邹旭晖 闫海华
1 工程概况
某住宅小区会所为钢筋混凝土框架结构。在主体结构验收过程中，由当地建设工程质量检测中心按照 JGJ 152-2008T混凝土中钢筋检测技术规程规定对混凝土结构进行检测，结果发现其三层部分结构板存在施工质量问题，检测结论为:“部分板厚超出规范规定的允许偏差;部分板面钢筋保护层厚度绝大部分超出规范规定的允许偏差”。检测不合格楼板平面位置及检测数据分别见图 1，表 1。
表1 不合格楼板检测数据 mm
2 结构板复核计算分析
从检测结果来看，混凝土双向板的主要质量问题是实际测量的板厚和板顶负筋的保护层厚度不符合设计要求。检测结果表明，板底部钢筋的间距和保护层厚度是符合设计要求的。由于原设计板配筋计算采用线弹性方法进行作用效应分析，根据 GB 50010-2002混凝土设计规范第 5.3.2条“承受均布荷载的周边支承的双向矩形板，可采用塑性铰线法进行承载能力极限状态设计，同时应满足正常使用极限状态的要求”规定及其条文说明，对上述问题板进行弹塑性方法计算分析。依据塑性理论的弯矩调幅法，为了保证塑性铰在构件预期的部位形成，同时又要防止裂缝过宽及挠度过大影响正常使用，在复核计算时遵守下列原则:
1)采用塑性性能好的热轧钢筋(如Ⅰ级，Ⅱ级和Ⅲ级热轧钢筋)作为纵向钢筋;在弯矩降低的截面，计算配筋时混凝土相对受压区高度 ζ≤0.35。
2)调幅范围一般不超过 25%。当 q/g≤1/3或采用冷拉钢筋时，调幅不得超过15%(分别为均布活荷载和均布恒荷载)。
3)满足静力平衡条件。调整后的每跨两端支座弯矩平均值与跨中弯矩绝对值之和不小于按简支梁计算的跨中弯矩，要求(M支B+M支C)/2+M跨中≥M0，在均布荷载作用下，梁的支座弯矩和跨中弯矩均不得小于 1/24(q+g)12。
4)考虑内力重分布后，结构构件必须有足够的抗剪能力。
按此理论，将该层板按支座弯矩调幅 20%计算，对比弹性方法计算结果(经复核，所有板的挠度和抗冲切满足设计要求)。分别将板底的实际设计配置钢筋面积和两种理论计算出的板底钢筋面积相比较(见表 2)，可以看出:板底实际设计配筋面积与弹性理论下计算的板底钢筋计算面积(小于按构造要求板最小配筋率 0.2%控制所需的钢筋面积)相比，都有不同程度的钢筋富余;而这种钢筋强度的富余量超出了塑性计算下板底钢筋相对弹性计算的增量。因此，利用弹塑性设计理论对原设计板进行复核，方法如下:1)对板受弯承载力极限状态设计值的复核:在满足板底受力配筋面积的前提下，以不超过板顶受力配筋面积为计算控制点，按原设计板厚分别计算出各板支座受拉负筋合力点距板顶的最大距离 d/2+C1，即计算出允许最大保护层 C1(d为板顶受拉负筋直径);2)对板受弯正常使用极限状态设计值的复核:以控制板裂缝不超 0.3mm为限，计算出板允许最大保护层C2。最终得到板的最小有效计算高度(h0)=板厚(h)-Max(C1，C2)。计算结果见表 3。
表2 不同方法计算得出的板底钢筋面积比较结果 mm2
表3 板的最小有效高度计算结果
比较表 1，表 3中 h0值的大小，可以看出，除 LB1外，LB2，LB3的实测有效板厚 h01均小于设计所需板的最小有效计算高度h02。因此可以得出以下结论:经过弹塑性计算方法的复核，LB1满足设计要求，不需进行补强处理;LB 2，LB3不满足设计要求，需进行加固补强处理。
3 结论和启示
在施工过程中，在板支座负筋位置未按规定规范设置“钢筋马凳”，导致板支座负筋踩踏下陷的情况比较普遍，由此引起的混凝土板结构安全隐患应引起足够重视。通过这个工程实例的计算分析，我们可以看到:对类似这样的混凝土双向结构板质量问题，在原设计采用弹性理论的情况下，利用塑性理论对板的结构安全进行复核，可以有效利用原设计中板钢筋的富余强度，减少问题板的加固范围，节约成本。但应该指出，上述分析过程中，是在对实际情况的某些方面进行简化的前提下得出的结论，与实际情况相比，存在一些无法解决的问题。具体表现在以下方面:
1)上述分析中未考虑实际板由于支座负筋保护层和板厚不均带来的刚度变化问题。弹塑性复核计算时，简化取板的平均厚度近似计算。
2)上述分析中按照设计规范规定的荷载引起的裂缝计算，理论上板表面满足规范裂缝控制要求，但由于实际结构板保护层厚度较大，未采取表面抗裂措施，结构板表面仍可能出现裂缝。
3)上述分析仅是从结构板的极限状态(承载力和正常使用)方面进行复核，无法满足江苏省 DGJ 32/J16-2005住宅工程质量通病控制标准中对板厚构造要求的规定。
[1] GB 50010-2002，混凝土设计规范[S].
[2] 柳炳康.钢筋混凝土双向板塑性分析的经济设计[J].合肥工业大学学报，1994，17(4):17-18.
[3] JGJ/T 152-2008，混凝土中钢筋检测技术规程[S].
[4] 龙驭球，包世华.结构力学[M].北京:高等教育出版社，1996.
[5] 《建筑结构静力计算手册》编写组.建筑结构静力计算手册[M].第 2版.北京:中国建筑工业出版社，1998.
