混凝土结构实体抽检安全性复核案例分析
| 广州地区自2007年起试行建筑结构实体质量监督抽测制度，从2010年起全面正式实行。对抽检有构件没有达到规范和设计要求的，必须将检测结果提供给原设计单位对结构安全进行复核，其复核意见还应由原施工图审查机构进行审查出具意见。若复核后未能满足结构安全使用要求的，由原设计单位提出补强加固处理方案，补强加固设计文件必须经过审图机构审查同意后方可组织实施。 实体抽检不合格的，绝大部分是混凝土实测强度没有达到设计的要求。在实操中应该如何处理这类构件，存在着一些的误区。下面结合实例加以讨论。 一、基本概况 XXX有限公司新建厂房B-3为钢筋混凝土框架（预应力混凝土框架梁），二层和天面预应力混凝土框架梁跨度16.4米，两跨，设计混凝土强度C40，见图1，2。预应力结构设计说明见图3。 图1 二层结构平面 图2 天面结构平面 图3 预应力结构设计说明 二、混凝土实体抽检的情况 2011年5月和6月检测单位采用回弹法两次对该工程二层和天面预应力混凝土框架梁进行抽检，发现有3根预应力混凝土框架梁混凝土强度实测值低于设计要求，最小值为36.9MPa，见图4。 图4 混凝土实测强度数据（节选） 三、有关各方的处理意见 设计单位：根据规范要求预应力梁的最低强度为C40，若回弹强度未达到设计值C40，则必须采取补强措施。 施工单位和混凝土供应商：由于影响回弹结果的因素很多，是否能重新对预应力梁进行回弹或采取抽芯措施。 质量安全监督站：（1）任何检测都会有误差，现场回弹检测对每个构件都采取了10测区进行检测，该回弹结果已能代表预应力梁混凝土的抗压强度，没必要重新进行回弹！若要重新检测的话，必须进行仲裁推翻原来的检测结果；（2）由于现场是预应力梁，若采取抽芯的话，抽芯的位置不好把握，容易影响预应力的结构，所以不宜采取抽芯检测。 鉴于设计单位和质量安全监督站坚持己见，最后决定由混凝土供应商聘请加固专业公司，对未达到设计值的预应力混凝土框架梁进行加固设计和施工。 四、事情的困局 加固专业公司采用粘碳纤维布的加固方案，提供的加固设计主要图纸内容见图5~7。在加固图纸送原施工图审查机构进行审查时，该加固专业公司却声称他们自己不懂如何编制加固计算书（博主注：这是典型的中国特色，见怪不怪），以至没能通过施工图审查的环节，僵在那里。 图5 粘碳纤维布加固方案示意 图6 A-A剖 图7 预应力结构加固设计说明 五、未达到设计要求的预应力混凝土框架梁的安全性复核 该工程混凝土供应商的老板是本人的朋友。迫于无奈他找到了本人，希望协助他根据资料弄一份加固计算书，以便顺利通过施工图审查，让工程继续开展。下面首先是安全性复核的过程。 （1）依据的技术规范和资料 1）《混凝土结构设计规范》GB50010-2002（博主注：原设计按旧混凝土规范，所以复核也用02版规范） 2）该工程“结构施工图” 3）该工程“预应力框架梁设计计算书” 4）2011年5月16日出具的该工程“回弹法检测混凝土抗压强度检验报告” （2）考虑结构中混凝土强度与试件混凝土强度之间的差异 混凝土强度等级是按标准养护下立方体试件抗压强度标准值（fcuk）确定，而结构中混凝土强度与标准养护试件混凝土强度之间是存在差异的。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第4.1.3~4.1.4条之条文说明，由fcuk确定混凝土抗压强度、抗拉强度设计值（fc和ft）时，对试件混凝土强度修正系数取为0.88（博主注：此部分内容在2010版混凝土规范中没有实质性的修改）。 本工程中，检验结果之混凝土强度值属于结构中混凝土强度，修正为强度等级或标准养护试件混凝土强度相当的强度时，可除以修正系数0.88，3根梁的混凝土强度修正结果见表1： 根据规定将检测最低值fcuk=41.9Mpa（按C40）代入原设计“预应力框架梁设计计算书”3），经查对该3根梁的配筋完全满足承载力要求。 （3）不考虑结构中混凝土强度与试件混凝土强度之间的差异 原设计该3根梁的承载力富余度较大，见表2。 因此，即使不考虑结构中混凝土强度与试件混凝土强度之间的差异，按混凝土强度实测最低值36.9MPa（取C35，fc=16.7MPa，ft=1.57MPa）进行复核，该3根梁承载力也满足要求。以承载力富余度最小的二层13×A~E轴2YKL1中间支座（原设计Mu/M=1.44）为例，具体计算过程略，计算结果如下： 截面实际承载力Mu= 5904.4kNm>M=4228kNm，Mu/M=1.396 承载力满足要求。 （4）安全性复核结论 综合以上第（2）、（3）部分的分析结果，虽然该3根梁混凝土强度达不到设计要求，但符合规范有关构造，承载力满足计算要求，在不作加固的情况下，其安全性已基本满足现行规范要求。 六、加固计算书 本人不属于参建五方主体的任何一方，令人遗憾的是他们已作出了要加固处理的决定。因此只能在加固计算书中将上面的复核计算过程以及结论附上，说明不再进行加固后承载力验算，仅按规范和手册的构造要求布置碳纤维布。 加固计算书送原施工图审查机构后顺利通过后，加固施工继续进行。该工程现已竣工验收、投入使用。 七、两个问题的讨论 （1）抽检安全复核的常见问题 这几年经手审查了相当多的安全性复核书，绝大部分是混凝土强度实测不符合设计要求。设计单位的安全性复核书水平参差不齐，主要的问题有： 1）对竖向构件仅复核配筋，没有复核轴压比是否满足抗震要求，对轴压比不满足的没有采取适合的加固方案（如加大截面）； 2）实测混凝土强度小于C15，仍采用粘贴纤维布方案，不符合《混凝土结构加固设计规加范》GB50367-2006第9.1.2条； 3）没有理解标准养护试件强度和结构构件中混凝土强度的差别，对可以不进行加固的构件要求加固，浪费有效资源。上面的案例就属于第3）种。 根据混凝土设计规范GB50010的精神，如果回弹/钻芯实测结构实体的混凝土强度不小于设计强度等级的88%，则无须计算复核就可认定实体结构满足安全性要求；如不满足上述条件，也应将检验结果之混凝土强度值除以修正系数0.88，换算为混凝土设计强度等级相当的强度fcuk，这样复核既满足规范要求有可节省加固工程量。 （2）预应力混凝土框架结构的“强剪弱弯”、“强柱弱梁” 由于要满足各项构造要求，预应力混凝土框架梁的抗弯承载力富余度通常都很大，换句话说就是预应力混凝土框架梁纵筋超配严重。本文表2很有代表性的，框架梁支座抗弯承载力富余度过大，是不利于实现“强剪弱弯”、“强柱弱梁”的抗震理念。 因此预应力混凝土框架结构，应该用实配的梁纵筋（预应力筋+非预应力筋）数量来复核“强剪弱弯”、“强柱弱梁”，即： 1）按《抗震设计规范》GB50011-2010的式（6.2.4-2）复核预应力混凝土框架梁的箍筋配置； 2）按《抗震设计规范》GB50011-2010的式（6.2.2-2）复核与预应力混凝土框架梁相连的柱的纵筋配置； 3）按《抗震设计规范》GB50011-2010的式（6.2.5-2）复核与预应力混凝土框架梁相连的柱的箍筋配置。 相关阅读：《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）条文说明 4．1．3 混凝土的强度标准值由立方体抗压强度标准值fcu,k经计算确定。 1 轴心抗压强度标准值fck 考虑到结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度之间的差异，根据以往的经验，结合试验数据分析并参考其他国家的有关规定，对试件混凝土强度的修正系数取为0.88。 棱柱强度与立方强度之比值αc1：对C50及以下普通混凝土取0.76；对高强混凝土C80取0.82，中间按线性插值； |
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