G=1.61×106kN；
浮力Nw=24161.4×10×[（-1）-（-6.6）]=1.35×106kN；
G/Nw=1.61/1.35=1.19＞Kw=1.05；
即水位与室外地面标高齐平时，整体抗浮稳定验算满足JGJ 476-2019的要求。
从地下机动车库局部抗浮验算结果分析，按汛期水位达到标高-1.0m（即设计室外地面）时，不考虑抗浮力组合系数，地下机动车库局部抗浮稳定不满足JGJ 476-2019的要求，致使地下机动车库出现局部区域上浮现象，汛期地下水位超过设计抗浮水位是地下车库局部上浮的主要原因。本工程抗浮设防水位主要依据《某小区岩土工程勘察报告》第4.1条的建议取值，即室外地面标高下1.0m。勘察报告指出，勘察期间测得场地上层滞水型地下水的稳定静止水位埋深为0.50～3.40m，水面标高26.19～29.51m。依据JGJ 476-2019第5.3.2条，施工期的抗浮水位宜取室外地面标高下0.5m，并考虑季节变化影响下的最不利工况水位。当抗浮设防水位按室外地面标高下0.5m复核时，抗浮稳定性系数为0.94，抗浮稳定性有所提高，按第5.3.2条规定取值并考虑季节变化影响取设防水位更为合理。
2020年汛期连续降雨，地下水位上升较快，设计单位、施工单位和监理单位未及时采取有效应急处理措施降低地下水位或增加抗浮荷载，也是致使地下机动车库出现局部区域上浮并造成结构损伤的原因。地下机动车库出现局部区域上浮尚未影响到该小区各楼体结构安全，对部分区域机动车库和东大门部分构件造成损伤，建议按规范要求进行抗浮验算，对损伤构件加固处理，确保工程安全性和耐久性。
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